CN108214046A - 一种圆管旋转夹紧机构和圆管内圆加工设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种圆管旋转夹紧机构和圆管内圆加工设备及方法。该旋转夹紧机构包括导料管、导流管、推拉旋转套、支撑旋转套、第二轴承、支撑套动密封、第一轴承、直线移动副导向套、外锁紧套、内锁紧套；该圆管内圆加工设备包括基座、送料机构、第一直线驱动机、第二直线驱动机、旋转夹紧机构、第一电机、联动平台、第二电机、加工刀具、卡套和接料台；该加工方法为利用上述加工设备加工圆管内圆的方法。本发明的圆管旋转夹紧机构和圆管内圆加工设备及方法，提高产品合格率的同时大大提高了设备的加工效率。

Description

一种圆管旋转夹紧机构和圆管内圆加工设备及方法

技术领域

本发明属于孔加工设备领域，尤其涉及一种加工圆形磁管使用的旋转夹紧机构和加工圆管内圆的设备及方法。

背景技术

永磁体根据使用目的的不同，可能需要其具有不同的形状。其中，带纵向通孔的永磁体，例如圆筒状或者圆环状永磁体，其市场需求量非常大。对于各种形状的永磁体，其加工方法根据通孔形状的不同而不同。

通常，如果通孔是圆孔，则可以直接进行掏孔。为了节约材料，也可以先在要掏去的部分上打一个孔，然后进行线切割穿丝掏孔，在将丝从孔中取出后，然后对孔管内外圆进行磨加工，直至所需要的尺寸和表面粗糙度。

关于其中圆管内孔加工方法，多采用普通内圆磨床对内孔进行磨加工，这样的加工方法，不仅加工效率低，而且材料浪费严重，加工成本居高不下。

为了提高此类磁体的生产效率并降低材料浪费，业内提出了采用磁粉先直接生产和产品尺寸相近的带纵向通孔的永磁体毛坯后烧结加工成需要磁体方法。但是，由于磁体在压制成毛坯后，进行烧结时效工序时，磁体体积收缩将近二分之一，采用上述方式成型的管孔磁体毛坯管壁越薄管径越长，经过烧结工序后异变越大。烧结后的孔管毛坯内外圆同心度和长度值离散度很大。

同时，目前的设备多以人工进行装卸，效率低下。已开发的自动加工设备对心效果差，不合格率高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种圆管旋转夹紧机构和圆管内圆加工设备，使得待加工磁管和加工刀具同时旋转，加工效率高且对心精度高，并提出一种利用该设备加工圆管内圆的方法。

本发明的目的之一是提供一种圆管的旋转夹紧机构，其由内向外依次包括：位于其中心的导料管，位于所述导料管外侧且与其固定连接的导流管，通过直线移动副与所述导流管联结的导向套，通过第一轴承与所述导向套联结的推拉旋转套，通过动密封与所述推拉旋转套联结的支撑旋转套，通过第二轴承与所述支撑旋转套联结的支撑套；

该机构还包括：紧固在所述支撑旋转套一端的外锁紧套，位于所述外锁紧套内、紧固在所述推拉旋转套一端的内锁紧套，所述导料管的轴线与所述内锁紧套的轴线共线；

所述导流管的两端设有管口，所述外锁紧套和内锁紧套具有相配合的锥面，所述内锁紧套向非锥面端移动时其锥面端向中心收缩，所述导流管的一个管口位于所述推拉旋转套和内锁紧套围成的腔体内。

本发明所说的“联结”是指两个零部件通过直线移动副或旋转副实现两个零部件在很小的阻力下相对运动。

进一步的，所述内锁紧套的锥面部分开有多个槽，以实现内锁紧套向非锥面端移动时其锥面端向中心收缩，以便加紧磁管。机械设备中三爪、四爪等加紧机构也可实现相同的功能，发明人发现在内锁紧套的锥面部分开设多个槽更易实现设备的自动化运行。

作为本发明优选的方案，所述直线移动副为直线轴承。将直线轴承换为铜导套或石墨导套也可起到相同的作用。

本发明的另一个目的是提供一种圆管内圆加工设备，包括基座、第一直线驱动机构、第二直线驱动机构、旋转夹紧机构、第一电机、联动平台、第二电机、加工刀具；

所述旋转夹紧机构为任一上述的旋转夹紧机构；

所述支撑套固定在所述基座上，所述第一直线驱动机构连接所述导流管，所述第二直线驱动机构连接所述推拉旋转套，所述第一电机连接所述支撑旋转套；

所述联动平台与所述支撑套相对应的固定在所述基座上，所述第二电机固定在所述联动平台上，所述加工刀具紧固连接所述第二电机。

本发明中的加工刀具为磨头或铰刀等用于磁管内圆加工的刀具。

进一步的，本发明的圆管内圆加工设备还包括送料机构，所述送料机构包括U型料盒、支架、推料器和U型导料槽；

所述U型料盒、推料器、U型导料槽固定在所述支架上，所述支架固定在所述基座上，所述U型料盒连接所述U型导料槽，所述U型导料槽与所述导料管相对应，所述推料器的轴线与所述导料管的轴线共线。

采用送料机构将磁管推送入导料管实现了设备的自动送料，在节省人工的同时提高了生产效率。

作为本发明优选的实施方案，圆管内圆加工设备进一步包括卡套，所述卡套为设有管孔的阻尼件，所述卡套固定在所述导料管的出料端，与所述导料管连通。

磁管通过推力的作用可克服卡套的阻力，通过卡套。当磁管在卡套中不受推力时，其被阻力锁定，不能移动。当卡套移动时，其带动锁定的磁管一起移动，可实现加工时第一磁管和第二磁管的分离，从而消除磁管长度方向的积累误差。

卡套的一种优选的方案为将所述卡套管孔的内壁设为齿状。

卡套的另一种优选的方案为所述卡套包括弹片和锁母，所述弹片通过所述锁母固定在所述卡套的本体上，所述弹片的凸起部分位于所述管孔内。

卡套第三种优选的方案为所述卡套包括顶尖、弹簧和顶丝，所述顶尖和弹簧通过所述顶丝连接在所述卡套的本体上，所述弹簧位于所述顶尖和顶丝之间，所述顶尖的尖端位于所述管孔内。

进一步的，本发明的圆管内圆加工设备还包括接料台，所述接料台固定在所述基座上，位于所述旋转夹紧机构和联动平台之间。

作为优选的方案，所述旋转夹紧机构进一步包括拉套和第三轴承，所述拉套与所述第二直线驱动机构固定连接，所述拉套通过所述第三轴承连接所述推拉旋转套。工作时，由第二直线驱动机构拖动拉套，通过第三轴承拖动推拉旋转套移动。

本发明的第三个目的是提供一种利用上述的加工设备加工圆管内圆的方法，包括以下步骤：

A、将磁管推进导料管，排满导料管后继续前行；

B、启动第一电机，带动所述支撑旋转套和外锁紧套旋转；当第一磁管到达内锁紧套的待加工位置时，所述第一直线驱动机构带动所述导料管和导流管直线移动，第一磁管和其他磁管分离；

C、第二直线驱动机构带动所述推拉旋转套和内锁紧套直线移动，所述内锁紧套的锥面与外锁紧套接触后向中心收缩，加紧所述第一磁管；所述外锁紧套带动所述推拉旋转套、内锁紧套和第一磁管一起旋转；

D、将切削液经导流管送入推拉旋转套和内锁紧套围成的腔体内，经所述第一磁管流出；

E、由联动平台带动加工刀具与第一磁管对刀后，所述加工刀具对第一磁管进行加工，加工完毕后所述加工刀具撤出加工区；

F、由第二直线驱动机构带动内锁紧套反向移动，内锁紧套松开磁管；由第一直线驱动机构带动所述导料管和导流管反向移动；向所述导料管推送磁管，将加工完毕的第一磁管顶出，第二磁管被推至待加工位置。

作为本发明优选的方案，所述步骤A还包括：将磁管排满导料管后，所述磁管克服卡套的摩擦力继续前行；所述步骤B还包括：第二磁管被卡套锁紧，带动其他磁管与所述第一磁管分离。

本发明的加工方法中，在所述步骤A中利用送料机构将磁管推进导料管；所述步骤F后包括：顶出的第一磁管落在接料台上。

本发明的圆管旋转夹紧机构和圆管内圆加工设备及方法，采用待加工磁管的外圆中心轴线定位，加工内圆时加工余量小，加工效率高，材料浪费低；设备在外锁紧套旋转的情况下继续送料，提高了加工效率；第一磁管和第二磁管在加工时分离，避免了磁管内孔加工不彻底及第二磁管被误加工现象的发生。

附图说明

图1是本发明实施例圆管旋转夹紧机构的结构图；

图2是本发明实施例内锁紧套主视图；

图3是本发明实施例内锁紧套右视图；

图4是本发明实施例圆管内圆加工设备的结构示意图；

图5是本发明实施例送料机构的主视图；

图6是本发明实施例送料机构的俯视图；

图7是本发明实施例第一种卡套的结构图；

图8是本发明实施例第二种卡套的结构图；

图9是本发明实施例第三种卡套的结构图。

图中：

1-基座；

2-送料机构，201-U型料盒，202-支架，203-推料器，204-U型导料槽；

3-第一直线驱动机构；4-第二直线驱动机构；

5-旋转夹紧机构，501-导料管，502-导流管，503-管口，504-推拉旋转套，505-支撑旋转套，506-固定端盖，507-第二轴承，508-支撑套，509-密封端盖，510-动密封，511-第一轴承，512-直线移动副，513-导向套，514-卡箍，515-外锁紧套，516-内锁紧套，517-拉套，518-第三轴承；

6-第一电机；7-联动平台；8-第二电机；9-加工刀具；

10-卡套，10a-第一种卡套，10b-第二种卡套，10c-第三种卡套，101-弹片，102-锁母，103-顶尖，104-弹簧，105-顶尖；

11-接料台，12-磁管。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

第一方面，如图1所示，本发明实施例提供一种圆管的旋转夹紧机构，该机构由内向外依次包括：导料管501、导流管502、管口503、推拉旋转套504、支撑旋转套505、固定端盖506、第二轴承507、支撑套508、密封端盖509、动密封510、第一轴承511、直线移动副512、导向套513、卡箍514、外锁紧套515、内锁紧套516、拉套517、第三轴承518。

导料管501位于该旋转夹紧机构的中心，导流管502位于导料管501的外侧，导流管502通过直线移动副512联结导向套513，导料管501和导流管502固定连接，导料管501和导流管502可相对导向套513直线移动。导流管502的两端分别设有管口503。本发明实施例中，直线移动副512为直线轴承。

导向套513通过第一轴承511与推拉旋转套504联结，拉旋转套504相对于导向套513可旋转。第一轴承511通过卡箍514固定，卡箍514通过密封端盖509固定。

推拉旋转套504通过动密封510联结支撑旋转套505，拉旋转套504相对于支撑旋转套505可直线移动。其中，动密封510为轴封。

支撑旋转套505通过第二轴承507联结支撑套508，支撑旋转套505相对支撑套508可旋转。第二轴承507通过两侧的固定端盖506固定。

外锁紧套515紧固在支撑旋转套505的一端，内锁紧套516紧固在推拉旋转套504的一端，内锁紧套516位于外锁紧套515内，导料管501的轴线与内锁紧套516的轴线共线。

如图1、图2和图3所示，外锁紧套515和内锁紧套516具有相配合的锥面，内锁紧套516的锥面部分开有多个槽，内锁紧套516向非锥面端移动时其锥面端向中心收缩以便加紧磁管12。

导流管的一个管口503位于推拉旋转套504和内锁紧套516围成的腔体内。

拉套517和第三轴承518用于推拉旋转套504与驱动机构的连接。

第二方面，如图4所示，本发明实施例提供一种圆管内圆加工设备。该设备包括基座1、送料机构2、第一直线驱动机构3、第二直线驱动机构4、旋转夹紧机构5、第一电机6、联动平台7、第二电机8、加工刀具9、卡套10、接料台11。

如图5和图6所示，送料机构2包括U型料盒201、支架202、推料器203和U型导料槽204。

U型料盒201、推料器203、U型导料槽204固定在支架202上。支架202固定在基座1上，U型料盒201连接U型导料槽204，U型导料槽204与导料管501相对应，推料器203的轴线与导料管501的轴线共线。U型料盒201倾斜一定角度，以便磁管12滚动到U型导料槽204上。采用送料机构将磁管推送入导料管大大提高了设备的生产效率。

旋转夹紧机构5为上述的旋转夹紧机构，支撑套508固定在基座1上。第一直线驱动机构3连接导流管502，第一直线驱动机构3拖动导流管502和导料管501直线移动。第二直线驱动机构4连接拉套517，拉套517通过第三轴承518连接推拉旋转套504，以实现推拉旋转套504的直线移动。推拉旋转机构504带动内锁紧套516移动，实现锁紧和松开磁管。第一电机6带动支撑旋转套505旋转。

联动平台7为XYZ三轴联动平台，联动平台7与支撑套508相对应的固定在基座1上，第二电机8固定在联动平台7上，加工刀具9紧固连接第二电机8。本发明实施例中的加工刀具9为磨头，通过联动平台7实现磨头的三轴移动。

如图1所示，卡套10为设有管孔的阻尼件，卡套10固定在导料管501的出料端，与导料管501连通。

磁管12通过推力的作用可克服卡套10的阻力，通过卡套10。当磁管12在卡套10中不受推力时，其被阻力锁定，不能移动。当卡套10移动时，其带动锁定的磁管12一起移动，可实现加工时第一磁管和第二磁管的分离，从而消除磁管长度方向的积累误差。这种分离机构一方面避免了磁管内孔加工不彻底；另一方面避免了第二磁管被误加工现象的发生，从而保证了磁管能够被连续自动加工。

如图7所示，卡套的第一种方案10a为将卡套管孔的内壁设为齿状。

如图8所示，卡套的第二种方案10b为卡套包括弹片101和锁母102，弹片101通过锁母102固定在卡套的本体上，弹片101的凸起部分位于管孔内。

如图9所示，卡套的第三种方案10c为卡套包括顶尖103、弹簧104和顶丝105。顶尖103和弹簧104通过顶丝104连接在卡套的本体上，弹簧104位于顶尖103和顶丝105之间，顶尖103的尖端位于管孔内。

接料台11固定在基座1上，位于旋转夹紧机构5和联动平台7之间。

第三方面，本发明实施例提供一种利用上述的加工设备加工圆管内圆的方法，包括以下步骤：

1、利用送料机构将磁管推进导料管，磁管排满导料管后克服卡套的摩擦力继续前行。

2、启动第一电机，带动支撑旋转套和外锁紧套旋转；当第一磁管到达内锁紧套的待加工位置时，第一直线驱动机构带动导料管、导流管和卡套直线移动，第二磁管被卡套锁紧，带动其他磁管与第一磁管分离。

3、第二直线驱动机构带动推拉旋转套和内锁紧套直线移动，内锁紧套的锥面与外锁紧套接触后向中心收缩，加紧第一磁管；外锁紧套带动推拉旋转套、内锁紧套和第一磁管一起旋转。

4、将切削液经导流管送入推拉旋转套和内锁紧套围成的腔体内，经第一磁管流出。

5、由联动平台带动加工刀具与第一磁管对刀后，加工刀具对第一磁管进行加工，加工完毕后加工刀具撤出加工区。

6、由第二直线驱动机构带动内锁紧套反向移动，由第一直线驱动机构带动导料管和导流管反向移动，向导料管推送磁管，将加工完毕的第一磁管顶出，顶出的第一磁管落在接料台上，第二磁管被推至待加工位置。

对比例

对比例所用磁管毛坯材料为N42UH磁体，外径7.1mm，壁厚约1.2mm，长度29.5～30.1mm。采用普通内圆磨床加工磁管的内圆，其合格率为90％，人均加工效率为500件/台/班。

实施例1

采用对比例所用的磁管，所用设备为本发明的圆管内圆加工设备，人工推送磁管，其合格率为99％，人均加工效率为700件/台/班。

与对比例相比，实施例1的合格率和加工效率都有显著提高。

实施例2

采用对比例所用的磁管，所用设备为本发明的圆管内圆加工设备，采用送料机构推送磁管，其合格率为99％，人均加工效率为1000件/台/班。

与实施例1相比，采用送料机构大大提高了产品的加工效率。与普通内圆磨床相比，一名操作人员只能操作一台普通内圆磨床，而本发明实施例一名操作人员可以同时操作5台或者更多。

实施例3

所用磁管毛坯材料为N48H磁体，外径12.15mm，壁厚约1.6mm，长度39.5～40.1mm。所用设备为本发明的圆管内圆加工设备，采用送料机构推送磁管，其合格率为99％，人均加工效率为750件/台/班。

实施例3说明，本发明的圆管内圆加工设备及方法适用于不同型号的磁管。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (14)

1.一种圆管的旋转夹紧机构，其特征在于，包括：

位于其中心的导料管(501)，位于所述导料管(501)外侧且与其固定连接的导流管(502)，通过直线移动副(512)与所述导流管(502)联结的导向套(513)，通过第一轴承(511)与所述导向套(513)联结的推拉旋转套(504)，通过动密封(510)与所述推拉旋转套(504)联结的支撑旋转套(505)，通过第二轴承(507)与所述支撑旋转套(505)联结的支撑套(508)，紧固在所述支撑旋转套(505)一端的外锁紧套(515)，位于所述外锁紧套(515)内、紧固在所述推拉旋转套(504)一端的内锁紧套(516)；

所述导流管(502)的两端设有管口(503)，所述外锁紧套(515)和内锁紧套(516)具有相配合的锥面，所述内锁紧套(516)向非锥面端移动时其锥面端向中心收缩，所述导流管(502)的一个管口(503)位于所述推拉旋转套(504)和内锁紧套(516)围成的腔体内。

2.根据权利要求1所述的旋转夹紧机构，其特征在于，所述内锁紧套(516)锥面部分开有多个槽。

3.根据权利要求1所述的旋转夹紧机构，其特征在于，所述直线移动副(512)为直线轴承。

4.一种圆管内圆加工设备，其特征在于，包括基座(1)、第一直线驱动机构(3)、第二直线驱动机构(4)、旋转夹紧机构(5)、第一电机(6)、联动平台(7)、第二电机(8)、加工刀具(9)；

所述旋转夹紧机构(5)为权利要求1～3任一所述的旋转夹紧机构；

所述固定在所述基座(1)上，所述第一直线驱动机构(3)连接所述导流管(502)，所述第二直线驱动机构(4)连接所述推拉旋转套(504)，所述第一电机(6)连接所述支撑旋转套(505)；

所述联动平台(7)与所述支撑套(508)相对应的固定在所述基座(1)上，所述第二电机(8)固定在所述联动平台(7)上，所述加工刀具(9)紧固连接所述第二电机(8)。

5.根据权利要求4所述的加工设备，其特征在于，进一步包括送料机构(2)，所述送料机构(2)包括U型料盒(201)、支架(202)、推料器(203)和U型导料槽(204)；

所述U型料盒(201)、推料器(203)、U型导料槽(204)固定在所述支架(202)上，所述支架(202)固定在所述基座(1)上，所述U型料盒(201)连接所述U型导料槽(204)，所述U型导料槽(204)与所述导料管(501)相对应，所述推料器(203)的轴线与所述导料管(501)的轴线共线。

6.根据权利要求4所述的加工设备，其特征在于，进一步包括卡套(10)，所述卡套(10)为设有管孔的阻尼件，所述卡套(10)固定在所述导料管(501)的出料端，与所述导料管(501)连通。

7.根据权利要求6所述的加工设备，其特征在于，所述卡套(10)管孔的内壁为齿状。

8.根据权利要求6所述的加工设备，其特征在于，所述卡套(10)包括弹片(101)和锁母(102)，所述弹片(101)通过所述锁母(102)固定在所述卡套(10)的本体上，所述弹片(101)的凸起部分位于所述管孔内。

9.根据权利要求6所述的加工设备，其特征在于，所述卡套(10)包括顶尖(103)、弹簧(104)和顶丝(105)，所述顶尖(103)和弹簧(104)通过所述顶丝(105)连接在所述卡套(10)的本体上，所述弹簧(104)位于所述顶尖(103)和顶丝(105)之间，所述顶尖(103)的尖端位于所述管孔内。

10.根据权利要求4所述的加工设备，其特征在于，进一步包括接料台(11)，所述接料台(11)固定在所述基座(1)上，位于所述旋转夹紧机构(5)和联动平台(7)之间。

11.根据权利要求4所述的加工设备，其特征在于，所述旋转夹紧机构(5)进一步包括拉套(517)和第三轴承(518)，所述拉套(517)与所述第二直线驱动机构(4)固定连接，所述拉套(517)通过所述第三轴承(518)连接所述推拉旋转套(504)。

12.一种利用权利要求4～11任一所述的加工设备加工圆管内圆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将磁管(12)推进导料管(501)，排满导料管(501)后继续前行；

B、启动第一电机(6)，带动所述支撑旋转套(505)和外锁紧套(515)旋转；当第一磁管到达内锁紧套(516)的待加工位置时，所述第一直线驱动机构(3)带动所述导料管(501)和导流管(502)直线移动，第一磁管和其他磁管分离；

C、第二直线驱动机构(4)带动所述推拉旋转套(504)和内锁紧套(516)直线移动，所述内锁紧套(516)的锥面与外锁紧套(515)接触后向中心收缩，加紧所述第一磁管；所述外锁紧套(515)带动所述推拉旋转套(504)、内锁紧套(516)和第一磁管一起旋转；

D、将切削液经导流管(502)送入推拉旋转套(504)和内锁紧套(516)围成的腔体内，经所述第一磁管流出；

E、由联动平台(7)带动加工刀具(9)与第一磁管对刀后，所述加工刀具(9)对第一磁管进行加工，加工完毕后所述加工刀具(9)撤出加工区；

F、由第二直线驱动机构(4)带动内锁紧套(516)反向移动，内锁紧套(516)松开第一磁管；由第一直线驱动机构(3)带动所述导料管(501)和导流管(502)反向移动；向所述导料管(501)推送磁管，将加工完毕的第一磁管顶出，第二磁管被推至待加工位置。

13.根据权利要求12所述的加工方法，其特征在于，所述步骤A还包括：将磁管(12)排满导料管(501)后，所述磁管(12)克服卡套(10)的摩擦力继续前行；所述步骤B还包括：第二磁管被卡套(10)锁紧，带动其他磁管与所述第一磁管分离。

14.根据权利要求12所述的加工方法，其特征在于，所述步骤A中利用送料机构(2)将磁管(12)推进导料管(501)；所述步骤F后包括：顶出的第一磁管落在接料台(11)上。