CN104354047A - 法兰密封面加工装置 - Google Patents

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潘晓栋
白日亮
余勇
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Abstract

一种法兰密封面加工装置，涉及机加工，属于法兰密封面加工领域，其结构主要有：刀架、四角钢机架、卡爪、电机、减速器、传动系统等，其中：所述的刀架有配重系统，所述的传动系统由控制系统控制，传动采用线性导轨，同时采用滚珠丝杠；所述的电机具有封闭式电刷结构；控制系统采用PLC编程；整个装置的操作通过控制柜进行，可以用手持操纵盒操作控制柜。本发明避免了现有技术的缺点，扩大了能加工法兰的尺寸；保证了电机的正常工作；刀架的移动，定位准确、快速；滚珠丝杠，减小了摩擦，提高了生产效率；保证了加工质量。整个操作系统，由专门设计的控制系统控制，操作简单、安全、准确。

Description

法兰密封面加工装置
技术领域
本发明涉及机加工，是一种用于法兰密封面的加工装置。
背景技术
法兰是压力容器重要的组成部分，其密封面加工程度的好坏，直接影响法兰的使用，从而影响整个压力容器的使用寿命。密封面的精加工是容器的最后一道工序，此工序的特点是工件不能移动，加工困难。为了解决此种问题，目前有专门用于法兰密封面的加工装置——容器接口大孔径法兰密封面加工装置（专利号200410073258.0），存在以下缺点：
1、刀架的传动系统摩擦阻力较大、操作不便、加工精度低，生产效率不高。
2、没有专门用于调节平衡刀架的结构，在加工过程中，刀架容易晃动，造成加工精度较低。
3、选用电机的电刷为普通开放式的电刷，在操作过程中，电刷容易被飞溅的铁屑污染，从而影响电刷的使用。
4、操作方式主要为手动控制，精度较低，同时对操作工人的技术水平要求较高。
5、由于自身结构的限制，能加工的法兰尺寸有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现用的法兰密封面加工装置存在的上述缺点。
本发明的技术方案是：一种法兰密封面加工装置，其结构主要有：刀架、四角钢机架、卡爪、电机、减速器、传动系统等，其中：所述的刀架有配重系统，所述的传动系统由控制系统控制，传动采用线性导轨，同时采用滚珠丝杠；所述的电机具有封闭式电刷结构；本装置中，液压马达12固定在卡盘13上，卡爪27通过螺钉28实现与卡盘13的联接；在液压马达12的输出轴上安装转盘10，在转盘10和卡盘13上安装两个轴承11实现两者的配合，转臂15通过螺栓9固定在转盘10上，转臂15可以随转盘10转动；减速器7安装在转臂15上，减速器7通过螺钉5固定在转臂15上，X向步进电机8联接在减速器7上；通过轴套4联接减速器7与丝杠3；在丝杠3上套入螺母2联接刀架转盘1；在刀架转盘1上安装可以转动的刀架17，刀架17通过螺钉18与刀架转盘1固连在一起；在转臂15上过其回转中心安装步进电机引出线的滑环6，接线插座16安装在滑环6上；刀架体19上安装有Z向步进电机20，在Z向步进电机20的输出轴上固定连接套21，丝杠22与Z向步进电机20的输出轴通过连接套21联接在一起，在丝杠22与刀架体19上装有轴承25，在丝杠22上装有螺母23，螺母23与刀台24联接，刀台24安装在X向导轨26中；加工刀具安装在刀台24的装刀槽中；配重34与刀架转盘1固联在一起。
所述的控制系统采用PLC编程；整个装置的操作通过控制柜进行，可以用手持操纵盒操作控制柜。
本发明有以下改进：
1.      改进了装置的传动系统。刀架的传动采用线性导轨，同时采用滚珠丝杠，大大减小了摩擦，提高了生产效率。
2. 设计了专门的配重结构。在刀架移动时，刀架由于力矩不平衡产生晃动，通过改变配重34的固定位置，使刀架转盘保持平衡。
3. 改用带有封闭电刷的电动机。防止了在加工过程中，飞溅出来的铁屑损坏电机。
4. 设计了专门的控制系统。控制系统采用PLC编程，整个装置通过控制柜控制，提高了控制精度、安全性及操作的方便性，保证了加工质量。
    本发明有效的避免了现有技术的缺点，达到了以下技术效果：
1、通过加大装置的固定结构的尺寸，扩大了能加工法兰的尺寸；
2、保证了电机的正常工作；
3、刀架的移动，定位准确、快速； 
4、滚珠丝杠，减小了摩擦，提高了生产效率；
5、整个操作系统，由专门设计的控制系统控制，操作简单、安全、准确。
附图说明
图1  法兰密封面加工装置的主视图。
图2  法兰密封面加工装置的俯视图。
图3  法兰密封面加工装置主要机架结构示意图。
图4  卡盘结构左视图。
图5  卡盘结构主视图。
图6  导轨结构示意图。
图7  丝杠结构示意图。
图8  电刷结构示意图。
图9  控制柜面板。
图10  手持操纵盒。
图中各部件标记如下：
1-刀架转盘，2-螺母，3-丝杠，4-轴套，5-螺钉，6-滑环，7-减速器，8-X向步进电机，9-螺栓，10-转盘，11-轴承，12-液压马达，12’-马达输出轴，13-卡盘，14-螺钉，15-转臂，16-主导轨，17-刀架，18-螺钉，19-刀架体，20-Z向步进电机，21-连接套，22-丝杠，23-螺栓，24-刀台，25-轴承，26-X向滑轨，27-卡爪，28-螺钉，29-导轨，30-支撑架， 31-支座，32-电刷，33-电刷环，34-配重。
具体实施方式
现结合附图，对本发明具体说明如下：
参考附图1、2：液压马达12固定在卡盘13上，工作时，利用卡盘13上的螺钉14将本装置固定在法兰孔H中，在液压马达12的输出轴12’上安装转盘10，在转盘10和卡盘13上安装两个轴承11实现两者的配合，转臂15通过螺栓9固定在转盘10上，转臂15可以随转盘10转动。
参考附图1、2：减速器7安装在转臂15上，减速器7通过螺钉5固定在转臂15上，X向步进电机8联接在减速器7上，为减速器7提供动力，通过轴套4实现减速器7与丝杠3的联接。在丝杠3上套入螺母2实现与刀架转盘1的联接。在刀架转盘1上安装可以转动的刀架17，刀架17可以通过螺钉18与刀架转台1固连在一起，当螺钉18松开时，可以手动旋转调整刀架17。在转臂15上过其回转中心安装步进电机引出线的滑环6，接线插座16安装在滑环6上。当液压马达12的输出轴12’转动时，带动转臂15及刀架17转动，实现主切削运动。当X向步进电机8转动时，可实现刀架17沿转臂15的导轨移动。
参考附图3：刀架体19上安装有Z向步进电机20，在Z向步进电机20的输出轴上固连连接套21，丝杠22与Z向步进电机20的输出轴通过连接套21联接在一起，在丝杠22与刀架体19上装有轴承25，在丝杠22上装有一螺母23，螺母23与刀台24联接，刀台24安装在X向导轨26中。当Z向步进电机20转动时，带动刀台24沿X向导轨26移动，加工刀具安装在刀台24的装刀槽中。为了防止整个机架装置在工装过程中震动，设计了配重34，配重34与刀架转盘1固联在一起，通过改变配重34的固定位置，使刀架转盘1保持平衡，防止振动，保证加工精度。
本装置的切削运动：主运动是液压马达12带动转臂15的旋转运动；进给运动的组合包括：步进电机8单独运动实现的法兰端面的进给加工；丝杠22的轴线与丝杠3的轴线垂直时，步进电机8与步进电机20可实现转臂15与刀架体19两个方向之间的插补联动及单独运动的控制。丝杠22的轴线与丝杠3的轴线不垂直时，刀架体19的X向导轨26的倾斜角度决定密封槽的加工斜度，步进电机20单独运动控制，对法兰密封槽斜面进行进给加工。
参考附图4：卡爪27通过螺钉28实现与卡盘13的联接，在导轨29上每隔一段距离开有一个螺纹孔，用于与卡爪27配合，在具体加工时，根据实际情况需要确定卡爪27合适的固定位置。支撑架30固联在支座31上，目的是防止整个装置的变形。
参考附图5、6：刀具两个进给方向上的导轨16和导轨26设计为线性导轨，减小了运动过程中摩擦，提高了生产效率。丝杠3和丝杠22采用滚珠丝杠，滚珠丝杠摩擦力较小，传动效率高，精度也比较高，因此保证了密封面的加工质量。
参考附图7：采用带有电刷的电机，电刷32与电刷环33紧密配合，防止了操作过程中飞溅出的铁屑进入电刷中，保证电机正常工作，提高生产效率。
参考附图8、9：为了保证加工精度，提高生产效率，设计了便携式密封面镗铣床的控制系统。通过操作控制盒，实现如下控制：（1）转臂旋转传动：转臂旋转是由变频电机通过减速器驱动；变频电机的转速由控制盒设定。（2）刀架的移动: 刀架沿转臂导轨的移动由X向步进电机8通过一对齿轮传给丝杠3进行驱动。X向步进电机8的运转完全由手提式操纵盒控制，运动速度与移动量由操纵盒上的数字键设定，正、反向运动由设定距离的正负号决定。点动由操纵盒的正、反启动按钮决定。X向步进电机8可进行点动及按设定位移量（相对位移值）工作。（3）卡刀体的移动: 卡刀体垂直转臂导轨的移动由Z向步进电机20通过一对齿轮传给丝杠22实现。Z向步进电机20的运转完全由手提式操纵盒控制，运动速度与移动量由操纵盒上的数字键设定，正、反向运动由设定距离的正负号决定。点动由操纵盒的正、反启动按钮决定。Z向步进电机20可进行点动及按设定位移量（相对位移值）工作。（4）不同形式梯形槽运动的实现：不同形式梯形槽运动的实现是通过同时启动X向步进电机8、Z向步进电机20，并且两台步进电机的脉冲频率符合不同角度要求的比例关系，由运动合成实现斜线运动。

Claims (2)

1.法兰密封面加工装置，其结构主要有：刀架、四角钢机架、卡爪、电机、减速器、传动系统等，其特征是：所述的刀架有配重系统，所述的传动系统由控制系统控制，采用了线性导轨，同时采用滚珠丝杠；所述的电机具有封闭式电刷结构；本装置中，液压马达（12）固定在卡盘（13）上，卡爪（27）通过螺钉（28）实现与卡盘（13）的联接；在液压马达（12）的输出轴上安装转盘（10），在转盘（10）和卡盘（13）上安装两个轴承（11）实现两者的配合，转臂（15）通过螺栓（9）固定在转盘（10）上，转臂(15)可以随转盘(10)转动；减速器(7)安装在转臂(15)上，减速器(7)通过螺钉(5)固定在转臂(15)上，X向步进电机(8)联接在减速器(7)上；通过轴套(4)联接减速器(7)与丝杠(3)；在丝杠(3)上套入螺母(2)联接刀架转盘(1)；在刀架转盘(1)上安装可以转动的刀架（17），刀架（17）通过螺钉（18）与刀架转盘(1)固连在一起；在转臂（15）上过其回转中心安装步进电机引出线的滑环（6），接线插座（16）安装在滑环（6）上；刀架体（19）上安装有Z向步进电机（20），在Z向步进电机（20）的输出轴上固定连接套（21），丝杠(22)与Z向步进电机(20)的输出轴通过连接套(21)联接在一起，在丝杠(22)与刀架体(19)上装有轴承(25)，在丝杠(22)上装有螺母(23)，螺母(23)与刀台(24)联接，刀台(24)安装在X向导轨(26)中；加工刀具安装在刀台(24)的装刀槽中；配重(34)与刀架转盘(1)固联在一起。
2.权利要求1所述的法兰密封面加工装置，其特征是：所述的控制系统采用PLC编程；整个装置的操作通过控制柜进行，可以用手持操纵盒操作控制柜。
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