CN104259487A - 车削加工弯曲长轴的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车削加工弯曲长轴的装置，包括径向夹持待加工弯曲轴的压辊装置及其固定座，压辊装置包括分置于待加工弯曲轴横向两侧的非弹性压辊机构和弹性压辊机构，固定架以垂直于车床加工轴线可滑动的连接于车床的大拖板上，固定架上连接有车刀架。随着待加工弯曲轴的旋转，固定座带动整个装置垂直于弯曲轴的轴线作直线往复运动，两个压辊机构对弯曲轴的外形进行在线测量的同时通过固定架来实时调整车刀在车削过程中的位置，保证刀尖与弯曲轴轴线之间的距离不变，即通过机械方式保证车刀恒定的背吃刀量来实现弯曲轴的加工且保持弯曲轴的原有曲率不变。车削加工过程中的轴向进给通过大拖板带动整个装置沿弯曲轴的轴向移动实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种车削加工装置，具体涉及一种车削加工弯曲长轴的装置。
背景技术
普通车床车削弯曲的待加工轴一般是通过三爪卡盘和顶尖定位工件后作回转运动，同时中拖板沿导轨作直线运动，车刀运动轨迹为一直线，因此加工后工件为直轴，不能保持弯曲轴的原有曲率。
相对于普通机床，现有的数控车床虽然可实现车刀的位置调整，能加工各种复杂形状的回转体工件，但也无法直接将弯曲轴加工为能保持原有曲率的轴。比较可行的方法是对现有数控机床进行改造，加装在线测量系统，对待加工的弯曲轴进行在线测量，并将测量信号输入给计算机自动生成程序，实现车刀位置的实时调整，保证恒定的背吃刀量。但是技术要求高，一般的企业自己无法实现改造，请人改造则造成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改造成本低、结构简单但能保持弯曲轴原有曲率的车削加工装置作为车床的附件。
本发明公开了一种车削加工弯曲长轴的装置，包括径向夹持待加工弯曲轴的压辊装置及其固定座，压辊装置包括分置于待加工的弯曲轴横向两侧的非弹性压辊机构和弹性压辊机构，固定架以垂直于车床加工轴线可滑动的连接于车床的大拖板上，固定架上连接有车刀架。
所述非弹性压辊机构和弹性压辊机构分别位于待加工弯曲轴的内凹侧和外凸侧。
所述固定座包括水平底板和竖直平行连接于其上分别用于支撑非弹性压辊机构和弹性压辊机构的前、后立板；前立板的上部内侧有带U型槽口的凸台，后立板的上部开设有贯穿其厚度的外大内小的台阶型圆孔，该圆孔的轴向中心线和U型槽口的宽度方向中心线共线。
所述非弹性压辊机构包括形状为V型的支架和两个分别连接于该支架开口端两侧的压辊，支架的封闭端铰接于所述前立板内侧凸台上的U型槽口中；所述弹性压辊机构包括滑动套筒、螺杆、压辊、弹簧和压盘，滑动套筒的轴向中心有一端为盲端的螺纹孔，压辊铰接于滑动套筒的盲端，螺杆通过螺纹连接于滑动套筒的螺纹孔内，其上有使滑动套筒轴向限位的轴肩，弹簧和压盘依次连接于螺杆上轴肩的外侧，轴肩和弹簧均位于所述后立板上台阶型圆孔的大孔径段内，压盘固定于所述后立板的外侧，弹簧的自然长度与轴肩的长度之和小于台阶型圆孔的大孔径段长度，轴肩的外径大于台阶型圆孔小孔径段的孔径。
所述非弹性压辊机构的两个压辊和弹性压辊机构的一个压辊位于同一个垂直于机床加工轴线的平面内，三个压辊形成三角形将待加工的弯曲轴夹持。
所述滑动套筒和台阶型圆孔的小孔径段之间通过平键连接，滑动套筒的外壁和台阶型圆孔的小孔径段的孔壁沿轴向开设有相应的键槽。
所述弹簧为碟形弹簧。
所述车刀架平行于非弹性压辊机构或者弹性压辊机构固定于所述前立板或者后立板的内侧。
本发明的工作原理如下：通过旋转弹性压辊机构的螺杆来调节弹性压辊机构的压辊与非弹性压辊机构压辊之间的距离，通过弹性压辊机构的弹簧使两个压辊机构配合随时夹紧待加工的弯曲轴，三个压辊呈三角形布置且均与其固定件之间为铰接连接，可自由转动。弹簧的设置和铰接连接方式的配合还可避免压辊因弯曲轴的旋转变化而损坏。随着待加工弯曲轴的旋转，固定座带动整个车削装置垂直于待加工弯曲轴的轴线作直线往复运动，而车刀架直接固定于作往复运动的车削装置上，因此可保证车刀与弯曲轴的轴线之间距离近似保持不变，实现弯曲轴的加工且保持弯曲轴的原有曲率不变。车削加工过程中的轴向进给通过车床的大拖板带动整个车削装置沿待加工弯曲轴的轴向移动实现。
本装置可作为机床附件使用，使用时卸下中拖板整个部件，将本装置的底板连接于机床的大拖板上，即可进行加工。因此，对机床上的原有部件不需改造即可方便使用，具有以下优势：
通过两个压辊机构对弯曲轴的外形进行在线测量的同时通过固定架来实时调整车刀在车削过程中的位置，保证刀尖与弯曲轴轴线之间的距离不变，保证车刀恒定的背吃刀量。即通过机械方式保证车刀恒定的背吃刀量来实现弯曲轴车削加工并保持原有曲率。
上述结构使得本装置具有以下加工特点：待加工弯曲轴的曲率越大，加工后的仿真度越高；待加工弯曲轴的直径越大，加工后的仿真度越高；车刀与后压辊之间的距离越近，加工后的仿真度越高。
附图说明
图1为本发明优选是实施例的俯视结构示意图。
图2为图1中的A-A示意图。
图3为图2中的B部放大示意图。
图4为图2中的左视示意图。
具体实施方式
优选实施例，将本装置用于大直径高压锅炉用无缝钢管的外圆机加工，因为国家标准规定允许热轧无缝钢管的轴线具有一定的曲率（小于1‰），但通常大直径热轧无缝钢管的外圆表面质量达不到大直径高压锅炉用无缝钢管的要求，需要对钢管车外圆；采用本装置不需将弯曲钢管车成直钢管，而是使钢管在车削前后保持同样的弯曲曲率且符合大直径高压锅炉用无缝钢管曲率小于1‰的国家标准，可大大减少加工切削量，经济效益巨大。
如图1至图4所示，本发明公开的这种车削加工弯曲长轴的装置，包括非弹性压辊机构1、弹性压辊机构2、固定座3。非弹性压辊机构1和弹性压辊机构2分置于工件4的两侧。
固定座3包括水平底板31和竖直平行连接于其上分别用于支撑非弹性压辊机构1和弹性压辊机构2的前立板32、后立板33。前立板32的上部内侧有带U型槽口的凸台，后立板33的上部开设有贯穿其厚度的外大内小的台阶型圆孔，该圆孔的轴向中心线和U型槽口的宽度方向中心线共线。
非弹性压辊机构1包括形状为V型的支架11和两个分别连接于该支架开口端两侧的压辊12，支架11的封闭端铰接于前立板32内侧凸台上的U型槽口中。弹性压辊机构2包括滑动套筒21、螺杆22、压辊12、碟形弹簧23和压盘24。滑动套筒21的轴向中心有一端为盲端的螺纹孔，压辊12铰接于滑动套筒21的盲端，螺杆22通过螺纹连接于滑动套筒21的螺纹孔内，其上有使滑动套筒21轴向限位的轴肩221，碟形弹簧23和压盘24依次连接于螺杆22上轴肩221的外侧，轴肩221和碟形弹簧23均位于后立板33上台阶型圆孔的大孔径段内，压盘24固定于后立板33的外侧。碟形弹簧23的自然长度与轴肩221的长度之和小于台阶型圆孔的大孔径段长度，轴肩221的外径大于台阶型圆孔小孔径段的孔径。
非弹性压辊机构1的两个压辊12和弹性压辊机构2的一个压辊12位于同一个垂直于机床加工轴线的平面内，三个压辊12形成稳定的三角形将工件4夹持。
滑动套筒21和台阶型圆孔的小孔径段之间通过平键5连接，滑动套筒21的外壁和台阶型圆孔的小孔径段的孔壁沿轴向开设有相应的键槽。
车刀架6平行于弹性压辊机构2固定于后立板33的内侧，为了提高加工后的仿真度，使车刀7与压辊12之间的距离尽量接近。
上述结构使得本装置具有以下加工特点：待加工弯曲轴的曲率越大，加工后的仿真度越高；待加工弯曲轴的直径越大，加工后的仿真度越高；车刀与后压辊之间的距离越近，加工后的仿真度越高。
本装置的工作原理如下：
通过旋转弹性压辊机构2的螺杆22来调节弹性压辊机构2的压辊12与非弹性压辊机构1压辊12之间的距离，通过弹性压辊机构2的弹簧23使两个压辊机构配合随时夹紧待加工的工件4，三个压辊12呈三角形布置且均与其固定件之间为铰接连接，可自由转动。弹簧23的设置和铰接连接方式的配合还可避免压辊12因工件4的旋转变化而损坏。随着工件4的旋转，固定座3带动整个车削装置垂直于工件4的轴线作直线往复运动，而车刀6架直接固定于作往复运动的车削装置上，因此可保证车刀7与工件4的轴线之间距离近似保持不变，实现工件4的加工且保持其原有曲率不变。车削加工过程中的轴向进给通过车床的大拖板8带动整个车削装置沿工件4的轴向移动实现。
本装置安装于车床上时，需先将车床的中拖板整体部件拆下，利用原车床大拖板上用于安装中拖板的滑轨或者直线导轨与本装置固定座的底板连接；然后将待加工弯曲轴通过车床的卡盘和尾座顶尖装夹，旋转本装置弹性压辊机构的螺杆，使两个弹性压辊机构的三个压辊以稳定的三角形紧压住工件的表面，调整车刀架上的车刀，保证车削过程中合理的背吃刀量；最后启动车床，卡盘带动工件做旋转运动，控制固定座在大拖板上沿垂直于工件的轴线做直线运动，从而带动车刀垂直于工件的轴线进行切削，调整车刀与工件轴线之间的距离恒定，同时控制大拖板带动固定座沿工件的轴向移动，实现工件的车削加工且保持弯曲轴原有曲率不变。
整个车削过程中，本装置垂直于车床加工轴线做直线往复运动，车刀与工件的轴线之间距离近似不变，但仍有一定偏差。加工后所得外圆为一近似椭圆，假定加工后外圆长短半轴比为 ，待加工轴半径为R，偏心距（即最大弯曲点与加工回转中心线的距离）为e，则有。例如，待加工轴半径为400mm，要求1.01，则待加工轴偏心距最大不得超过56mm，否则加工误差较大。
因此，本装置尤其适用于直径较大而偏心距较小的弯曲轴加工，具体地说，适用于车削直径大于400mm，长度大于4m，直线度在0.2‰--14‰之间任意形状的弯曲轴，且车削后保持原有曲率。
本装置还可用于加工弯曲的木质长轴。
Claims (7)
1.一种车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：该装置包括径向夹持待加工弯曲轴的压辊装置及其固定座，压辊装置包括分置于待加工的弯曲轴横向两侧的非弹性压辊机构和弹性压辊机构，固定架以垂直于车床加工轴线可滑动的连接于车床的大拖板上，固定架上连接有车刀架。
2.如权利要求1所述的车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：所述固定座包括水平底板和竖直平行连接于其上分别用于支撑非弹性压辊机构和弹性压辊机构的前、后立板；前立板的上部内侧有带U型槽口的凸台，后立板的上部开设有贯穿其厚度的外大内小的台阶型圆孔，该圆孔的轴向中心线和U型槽口的宽度方向中心线共线。
3.如权利要求2所述的车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：所述非弹性压辊机构包括形状为V型的支架和两个分别连接于该支架开口端两侧的压辊，支架的封闭端铰接于所述前立板内侧凸台上的U型槽口中；所述弹性压辊机构包括滑动套筒、螺杆、压辊、弹簧和压盘，滑动套筒的轴向中心有一端为盲端的螺纹孔，压辊铰接于滑动套筒的盲端，螺杆通过螺纹连接于滑动套筒的螺纹孔内，其上有使滑动套筒轴向限位的轴肩，弹簧和压盘依次连接于螺杆上轴肩的外侧，轴肩和弹簧均位于所述后立板上台阶型圆孔的大孔径段内，压盘固定于所述后立板的外侧，弹簧的自然长度与轴肩的长度之和小于台阶型圆孔的大孔径段长度，轴肩的外径大于台阶型圆孔小孔径段的孔径。
4.如权利要求3所述的车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：所述非弹性压辊机构的两个压辊和弹性压辊机构的一个压辊位于同一个垂直于机床加工轴线的平面内，三个压辊形成三角形将待加工的弯曲轴夹持。
5.如权利要求3所述的车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：所述滑动套筒和台阶型圆孔的小孔径段之间通过平键连接，滑动套筒的外壁和台阶型圆孔的小孔径段的孔壁沿轴向开设有相应的键槽。
6.如权利要求3所述的车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：所述弹簧为碟形弹簧。
7.如权利要求3所述的车削加工弯曲长轴的装置，其特征在于：所述车刀架平行于非弹性压辊机构或者弹性压辊机构固定于所述前立板或者后立板的内侧。
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