CN104384691A - 利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，包括等离子气刨装置、气刨夹具、车床装置和防护装置，气刨夹具固定在刀架上，刨炬夹装在气刨夹具上，防护装置安装在刀架侧面；待加工卷筒夹装在主轴箱和尾架之间。加工方法是：将待加工卷筒固定在车床装置的主轴箱和尾架之间，车床装置带动待加工卷筒转动，将刀架纵向进给，横向移动，使刨炬对卷筒绳槽进行气刨加工；刀架横向移动速度与车床转速及等离子刨削速度相配合的轨迹符合卷筒两绳槽之间的槽距要求，实现卷筒绳槽螺旋状刨削。有益效果是：可提高卷筒的生产效率，缩短结构件生产周期，降低操作工人的劳动强度，并节能降耗；操作简单、可控性好，刨削表面质量高，可实现自动化刨削卷筒绳槽。

Description

利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置及加工方法
技术领域
本发明涉及气刨加工技术领域，尤其涉及等离子气刨加工，具体涉及利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的加工装置和加工方法。
背景技术
现有技术中，起重机卷筒的绳槽均采用机械加工的方法制造。其不足在于：对于大型卷筒，因绳槽宽且深，利用车床进行加工时，受车床加工刀具、切削进给量及自身能力的限制，需要对卷筒绳槽进行多次切削加工，加工速度慢，效率低。
因此，研究一种高效去除卷筒绳槽金属的方法是本领域需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用等离子气刨代替机床刀具加工大型卷筒绳槽的装置和方法，对大型卷筒绳槽进行粗加工，从而提高加工效率。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，包括等离子气刨装置、气刨夹具、车床装置和防护装置，其特征在于：所述气刨夹具固定在车床装置的刀架上，所述等离子气刨装置的刨炬装夹在气刨夹具上，刨炬的气刨嘴是与卷筒绳槽深宽匹配的U型气刨嘴，所述防护装置是遮挡刨渣的挡板，防护装置安装在车床装置的刀架侧面；待加工卷筒装夹在车床装置的主轴箱和尾架之间。
本发明所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，其特征在于：所述车床装置主轴正转转速为3.15～315r/min；
本发明所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，其特征在于：所述等离子气刨装置的电流输出调节范围为20～150A，电压范围为20～400V，气体流量为3～8m3/h。
本发明所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置的加工方法，其特征在于：所述加工方法包括以下步骤：
(1)将待加工卷筒装夹在车床装置的主轴箱和尾架之间，刨炬装夹在气刨夹具上，刨炬与待加工卷筒绳槽之间的夹角范围为35°～45°；
(2)启动车床装置，带动待加工卷筒转动，卷筒转速为使一次气刨后成型的深度及宽度符合绳槽粗加工要求；
(3)启动等离子气刨装置，调整等离子气刨装置的刨炬电弧长度，电弧长度范围为12.5～25mm，形成等离子压缩电弧
(4)将刀架纵向进给，使等离子压缩电弧对卷筒绳槽进行加热使金属熔化、燃烧，卷筒转速为使一次气刨后成型的深度及宽度符合绳槽粗加工要求；
(5)等离子气刨装置的压缩气体将熔化的金属以及金属燃烧产生的氧化物等从熔化部位吹走；
(6)熔化物吹走的同时，刀架横向移动，横向移动速度与车床转速及等离子刨削速度相配合，使转动速度、刨削速度及刀架横向移动速度合成的轨迹符合卷筒两绳槽之间的槽距要求，实现卷筒绳槽螺旋状刨削。
本发明所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置的加工方法，其特征在于：所述一次气刨后刨槽最大深度为50mm。
本发明的利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置中，等离子气刨装置用于气刨卷筒绳槽金属；车床用于装夹待加工卷筒和刨炬；防护装置主要用于遮挡气刨刨渣，防止刨渣凝固于车床装置，不易清理且影响车床装置精度。
本发明的有益效果是：
1、等离子气刨一次便可粗加工出卷筒绳槽，等离子气刨替代机械粗加工可提高卷筒的生产效率，缩短结构件生产周期，降低操作工人的劳动强度，并节能降耗；
2、利用车床装置进行气刨加工，操作简单、可控性好，刨削表面质量高，可实现自动化刨削卷筒绳槽；
附图说明
图1是本发明的利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置示意图
图2是等离子气刨装置加工示意图；
图3是车床装置示意图
图中：1、等离子气刨装置，2、气刨夹具，3、车床装置，4、防护装置，5待加工卷筒，6、主轴箱，7、刀架，8、尾架。
具体实施方式：
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
本发明设计思想在于：利用等离子气刨替代机械粗加工去除卷筒绳槽金属，刨出与绳槽大小、深度均相似的U型槽，预留卷筒绳槽精加工余量，气刨后再进行精加工。这样，等离子气刨一次便可刨出卷筒绳槽。因此，等离子气刨替代机械粗加工去除卷筒绳槽金属可提高卷筒的生产效率，缩短结构件生产周期，降低操作工人的劳动强度，并节能降耗。
利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置包括等离子气刨装置1、气刨夹具2、车床装置3和防护装置4，气刨夹具2固定在车床装置3的刀架7上，等离子气刨装置1的刨炬装夹在气刨夹具2上，刨炬的气刨嘴是与卷筒绳槽深宽匹配的U型气刨嘴，防护装置4是遮挡刨渣的挡板，防护装置4安装在车床装置3的刀架7侧面；待加工卷筒5装夹在车床装置3的主轴箱6和尾架8之间。车床装置主轴正转转速为3.15～315r/min。等离子气刨装置(1)的电流输出调节范围为20～150A，电压范围为20～400V，气体流量为3～8m3/h。
加工方法包括以下步骤：
(1)将待加工卷筒5装夹在车床装置3的主轴箱6和尾架8之间，刨炬装夹在气刨夹具2上，刨炬与待加工卷筒5绳槽之间的夹角范围为35°～45°；
(2)启动车床装置，带动待加工卷筒5转动，卷筒转速为使一次气刨后成型的深度及宽度符合绳槽粗加工要求，一次气刨后刨槽最大深度为50mm；
(3)启动等离子气刨装置1，调整等离子气刨装置1的刨炬电弧长度，电弧长度范围为12.5～25mm，形成等离子压缩电弧
(4)将刀架7纵向进给，使等离子压缩电弧对卷筒绳槽进行加热使金属熔化、燃烧，卷筒转速为使一次气刨后成型的深度及宽度符合绳槽粗加工要求；
(5)等离子气刨装置1的压缩气体将熔化的金属以及金属燃烧产生的氧化物等从熔化部位吹走；
(6)熔化物吹走的同时，刀架7横向移动，横向移动速度与车床转速及等离子刨削速度相配合，使转动速度、刨削速度及刀架横向移动速度合成的轨迹符合卷筒两绳槽之间的槽距要求，实现卷筒绳槽螺旋状刨削。
本发明中，等离子气刨装置采用陡降外特性的直流电源，并采用直流正接的电源极性，即将待加工的卷筒5与等离子电源阳极连接，等离子气刨刨炬与电源的阴极连接。等离子气刨刨炬产生的电弧弧柱温度可达10000～30000℃，远远超过所有金属以及非金属的熔点，等离子气刨是依靠熔化金属来实现刨削加工。
等离子气刨装置的压缩气体可选空气、氮气、氧气、氩气/氢气、氩气/氮气等其他混合气体；考虑到节省成本选用压缩空气作为气体。
车床的装置装夹卷筒，带动卷筒旋转，可调转速；可固定等离子刨炬并能通过横向纵向移动刀架7来移动刨炬。将等离子气刨刨炬利用气刨夹具固定在车床装置的刀架7处，组成一套操作简单、自动化程度高、可控性好，刨削表面质量高的装置。
考虑到由于卷筒受电弧热的作用，会产生刨削变形，预留精加工余量时同时预留出受热变形的余量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，包括等离子气刨装置(1)、气刨夹具(2)、车床装置(3)和防护装置(4)，其特征在于：所述气刨夹具(2)固定在车床装置(3)的刀架(7)上，所述等离子气刨装置(1)的刨炬夹装在气刨夹具(2)上，刨炬的气刨嘴是与卷筒绳槽深宽匹配的U型气刨嘴，所述防护装置(4)是遮挡刨渣的挡板，防护装置(4)安装在车床装置(3)的刀架(7)侧面；待加工卷筒(5)装夹在车床装置(3)的主轴箱(6)和尾架(8)之间。 
2.根据权利要求1所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，其特征在于：所述车床装置主轴正转转速为3.15～315r/min。 
3.根据权利要求2所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置，其特征在于：所述等离子气刨装置(1)的电流输出调节范围为20～150A，电压范围为20～400V，气体流量为3～8m3/h。 
4.权利要求1所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置的加工方法，其特征在于：所述加工方法包括以下步骤： 
①将待加工卷筒(5)装夹在车床装置(3)的主轴箱(6)和尾架(8)之间，刨炬装夹在气刨夹具(2)上，刨炬与待加工卷筒(5)绳槽之间的夹角范围为35°～45°； 
②启动车床装置，带动待加工卷筒(5)转动，卷筒转速为使一次气刨后成型的深度及宽度符合绳槽粗加工要求； 
③启动等离子气刨装置(1)，调整等离子气刨装置(1)的刨炬电弧长度，电弧长度范围为12.5～25mm，形成等离子压缩电弧 
④将刀架(7)纵向进给，使等离子压缩电弧对卷筒绳槽进行加热使金属熔化、燃烧，卷筒转速为使一次气刨后成型的深度及宽度符合绳槽粗加工要求； 
⑤等离子气刨装置(1)的压缩气体将熔化的金属以及金属燃烧产生的氧化物等从熔化部位吹走； 
⑥熔化物吹走的同时，刀架(7)横向移动，横向移动速度与车床转速及等离子刨削速度相配合，使转动速度、刨削速度及刀架横向移动速度合成的轨迹符合卷筒两绳槽之间的槽距要求，实现卷筒绳槽螺旋状刨削。 
5.权利要求4所述利用等离子气刨加工大型卷筒绳槽的装置的加工方法， 其特征在于：所述一次气刨后刨槽最大深度为50mm。 
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