CN105057703B - 用于加工三维外肋管的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工三维外肋管的设备，包括机架、刀具和工件进给装置，刀具包括刀具本体、上模和下模，刀具本体纵向嵌设于上模内；下模内纵向嵌设有锥形套；刀具本体包括刀座和一组刀齿，一组刀齿径向均布于刀座端部，且每个刀齿之间留有间隙，一组刀齿均包括刀身部和刀尖部，刀身部与刀座连接，刀尖部与刀身部之间设有夹角且刀尖部靠近刀座轴心；刀尖部靠近下模内锥形套直径大的一侧，刀座远离锥形套直径大的一侧。本发明克服了现有的用于加工三维外肋管设备的刀具切出的翅片深度、角度和厚度一致性差，降低工件的强度和散热效果，提供一种包括有能切出的翅片深度、角度和厚度一致性高用于加工三维外肋管的设备。

Description

用于加工三维外肋管的设备

技术领域

本发明属于车削装置领域，具体涉及一种用于加工三维外肋管的设备。

背景技术

三维外肋管是在管的外壁切出立体的翅片，从而提高散热功能。现有的三维外肋管通常是轴向线整齐排列的翅片。在加工外翅片时，刀齿嵌入管的外壁，再向前推进，即可在管外壁切出立体翅片，再后退复位，重复上一动作，同时管本身向前移动，从而在管外壁切出沿轴向线整齐排列的外翅片。

中国专利，公告号为：CN 203037126 U，为了加强外肋管的散热性能，将管外壁翅片之间相错设置，为了增大翅片的数量及增大散热的接触面积。对用用于加工上述专利的加工设备目前未有，在加工设备中，最主要的加工部件为刀具，在目前用于加工现有的外肋管的刀具中，中国专利，公告号为CN203635965U的大直径三维外肋管加工组合刀具，为圆柱形的刀具，刀具前端为刀齿，刀齿之间设有收缩缝，刀齿外设有可收缩的齿圈，齿圈收缩后将刀齿向内靠拢，再向前推进，从而将管壁外切出翅片。但是在切割多圈翅片且两圈翅片之间相错时，在切出一圈翅片后，工件需要转动角度，再切割出另一圈相错的翅片，而齿圈的收缩需要借助外力才能实现，且切割出翅片的深度取决于齿圈收缩的力度，因此，则会造成切割出的翅片深度不一，相差大且角度、厚度难以一致，一致性差，从而影响外肋管的散热效果和强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有的用于加工三维外肋管设备的刀具采用齿圈收缩切出翅片，切出的翅片深度、角度和厚度一致性差，从而降低工件的强度和散热效果，提供一种包括有能切出的翅片深度、角度和厚度一致性高刀具，避免影响工件的强度和散热效果的用于加工三维外肋管的设备。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案: 用于加工三维外肋管的设备，包括机架、刀具和工件进给装置，刀具包括至少两个刀具本体、上模和下模，刀具本体纵向嵌设于上模内；下模内纵向嵌设有至少两个锥形套；刀具本体包括刀座和一组刀齿，一组刀齿径向均布于刀座端部，且每个刀齿之间留有间隙，一组刀齿均包括刀身部和刀尖部，刀身部与刀座连接，刀尖部与刀身部之间设有夹角且刀尖部靠近刀座轴心；刀尖部靠近下模内锥形套直径大的一侧，刀座远离锥形套直径大的一侧。

采用本发明技术方案的用于加工三维外肋管的设备，包括机架、刀具和工件进给装置，刀具包括至少两个刀具本体、上模和下模，刀具本体纵向嵌设于上模内；下模内纵向嵌设有至少两个锥形套；上模用于固定刀具本体，下模用于固定锥形套，工件可穿过锥形套。刀具本体包括刀座和一组刀齿，一组刀齿径向均布于刀座端部，且每个刀齿之间留有间隙，一组刀齿均包括刀身部和刀尖部，刀身部与刀座连接，刀尖部与刀身部之间设有夹角且刀尖部靠近刀座轴心；刀座用于固定一组刀齿，每个刀齿之间的间隙用于一组刀齿轴向收缩，刀尖部和刀身部之间设有夹角，刀尖部前端接触管壁外，再收缩后向前推进，从而将管壁外切出外翅片。刀尖部靠近下模内锥形套直径大的一侧，刀座远离锥形套直径大的一侧；工件管依次穿过刀具本体和锥形套，刀具本体向锥形套内运行，一组刀齿的刀尖部的前端进入锥形套的直径大的一侧，再继续运行，当运行至锥形套直径小的一侧时，锥形套将一组刀齿收缩，收缩的刀尖部贴紧管壁外侧，再继续运行刀具本体，由于锥形套的限制，刀具本体的一组刀齿在收缩的同时继续向锥形套直径小的一侧运行，直至刀尖部的前端与锥形套的直径小的一侧端部相抵，无法继续向前运行，从而将管壁外切割出外翅片。

本发明的工作原理为：工件依次穿过刀具本体和锥形套，一组刀齿的刀尖部与刀身部之间设有夹角，刀尖部轴心靠近，当刀具本体进入带有锥度的锥形套中，锥形套的直径逐渐变小，由于锥形套的限制，使得一组刀齿轴向收缩并贴紧管壁外，一组刀齿的刀尖部前端对管壁产生斜插并向前的剪切力，从而将管壁切出外翅片；切出一圈外翅片后，将刀具本体后退，一组刀齿回复至锥形套直径大的一侧，刀尖部退出翅片，再将工件旋转角度并向前一定步长，再重复切割处另外一圈外翅片，此时，切割出的外翅片与前一组的外翅片交叉相错，而改变外翅片的深度和角度需要改变一组刀齿之间的间隙、刀尖部与刀身部之间的夹角度数、刀尖部的长度、锥套的锥度以及锥形套的长度即可；因此，按照需要可以设计多组刀具本体和锥形套，配合使用即可，由于一组刀齿之间的间隙、刀尖部与刀身部之间的夹角度数、刀尖部的长度、锥套的锥度以及锥形套的长度均为固定的参数，因此，与现有的利用外力的力度大小控制翅片深度的做法相比，固定的参数在加工时避免差异造成的翅片深度和长度不一致，固定参数加工的外翅片的深度和角度一致。

进一步，所述的刀齿的刀尖部内壁和刀座轴心线之间的夹角为3-10度，一组刀齿的刀尖部外壁的延伸线之间的夹角为100-150度；所述的锥形套的斜面线和端面线的角度为85-89度。当刀齿前端位于锥形套内时，随着到刀齿向锥形套内运行，锥形套挤压刀齿前端，刀尖部内壁和刀座轴心线之间的夹角为3-10度和一组刀齿的刀尖部外壁的延伸线之间的夹角为100-150度避免刀齿的刀尖部内壁与工件外壁挤压摩擦，使得刀尖部顺利切割工件外壁，另外，可使得翅片与工件外壁的角度为70-90度之间，符合加工要求，散热效果佳；锥形套的锥度决定刀齿的刀尖部切入工件外壁的深度，从而决定加工的翅片的厚度为0.3mm-0.5mm之间，满足产品要求。

进一步，所述的刀齿的刀身部外壁设有凹槽。由于刀齿的刀尖部在接近锥套时先受到锥形套限制弯曲，刀尖部的变形量最大，此时刀齿的刀身部与刀座的连接处为固定端支撑刀尖部变形，若刀身部的厚度较厚，需要承受更大的力才能满足刀尖部的变形，因此，刀身部外壁设有凹槽使得刀身部变薄，从而使得刀身部承受较小的力就能满足刀尖部的变形。

进一步，所述的、刀齿的刀尖部内壁和刀座轴心线之间的夹角为5度，一组刀齿的刀尖部外壁的延伸线之间的夹角为150度，所述的锥形套的斜面线和端面线的角度为87.7度。避免刀齿的刀尖部内壁与工件外壁挤压摩擦，使得刀尖部顺利切割工件外壁，使得翅片与工件外壁的角度为90度，当风垂直工件外壁吹入时，散热效果最佳。

进一步，所述的工件进给装置包括套筒和可转动的连杆，连杆的前端设有卡台，套筒套设于连杆外，卡台的直径大于连杆的直径，卡台外壁与工件螺纹连接，连杆的末端一侧外壁设有拉紧固定装置。工件进给装置提供工件的沿轴向的往复运动以及工件的往复旋转一定角度，工件进给装置包括可转动的连杆，工件与连杆可拆卸连接，由于工件既要实现沿轴向往复运动又要实现旋转，但是，在旋转过程中，由于工件与连杆之间可拆卸连接，当连杆与工件螺纹连接时，往复旋转时容易导致工件与连杆之间松动。在连杆末端一侧的外壁设置拉紧固定装置，在旋转之前，将连杆向后拉，连杆的卡台卡于套筒外，使得连杆拉动工件，实现工件的拉紧固定，然后再旋转，由于连杆和工件拉紧固定为一体，因此，在旋转时，则可避免连杆与工件松动或者将销轴扭断的现象。

进一步，所述套筒前端外壁与卡台外壁设有相同的螺纹，工件内壁的螺纹段上设有至少一个螺距长度的平滑段，工件套设于套筒前端和卡台外部，平滑段位于套筒前端和卡台之间。连杆的前端卡台、套筒分别与工件螺纹连接并通过拉紧固定装置拉紧，工件与卡台连接的螺纹段相互咬合，工件与套筒连接的螺纹段相互咬合，当拉紧固定装置拉紧工件时，由于工件存在一端平滑段，卡台、套筒分别与工件产生相对位移，从而消除螺纹连接的间隙，拉紧工件，减小加工误差。

进一步，所述的拉紧固定装置包括油缸或者气缸和固设于连杆末端外侧的活塞。利用油缸或者气缸推动活塞拉紧连杆，结构简单，操作方便。

进一步，还包括与工件进给装置连接的锁紧装置，所述的机架上部包括上部内侧或外侧设有凸台的滑轨，锁紧装置设于滑轨上。由于工件进给装置固定工件，工件穿过刀具，刀具在工件的外壁切割翅片，而在切割翅片时，由于刀具对工件的外壁产生向前的推力，会将工件向前拉动，使得在切割翅片时，工件的固定性差，从而切割的翅片平滑性差，导致翅片质量差。设有与工件进给装置连接的锁紧装置，锁紧装置设于滑轨上，锁紧装置未锁紧时可在滑轨上滑动，将工件沿轴向往复运动，当切割时，锁紧装置与锁紧在滑轨上，从而将工件进给装置锁紧，进而锁紧固定工件，避免切割时工件向前滑动，导致加工的外翅片质量差。

进一步，所述的锁紧装置包括与滑轨的凸台上端滑动配合的滑块、与滑轨的凸台下端滑动配合的压块、设于滑块上的缸筒和弹簧，弹簧的一端连接压块，弹簧的另一端连接滑块；缸筒内设有滑杆，滑杆另一端伸出缸筒且穿过滑块设于压块内。滑块用于在滑轨上端滑动，凸台上端的滑块和凸台下端的压块配合，产生相对的作用力，滑块向下压紧滑轨，压块向上压紧滑轨，两者配合将锁紧装置压紧固定于滑轨上；缸筒形成密闭密闭的腔室，利用活塞原理实现腔室内的压力变化；滑杆设于缸筒内，实现压块的往复运动，弹簧实现滑杆的抬升及复位功能。当缸筒内的滑杆下方的压力增大时，给予滑杆上部向上的推力，给予缸筒下端向下的作用力，进而滑杆带动压块向上运动，将其与滑轨凸台下端压紧固定， 缸筒向下的作用力进一步给予滑块向下的作用力，将滑块与滑轨的凸台上端压紧固定，从而锁紧装置压紧固定于滑轨上，进而保证与锁紧装置连接的工件进给装置固定牢固，使得工件固定牢固，且缸筒可采用油缸或者汽缸的方式，产生的作用力大，使得工件的牢固性更强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

图1是本发明用于加工三维外肋管的设备中刀具实施例的示意图；

图2是本发明的刀具中下模的示意图；

图3是图2中A-A断面示意图；

图4是本发明的刀具中上模的示意图；

图5图4的侧视图；

图6是本发明中刀具本体的示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是图6的立体图；

图9是本发明中进给装置实施例的剖视图；

图10是图9中B部分的放大图；

图11是本发明中锁紧装置实施例的剖视图；

图12为本发明实施例用于加工三维外肋管的设备的示意图。

具体实施方式

用于加工三维外肋管的设备，包括机架2、刀具1和工件进给装置3。

本发明中刀具1的实施例：

如图1-图8所示：刀具1包括刀具本体107、上模101和下模102，上模101内纵向嵌设有刀具本体107；下模102内纵向嵌设有锥形套103；刀具本体107包括刀座104和一组刀齿，一组刀齿径向均布于刀座104端部，且每个刀齿之间留有间隙，一组刀齿均包括刀身部105和刀尖部106，刀身部105与刀座104连接，刀尖部106与刀身部105之间设有夹角且刀尖部106靠近刀座104轴心；刀尖部106靠近下模102内锥形套103直径大的一侧，刀座104远离锥形套103直径大的一侧；所述的锥形套103和刀具本体107的数量相同，均设有八个，当然，若设有两个、三个、四个、五个、六个、七个或者更多数量的锥形套103和刀具本体107也在保护范围之内，锥形套103围绕下模102的中心线径向均布，刀具本体107围绕上模101的中心线径向均布，且刀具本体107和锥形套103位于同一圆周线上；刀齿的刀尖部106外壁和内壁之间的夹角为5°；刀齿的刀尖部106外壁的延伸线之间的夹角为150°；锥形套103的斜面线和端面线的角度为87.7度；所述的刀齿的刀身部105外壁设有凹槽108。

若刀齿的刀尖部106外壁和内壁之间的夹角为3°、4°、6°、7°、8°、9°或10°，刀齿的刀尖部106外壁的延伸线之间的夹角为100°、105°、110°、115°、125°、130°、135°或140°，锥形套103的斜面线和端面线的角度为85°、86°、87°、88°或者89°也在范围之内。

本发明中工件进给装置3的实施例一：

如图9、图10所示：工件进给装置3包括套筒302和可转动的连杆303，还包括固定块301，连杆303的末端连接有连接杆304，连杆303的前端设有卡台305，套筒302套设于连杆303外，卡台305的直径大于连杆303的直径，卡台305外壁与工件螺纹连接，连杆303的末端的连接杆304外壁螺纹连接有拉紧固定装置；套筒302前端外壁与卡台305外壁设有相同的螺纹，工件内壁的螺纹段上设有两个螺距长度的平滑段306，工件套设于套筒302前端和卡台305外部，平滑段306位于套筒302前端和卡台305之间；拉紧固定装置包括油缸307和固设于连杆303末端外侧的活塞308，活塞308为套设于连杆303末端的固定套，固定套套设于连接杆304的外部，油缸307套设于固定套的外部；工件进给装置3还包括与连杆303花键连接的轴套310和与固定块301转动连接的主动齿轮311，轴套310中部通过轴承与固定块301固定，轴套310上还固定有与主动齿轮311啮合的从动齿轮312，主动齿轮311带动从动齿轮312转动进而带动轴套310转动，而轴套310与连杆303花键连接，可实现连杆303的转动，实现工件的转动。

若工件内壁的螺纹段上设有一个、三个或者更多螺距长度的平滑段11，也在保护范围之内。

本发明中工件进给装置3的实施例二：

与工件进给装置3的实施例一相比，将实施例一中的油缸307替换为气缸。

本发明中锁紧装置4实施例：

如图11所示：与工件进给装置3连接的锁紧装置4，机架2上部包括上部内侧或外侧设有凸台401的滑轨402，锁紧装置4设于滑轨402上；锁紧装置4包括与滑轨402的凸台401上端滑动配合的滑块403、与滑轨402的凸台401下端滑动配合的压块404、设于滑块403上的缸筒405和弹簧406，弹簧406的一端连接压块404，弹簧406的另一端连接滑块403；缸筒405内设有滑杆407，滑杆407另一端伸出缸筒405且穿过滑块403设于压块404内。

如图1-图12所示：以上述刀具1的实施例二、工件进给装置3的实施例一和锁紧装置4的实施例为例说明本发明，本发明还包括刀具固定架5，刀具固定架5包括上固定板501和下固定板502，上固定板501和下固定板502之间设有四个连接杆件503，当然，也可以设置六根、八根或其他数量的连接杆件503，连接杆件503用于连接固定上固定板501和下固定板502，上固定板501即为刀具1实施例中的上模101，刀具本体107以上固定板501的横向中心线呈圆周排列且均匀设置，刀具本体107设有八个，当然，也可设有三个、四个、五个、六个、七个、九个、十个或者更多数量的均可；刀具固定架5的动力采用第一电机带动，第一电机设于机架2的左侧，刀具固定架5的下固定板502位于机架2左侧，上固定板501位于机架2右侧，第一电机带动刀具固定架5往复运动。机架2的上部的两侧均设有滑轨，滑轨内设有下丝杆，下丝杆的左侧设有伺服电机，锁紧装置横跨设于两侧滑轨之间，伺服电机带动锁紧装置在滑轨上滑动；上固定板即上模101的下端设有与滑轨配合的滑槽，上固定板的下端与滑轨滑动连接，刀具1的下模102固定于机架2的右侧且与上固定板相对设置，下模102的横向中心线与上模101的横向中心线重合，锥形套103以下模102的横向中心线为中心，均匀嵌设于下模102上，每个锥形套103与上模101的刀具本体107相对且轴向中心线重合。工件进给装置3的固定块301上部纵向设有上丝杆309，上丝杆309的左侧设有伺服电机，伺服电机带动工件进给装置3在上丝杆309上向前运动，下丝杆与上丝杆309同时在工件进给装置3上部和下部提供动力，使上下力度平衡，推进工件向前运行，在刀具1切割时，锁紧装置4锁紧；工件进给装置3与锁紧装置4的上部用螺栓连接。

在具体操作时，将工件螺纹连接于连杆303卡台305和套筒302外部，且工件上的平滑段306位于卡台305和套筒302之间，开启各电机，首先，锁紧装置4的油缸进油，滑块403向下压紧滑轨402，滑杆407向上提升，压块404向上压紧滑轨402，两者配合将锁紧装置4压紧固定于滑轨402上；然后，刀具固定架5的电机带动刀具固定架5向右运行，刀具固定架5的上固定501板即上模101使得刀具本体107向右运行，上固定板501向右运行靠近刀具1的下模102，刀具本体107的一组刀齿向右运行靠近锥形套103直径大的一侧，刀尖部106贴近工件的外壁，继续运行，一组刀齿进入锥形套103直径小的一侧，由于锥形套103直径小的限制，一组刀齿的刀尖部106向轴心收缩，并继续运行在工件外壁切出外翅片；然后，锁紧装置4的油缸出油，弹簧复位带动滑杆向下运行，将滑块与压块放松；同时，刀具固定架的电机带动刀具固定架回复，刀具本体107从切出的外翅片上退回；接着，上丝杆和下丝杆的伺服电机带动丝杆旋转，推进工件进给装置3和锁紧装置一同向右运行一定步长，此步长等于两圈外翅片之间的长度，然后，工件进给装置3的油缸进油，推进拉紧块向左运行，使得连杆303与工件拉紧固定牢固；接着，工件进给装置3的电机带动工件进给装置3的连杆303旋转角度，进而带动工件旋转角度，选转完角度之后，工件进给装置3的油缸放油，将拉紧块向右运行，固定块放松，使得连杆303与工件恢复；然后，锁紧装置4锁紧与滑轨上，重复切出另一圈外翅片的动作，如此重复，直至，将工件切割完成。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (8)

1.用于加工三维外肋管的设备，包括机架、刀具和工件进给装置，其特征在于：刀具包括至少两个刀具本体、上模和下模，刀具本体纵向嵌设于上模内；下模内纵向嵌设有至少两个锥形套；刀具本体包括刀座和一组刀齿，一组刀齿径向均布于刀座端部，且每个刀齿之间留有间隙，一组刀齿均包括刀身部和刀尖部，刀身部与刀座连接，刀尖部与刀身部之间设有夹角且刀尖部靠近刀座轴心；刀尖部靠近下模内锥形套直径大的一侧，刀座远离锥形套直径大的一侧；所述的工件进给装置包括套筒和可转动的连杆，连杆的前端设有卡台，套筒套设于连杆外，卡台的直径大于连杆的直径，卡台外壁与工件螺纹连接，连杆的末端一侧外壁设有拉紧固定装置。

2.如权利要求1所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：所述的刀齿的刀尖部内壁和刀座轴心线之间的夹角为3-10度，一组刀齿的刀尖部外壁的延伸线之间的夹角为100-150度；所述的锥形套的斜面线和端面线的角度为85-89度。

3.如权利要求2所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：所述的刀齿的刀身部外壁设有凹槽。

4.如权利要求1所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：还包括与工件进给装置连接的锁紧装置，所述的机架上部包括上部内侧或外侧设有凸台的滑轨，锁紧装置设于滑轨上。

5.如权利要求2所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：所述的、刀齿的刀尖部内壁和刀座轴心线之间的夹角为5度，一组刀齿的刀尖部外壁的延伸线之间的夹角为150度，所述的锥形套的斜面线和端面线的角度为87.7度。

6.如权利要求1所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：所述套筒前端外壁与卡台外壁设有相同的螺纹，工件内壁的螺纹段上设有至少一个螺距长度的平滑段，工件套设于套筒前端和卡台外部，平滑段位于套筒前端和卡台之间。

7.如权利要求1所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：所述的拉紧固定装置包括油缸或者气缸和固设于连杆末端外侧的活塞。

8.如权利要求4所述用于加工三维外肋管的设备，其特征在于：所述的锁紧装置包括与滑轨的凸台上端滑动配合的滑块、与滑轨的凸台下端滑动配合的压块、设于滑块上的缸筒和弹簧，弹簧的一端连接压块，弹簧的另一端连接滑块；缸筒内设有滑杆，滑杆另一端伸出缸筒且穿过滑块设于压块内。