CN106826438A - 一种圆环平面磨削装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆环平面磨削装置及方法，属于机械加工技术领域，所述圆环平面磨削装置包括：定位基座、可伸缩摇臂和刀具组件，所述定位基座用于安装在所述圆环平面的圆环内，所述可伸缩摇臂包括中心旋转轴和可伸缩臂体，所述中心旋转轴固定在所述基座体上且可绕竖直方向的旋转轴转动，所述可伸缩臂体的一端垂直固定在所述中心旋转轴的外壁上，所述可伸缩臂体的另一端设置有所述刀具组件；所述刀具组件包括位置调节机构、电机和砂轮，所述位置调节机构固定在所述可伸缩臂体的另一端，所述位置调节机构上设置有所述电机，且所述位置调节机构用于调节所述电机的高度，所述电机的输出轴竖直向下设置，所述砂轮安装在所述电机的输出轴上。

Description

一种圆环平面磨削装置及方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种圆环平面磨削装置及方法。

背景技术

基柱作为船用起重机和海洋平台起重机的支撑底座，是起重机的关键零件。起重机通过回转支承与基柱连接，且通过回转支承在基柱上转动。基柱为筒状结构，且基柱的上端设有法兰平面，当基柱加工完成后，将基柱的下端焊接在船体上或海洋平台上，再将回转支承与法兰平面连接。

在上述安装过程中，如果法兰平面的平面度不能满足设计要求，将影响回转支承的使用寿命，严重时候会导致回转支承损坏。因此，在将基柱的下端焊接在船体上或海洋平台上之后，通常需要对基柱的法兰平面进行修磨。

因施工环境的制约，焊接后的法兰平面无法通过修磨机床进行修磨，只能采用人工修磨的方式进行，通过平面度检测仪检测法兰平面的平面度，然后人工对法兰平面上不平整的区域进行修磨。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

采用人工修磨的方式精度难以保证，在加工完成后，还需要通过平面度检测仪再次检测，然后再次打磨，采用这种方法，需要多次打磨，效率低、成本高、劳动强度大。

发明内容

为了解决采用人工修磨基柱法兰平面时，精度难以保证，需要多次打磨，加工效率低、成本高、劳动强度大的问题，本发明实施例提供了一种圆环平面磨削装置及方法。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种圆环平面磨削装置，所述圆环平面磨削装置包括：定位基座、可伸缩摇臂和刀具组件，所述定位基座用于安装在圆环平面的圆环内，所述可伸缩摇臂包括中心旋转轴和可伸缩臂体，所述中心旋转轴固定在所述定位基座上且可绕竖直方向的旋转轴转动，所述可伸缩臂体的一端垂直固定在所述中心旋转轴的外壁上，所述可伸缩臂体的另一端设置有所述刀具组件；

所述刀具组件包括位置调节机构、电机和砂轮，所述位置调节机构固定在所述可伸缩臂体的另一端，所述位置调节机构上设置有所述电机，且所述位置调节机构用于调节所述电机的高度，所述电机的输出轴竖直向下设置，所述砂轮安装在所述电机的输出轴上。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述定位基座包括柱形基座体和至少两条支撑腿，所述两条支撑腿从所述柱形基座体的侧壁伸出且与所述柱形基座体的轴线垂直，所述两条支撑腿均匀间隔设置在所述柱形基座体的周围，所述支撑腿为可伸缩支撑腿。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述可伸缩支撑腿包括套管和调节螺杆，所述套管内设有内螺纹，所述套管一端固定在所述柱形基座体的侧壁上，所述套管的另一端上插装有与所述内螺纹相配合的所述调节螺杆。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述可伸缩摇臂包括两个可伸缩臂体，所述两个可伸缩臂体可伸缩的长度范围不同。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述位置调节机构包括安装板和调节杆，所述安装板固定在所述可伸缩臂体的另一端，所述调节杆竖直设置在所述安装板上，且所述调节杆竖直向下的一端为可伸缩端，所述电机安装在所述可伸缩端上。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述调节杆包括固定套管和螺杆，所述固定套管沿竖直发现固定在所述可伸缩臂体的另一端上，所述固定套管内设有内螺纹，所述固定套管的上插装有与所述固定套管的内螺纹相配合的所述螺杆，所述螺杆的两端分别从所述固定套管的两端伸出，且所述螺杆从所述固定套管的上端伸出的一端设有把手，所述螺杆从所述固定套管的下端伸出的一端安装有所述电机。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述刀具组件还包括砂轮保护罩，所述砂轮保护罩安装在所述砂轮的外侧，且所述砂轮的打磨面从所述砂轮保护罩突出。

第二方面，本发明实施例还提供了一种圆环平面磨削方法，适用于基柱的法兰平面，采用如第一方面所述的圆环平面磨削装置实现，所述方法包括：

检测基柱的法兰平面的平面度，并记录所述法兰平面的最高点A和最低点B以及平面度数值C；

安装所述圆环平面磨削装置到基柱的筒体上，并在刀具组件上固定一块百分表；

转动所述可伸缩摇臂检测所述法兰平面的跳动D，并通过微调所述定位基座的固定位置，使D≤C+E，0.1mm＜E＜1mm；

转动所述可伸缩摇臂使砂轮位于所述法兰平面最高点A处，开动所述电机，调整所述电机的高度使所述砂轮磨削到所述法兰平面，并控制所述可伸缩摇臂转动一圈；

逐渐降低所述电机的高度，每次降低F，0.01mm＜F＜0.1mm，每次降低所述电机的高度后控制所述可伸缩摇臂转动一圈，直至所述法兰平面最低点B被磨削为止。

在本发明实施例的一种实现方式中，E＝0.2mm，F＝0.03mm。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述可伸缩摇臂的旋转速度为10～15min/r。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过定位基座安装在所述圆环平面的圆环内；定位基座与可伸缩摇臂固定连接，可伸缩摇臂的中心旋转轴固定在基座体上且可绕竖直方向的旋转轴转动，可伸缩臂体的一端垂直固定在中心旋转轴的外壁上，可伸缩臂体的另一端设置有刀具组件，使得使用时刀具组件能够绕中心旋转轴转动，从而对圆环平面进行加工，同时刀具组件连接的臂体为可伸缩臂体，通过调制臂体长度可以适应不同尺寸的圆环平面的加工；另外，刀具组件包括位置调节机构、电机和砂轮，且位置调节机构用于调节所述电机的高度，一方面电机带动砂轮，实现机械磨削，另一方面，通过位置调节机构调整电机高度，实现对圆环平面的充分磨削。该装置实现了机械式圆环平面磨削，精度高、效率高、成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种圆环平面磨削装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的可伸缩摇臂的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的刀具组件的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的定位基座的侧视图；

图5是本发明实施例提供的定位基座的俯视图；

图6是本发明实施例提供的一种圆环平面磨削方法流程图；

图7是基柱的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的圆环平面磨削装置安装示意图；

图9是图8的局部放大示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种圆环平面磨削装置的结构示意图，圆环平面磨削装置包括：定位基座10、可伸缩摇臂11和刀具组件12，定位基座10用于安装在圆环平面的圆环内。图2是本发明实施例提供的可伸缩摇臂的结构示意图，参见图2，可伸缩摇臂11包括中心旋转轴111和可伸缩臂体112，中心旋转轴111固定在定位基座10上且可绕竖直方向的旋转轴转动，可伸缩臂体112的一端垂直固定在中心旋转轴111的外壁上，可伸缩臂体112的另一端设置有刀具组件12。

图3是本发明实施例提供的刀具组件的结构示意图，参见图3，刀具组件12包括位置调节机构121、电机122和砂轮123，位置调节机构121固定在可伸缩臂体112的另一端，位置调节机构121上设置有电机122，且位置调节机构121用于调节电机122的高度，电机122的输出轴122A竖直向下设置，砂轮123安装在电机122的输出轴122A上。

其中，砂轮123可以为碗状砂轮，其开口直径可以根据圆环平面的圆环宽度进行选择。

其中，砂轮123可以通过螺栓等方式与电机的输出轴可拆卸连接。具体地，采用螺栓固定时，螺栓旋向与砂轮旋向相反，从而防止螺栓松动。

本发明通过定位基座安装在所述圆环平面的圆环内；定位基座与可伸缩摇臂固定连接，可伸缩摇臂的中心旋转轴固定在基座体上且可绕竖直方向的旋转轴转动，可伸缩臂体的一端垂直固定在中心旋转轴的外壁上，可伸缩臂体的另一端设置有刀具组件，使得使用时刀具组件能够绕中心旋转轴转动，从而对圆环平面进行加工，同时刀具组件连接的臂体为可伸缩臂体，通过调制臂体长度可以适应不同尺寸的圆环平面的加工；另外，刀具组件包括位置调节机构、电机和砂轮，且位置调节机构用于调节所述电机的高度，一方面电机带动砂轮，实现机械磨削，另一方面，通过位置调节机构调整电机高度，实现对圆环平面的充分磨削。该装置实现了机械式圆环平面磨削，精度高、效率高、成本低。

如图2所示，中心旋转轴111下部设有法兰面1111，中心旋转轴111通过下部的法兰面1111固定在定位基座10上，具体如图2所示，法兰面1111上设有螺孔111A，可以通过螺栓与螺孔111A配合实现定位可伸缩摇臂11和基座10的可拆卸连接。

图4和图5是本发明实施例提供的定位基座的结构示意图，参见图4和图5，定位基座10包括柱形基座体101和至少两条支撑腿102，两条支撑腿102从柱形基座体101的侧壁伸出且与柱形基座体101的轴线垂直，两条支撑腿102均匀间隔设置在柱形基座体101的周围，支撑腿102为可伸缩支撑腿102。

如图4所示，在一种实现方式中，可伸缩支撑腿102包括套管1021和调节螺杆1022，套管1021内设有内螺纹，套管1021一端固定在柱形基座体101的侧壁上，套管1021的另一端上插装有与内螺纹相配合的调节螺杆1022。针对不同尺寸的待加工圆环平面的基体内孔，可以通过调节调节螺杆1022进行固定，且可伸缩支撑腿102采用螺纹方式调节方便。

如图5所示，在另一种实现方式中，可伸缩支撑腿102还可以采用可拆卸定位方式实现，例如由一内杆和一外管组成，内杆设置在外管内部，二者沿长度方式设置多个螺孔，通过调节内杆和外管的螺孔对应位置，实现长度调节，内杆和外管通过螺栓定位。

如图5所示，可伸缩支撑腿102可以包括4条支撑腿102。4条支撑腿102间隔均匀布置，相邻2条支撑腿102呈90度。

如图4所示，该定位基座10还可以包括固定板103，固定板103连接在柱形基座体101和可伸缩支撑腿102之间，用以加强二者之间的连接强度。

在本发明实施例中，柱形基座体101可以为圆柱形，也可以为其他形状，如方形柱、菱形柱等，本发明对此不做限制。

参见图5，该定位基座10还可以包括第一连接杆104和第二连接杆105。相邻2条支撑腿102间连接一第一连接杆104，每个第一连接杆104和柱形基座体101间连接一第二连接杆105，用以加强整个定位基座10的强度。

参见图4和图5，基座10还包括设置在柱形基座体101顶部的法兰面1011，法兰面上设置有螺孔101A，用于与图2中螺孔111A配合，实现螺栓(螺母)定位。

再次参见图2，可伸缩摇臂11可以包括两个可伸缩臂体112，两个可伸缩臂体112可伸缩的长度范围不同，从而可以使得该装置能够适用于更多不太尺寸的圆环平面磨削。

如图2所示，可伸缩臂体112可以包括固定臂体1121和活动臂体1122，固定臂体1121的一端垂直固定在中心旋转轴111的外壁上，固定臂体1121的另一端连接有可伸缩的活动臂体1122。具体地，固定臂体1121为空心臂体，活动臂体1122的一端可伸缩插设在固定臂体1121的另一端内。

进一步地，活动臂体1122的另一端设置有竖板1123，竖板1123用于安装刀具组件12。具体可以通过螺栓等方式实现可拆卸连接。

进一步地，可伸缩臂体112还可以包括固定杆1124，固定杆1124连接在固定臂体1121和中心旋转轴111的外壁之间。

参见图3，位置调节机构121可以包括安装板1211和调节杆1212，安装板1211固定在可伸缩臂体112的另一端，调节杆1212竖直设置在安装板1211上，且调节杆1212竖直向下的一端为可伸缩端，电机122安装在可伸缩端上。

具体地，调节杆1212包括固定套管121A和螺杆121B，固定套管121A沿竖直发现固定在可伸缩臂体112的另一端上，固定套管121A内设有内螺纹，固定套管121A的上插装有与固定套管121A的内螺纹相配合的螺杆121B，螺杆121B的两端分别从固定套管121A的两端伸出，且螺杆121B从固定套管121A的上端伸出的一端设有把手121C，螺杆121B从固定套管121A的下端伸出的一端安装有电机122。

进一步地，螺杆121B上还可以设置刻度，通过观察螺杆121B的刻度来实现电机高度的精准控制。

进一步地，刀具组件12还包括砂轮保护罩124，防止砂轮损坏后对人或设备的损伤。砂轮保护罩124安装在砂轮123的外侧，且砂轮123的打磨面从砂轮保护罩124突出。

进一步地，该刀具组件12还可以包括电控单元。电控单元用于控制电机的启动与停止，电控单元还具有故障诊断、过载保护功能。电控单元包括控制面板，控制面板上设有运行、停止、电源、故障等指示灯。电机的工作电压可以为220V。

图6是本发明实施例提供的一种圆环平面磨削方法流程图，该方法适用于图7所示的基柱的法兰平面，参见图7，基柱20为圆筒结构，其顶面设有圆环形法兰平面21。该方法采用图1～图5所示的圆环平面磨削装置实现，参见图6，该方法包括：

步骤201：检测基柱的法兰平面的平面度，并记录法兰平面的最高点A和最低点B以及平面度数值C。

其中，法兰平面的平面度可以采用平面度检测仪检测。

步骤202：安装圆环平面磨削装置到基柱的筒体上，并在刀具组件上固定一块百分表。

参见图7，安装圆环平面磨削装置到基柱的筒体上可以包括：在基柱20的筒体内部距离法兰平面21距离约380mm处找十字交叉的4个点，作为安装圆环平面磨削装置安装的粗基准，用记号笔做好标记。将圆环平面磨削装置的定位基座10吊装至筒体内部，将定位基座10的4条支撑腿102对准上述确定的4个基准点，调整支撑腿102，使圆环平面磨削装置固定在筒体上。调整电机高度，使砂轮平面距离基柱法兰平面约20mm(局部如图9所示)。

步骤203：转动可伸缩摇臂检测法兰平面的跳动D，并通过微调定位基座的固定位置，使D≤C+E，0.1mm＜E＜1mm。

其中，法兰平面的跳动D通过固定在刀具组件上的百分表来确定。

步骤204：转动可伸缩摇臂使砂轮位于法兰平面最高点A处，开动电机，调整电机的高度使砂轮磨削到法兰平面，并控制可伸缩摇臂转动一圈。

进一步地，该方法还包括：在砂轮位于法兰平面最高点A处，开动电机后，砂轮空转5min，观察砂轮状况是否正常。

进一步地，该方法还包括：调整电机的高度使砂轮磨削到法兰平面时，记录此时螺杆的刻度值，以便后续电机高度控制。

步骤205：逐渐降低电机的高度，每次降低F，0.01mm＜F＜0.1mm，每次降低电机的高度后控制可伸缩摇臂转动一圈，直至法兰平面最低点B被磨削为止。

在本发明实施例中，E优选为0.2mm，F优选为0.03mm，在保证加工精度的同时，避免加工耗时过长。

在本发明实施例中，可伸缩摇臂的旋转速度可以为10～15min/r，且当砂轮不能磨削到法兰平面时，可以加快可伸缩摇臂的旋转速度，以节约时间。

其中，在进行步骤204和205时，注意观察砂轮的磨损情况，并及时更换新的砂轮。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆环平面磨削装置，其特征在于，所述圆环平面磨削装置包括：定位基座、可伸缩摇臂和刀具组件，所述定位基座用于安装在圆环平面的圆环内，所述可伸缩摇臂包括中心旋转轴和可伸缩臂体，所述中心旋转轴固定在所述定位基座上且可绕竖直方向的旋转轴转动，所述可伸缩臂体的一端垂直固定在所述中心旋转轴的外壁上，所述可伸缩臂体的另一端设置有所述刀具组件；

所述刀具组件包括位置调节机构、电机和砂轮，所述位置调节机构固定在所述可伸缩臂体的另一端，所述位置调节机构上设置有所述电机，且所述位置调节机构用于调节所述电机的高度，所述电机的输出轴竖直向下设置，所述砂轮安装在所述电机的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的圆环平面磨削装置，其特征在于，所述定位基座包括柱形基座体和至少两条支撑腿，所述两条支撑腿从所述柱形基座体的侧壁伸出且与所述柱形基座体的轴线垂直，所述两条支撑腿均匀间隔设置在所述柱形基座体的周围，所述支撑腿为可伸缩支撑腿。

3.根据权利要求2所述的圆环平面磨削装置，其特征在于，所述可伸缩支撑腿包括套管和调节螺杆，所述套管内设有内螺纹，所述套管一端固定在所述柱形基座体的侧壁上，所述套管的另一端上插装有与所述内螺纹相配合的所述调节螺杆。

4.根据权利要求1至3任一项所述的圆环平面磨削装置，其特征在于，所述可伸缩摇臂包括两个可伸缩臂体，所述两个可伸缩臂体可伸缩的长度范围不同。

5.根据权利要求1至3任一项所述的圆环平面磨削装置，其特征在于，所述位置调节机构包括安装板和调节杆，所述安装板固定在所述可伸缩臂体的另一端，所述调节杆竖直设置在所述安装板上，且所述调节杆竖直向下的一端为可伸缩端，所述电机安装在所述可伸缩端上。

6.根据权利要求5所述的圆环平面磨削装置，其特征在于，所述调节杆包括固定套管和螺杆，所述固定套管沿竖直发现固定在所述可伸缩臂体的另一端上，所述固定套管内设有内螺纹，所述固定套管的上插装有与所述固定套管的内螺纹相配合的所述螺杆，所述螺杆的两端分别从所述固定套管的两端伸出，且所述螺杆从所述固定套管的上端伸出的一端设有把手，所述螺杆从所述固定套管的下端伸出的一端安装有所述电机。

7.根据权利要求1至3任一项所述的圆环平面磨削装置，其特征在于，所述刀具组件还包括砂轮保护罩，所述砂轮保护罩安装在所述砂轮的外侧，且所述砂轮的打磨面从所述砂轮保护罩突出。

8.一种圆环平面磨削方法，适用于基柱的法兰平面，采用如权利要求1所述的圆环平面磨削装置实现，其特征在于，所述方法包括：

检测基柱的法兰平面的平面度，并记录所述法兰平面的最高点A和最低点B以及平面度数值C；

安装所述圆环平面磨削装置到基柱的筒体上，并在刀具组件上固定一块百分表；

转动所述可伸缩摇臂检测所述法兰平面的跳动D，并通过微调所述定位基座的固定位置，使D≤C+E，0.1mm＜E＜1mm；

转动所述可伸缩摇臂使砂轮位于所述法兰平面最高点A处，开动所述电机，调整所述电机的高度使所述砂轮磨削到所述法兰平面，并控制所述可伸缩摇臂转动一圈；

逐渐降低所述电机的高度，每次降低F，0.01mm＜F＜0.1mm，每次降低所述电机的高度后控制所述可伸缩摇臂转动一圈，直至所述法兰平面最低点B被磨削为止。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，E＝0.2mm，F＝0.03mm。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述可伸缩摇臂的旋转速度为10～15min/r。