CN108340030B - 长管高压气瓶螺纹数控加工机床 - Google Patents

长管高压气瓶螺纹数控加工机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，属于数控机床设计领域，包括：床身、用于长管高压气瓶车削刀架和用于固定长管高压气瓶的固定装置；所述固定装置设置于所述床身上；所述车削刀架可滑动固定于所述床身；所述车削刀架包括车削刀具、用于使所述车削刀具沿长管高压气瓶轴向运动的轴向运动动力系统和用于使所述车削刀具绕长管高压气瓶轴心线旋转的回转运动动力系统；当所述固定装置固定长管高压气瓶时，可使长管高压气瓶瓶口正对所述车削刀架；所述车削刀架在所述床身上沿所述长管高压气瓶的径向滑动。本发明通过轴向运动动力系统、回转运动动力系统及径向直线运动进给系统的配合，在长管高压气瓶不转动了情况下，实现车削刀具能够对长管高压气瓶瓶口进行车镗内孔、车削外圆、车铣端面的螺纹加工。

Description

长管高压气瓶螺纹数控加工机床
技术领域
本发明涉及数控机床设计领域，尤其涉及一种长管高压气瓶螺纹数控加工机床。
背景技术
天然气作为一种清洁能源得以广泛推广，以减少使用传统能源对大气带来的污染。天然气主要应用于民生及工业领域，以管网输送、长管高压气瓶拖车运输天然气到使用终端的方式成为主流。随着国内天然气黄金十年的到来，天然气的发展与应用必将迎来蓬勃发展。长管高压气瓶以其储气量大、便于运输等特点，被广泛应用于天然气的运输领域。
现有的长管高压气瓶长度可能达到12.5米，直径达到920毫米，重量达到10余吨。采用传统加工方式的数控机床对高压气瓶进行螺纹加工、车镗内孔、车削外圆、车铣端面的加工时，长管高压气瓶需在数控机床上旋转、刀具直线进给，气瓶两端的瓶口相对于加工刀具会有严重的偏心，无法控制；并且长管高压气瓶上存在的弯曲部导致长管高压气瓶在高速旋转时其惯性矩是不平衡的，轻则导致机床出现轻微震荡，重则导致加工过程无法完成。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供的长管高压气瓶螺纹加工机床，以克服现有技术中数控机床对长管高压气瓶进行螺纹加工时存在的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，包括：床身、用于长管高压气瓶车削刀架和用于固定长管高压气瓶的固定装置；所述固定装置设置于所述床身上；所述车削刀架可滑动固定于所述床身；所述车削刀架包括车削刀具、用于使所述车削刀具沿长管高压气瓶轴向运动的轴向运动动力系统和用于使所述车削刀具绕长管高压气瓶轴心线旋转的回转运动动力系统；
当所述固定装置固定长管高压气瓶时，可使长管高压气瓶瓶口正对所述车削刀架；所述车削刀架在所述床身上沿所述长管高压气瓶的径向滑动。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，所述轴向运动动力系统包括可滑动固定于所述床身的底座、可相对长管高压气瓶轴向运动的滑枕、驱动所述滑枕的轴向驱动电机和滚珠丝杠机构；所述驱动电机固定于所述底座上；所述滚珠丝杠机构的丝杠与所述驱动电机的输出轴相连，所述滚珠丝杠机构的螺母固定于所述滑枕上；所述车削刀具与所述回转运动动力系统固定于所述滑枕上。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，所述回转运动动力系统包括回转驱动电机和旋转主轴；所述回转驱动电机可驱动所述旋转主轴自转；所述车削刀具固定于所述旋转主轴上。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，还包括径向驱动机构；所述径向驱动机构固定于所述车削刀架或所述床身上；所述径向驱动机构驱动所述车削刀架在所述床身上滑动。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，所述旋转主轴固定设置有刀盘；所述刀盘上设置有径向直线运动进给动力系统，所述车削刀具固定于所述径向直线进给动力系统；所述刀盘可在所述旋转主轴的带动下旋转，所述车削刀具可在所述径向直线进给动力系统的驱动下沿长管高压气瓶径向直线运动。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，所述固定装置包括左定心夹紧装置和右定心夹紧装置；所述左定心夹紧装置包括左固定支架、设置于左固定支架上方的左上夹头和设置于左固定支架下方的左下夹头；所述左上夹头包括至少1个左压紧机构；所述左下夹头包括可升降的左V形托架；所述右定心夹紧装置包括右固定支架，设置于所述右固定支架上方的右上夹头和设置于右固定支架下方的右下夹头；所述右上夹头包括至少1个右压紧机构；所述右下夹头包括可升降的右V形托架。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，所述左V形托架底部设置有可使所述左V形托架升降的左顶升机构，所述左顶升机构固定于所述左固定支架；所述右V形托架底部设置有可使所述右V形托架升降的右顶升机构，所述右顶升机构固定于所述右固定支架。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，还包括至少一个支撑滚轮装置；所述支撑滚轮装置包括滚轮、用于驱动所述滚轮转动的旋转动力机构和用于升降所述滚轮的升降机构；所述升降机构设置于所述滚轮底部；所述支撑滚轮装置固定于所述床身。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，还包括气瓶轴向定位装置；所述气瓶轴向定位装置包括固定座、设置于所述固定座的推力杆和设置于所述固定座上的推力动力机构；所述推力杆可在所述推力动力机构的作用下水平方向伸缩。
本发明提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，优选地，所述固定装置、所述支撑滚轮装置、所述气瓶轴向定位装置均可滑动于所述床身。
上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
本发明通过轴向运动动力系统与回转运动动力系统的配合，在长管高压气瓶不转动了情况下，实现了车削刀具与长管高压气瓶之间的高速旋转、直线进给，使得车削刀具能够对长管高压气瓶瓶口进行高精度的车镗内孔、车削外圆、车铣端面的螺纹加工；通过左定心夹紧装置与右定心夹紧装置，在固定夹紧的同时，自动将长管高压气瓶的轴心线设置于水平位置，方便螺纹加工，保证螺纹加工的精确度；通过右定心夹紧装置、支撑滚轮装置、轴向定位装置，精确地将长管高压气瓶送至待加工区域。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分，并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床的车削刀具的结构示意图；
图3是本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床的左定心夹紧装置的结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床的右定心夹紧装置的结构示意图；
图5是本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床的支撑滚轮装置的结构示意图；
图6是本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床的轴向定位装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常此处附图中描述和示出的本发明的实施例的组件可以按照不同的配置来布置和设计。因此，以下对附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：
如图1～6所示，本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，包括：床身1、用于长管高压气瓶0车削刀架2和用于固定长管高压气瓶0的固定装置3；固定装置3设置于床身1上；车削刀架2可滑动固定于床身1；车削刀架2包括车削刀具21、用于使车削刀具21沿长管高压气瓶0轴向运动的轴向运动动力系统4和用于使车削刀具21沿长管高压气瓶0轴向旋转的回转运动动力系统5；当固定装置3固定长管高压气瓶0时，可使长管高压气瓶0瓶口正对车削刀架2；车削刀架2在床身1上沿长管高压气瓶0的径向滑动。通过轴向运动动力系统4实现车削刀具21沿长管高压气瓶0的进给运动；通过回转运动动力系统5实现车削道具21围绕长管高压气瓶0的轴线旋转；通过轴向运动动力系统4与回转运动动力系统5的配合，实现了车削刀具2对长管高压气瓶瓶口的螺纹的车削加工。将长管高压气瓶0固定后，滑动车削刀架2，使得车削刀具21正对长管高压气瓶0的瓶口，控制轴向运动动力系统4与回转运动动力系统5工作，对长管高压气瓶0的瓶口进行螺纹加工，完全避免了现有技术中对长管高压气瓶进行车削加工时需要高压气瓶旋转带来的问题。
更具体地，轴向运动动力系统4包括可滑动固定于床身1的底座41、可相对长管高压气瓶轴向运动的滑枕42、驱动滑枕42的轴向驱动电机43和滚珠丝杠机构44；驱动电机43固定于底座41上；滚珠丝杠机构44的丝杠441的一端与驱动电机43的输出轴相连，另一端可转动固定于底座41上。滚珠丝杠机构44的螺母442固定于滑枕42上。通过控制驱动电机43的输出轴旋转，来带动丝杠441旋转，丝杠441旋转带动螺母442在丝杠441上产生位移，滑枕42也便相对底座41沿长管高压气瓶0的轴向位移。
更具体，回转运动动力系统5包括回转驱动电机51和旋转主轴52；回转驱动电机51可驱动旋转主轴52自转；车削刀具21固定于旋转主轴52上；回转运动动力系统5固定于滑枕42上。具体地，旋转主轴52的外侧设置有轮齿(图中未示出)，回转驱动电机51通过齿轮精密传动链511带动旋转主轴52自转，车削刀具21可沿旋转主轴52的旋转轴旋转，也即能够在长管高压气瓶0被固定的情况下，对长管高压气瓶0的瓶口进行车削螺纹加工。
更具体，还包括径向驱动机构(图中未示出)；径向驱动机构固定于床身1上；径向驱动机构驱动车削刀架2在床身1上直线滑动，也即沿着长管高压气瓶0的径向滑动，以调节车削刀具21与长管高压气瓶0瓶口的相对位置。
更具体，旋转主轴52固定设置有刀盘53；刀盘53上设置有径向直线运动进给动力系统54，车削刀具21固定于径向直线进给动力系统；径向直线进给动力系统包括可直线滑动于刀盘53上的径向滑板541、径向滚珠丝杠机构和径向驱动电机543；车削刀具21固定于径向滑板541上，径向驱动电机543固定于旋转主轴52上，径向驱动电机543的电机轴与旋转主轴52的旋转轴上，径向滚珠丝杠机构的丝杠5421一端通过精密传动齿轮组件544与径向驱动电机543的电机轴相连，另一端固定于刀盘53上，并处于长管高压气瓶的径向位置上，径向滚珠丝杠542的丝杠螺母5422固定于径向滑板541上。径向滑板541在径向驱动电机543通过精密传动齿轮组件544传动滚珠丝杠机构542的控制下沿长管高压气瓶的径向运动，精确运动到需要的螺纹加工的径向位置，保证了螺纹工艺的精准，以满足车镗内孔、车削外圆、车铣端面加工的不同需求。
更具体地，固定装置3包括左定心夹紧装置31和右定心夹紧装置32；左定心夹紧装置31包括左固定支架311、设置于左固定支架311上方的左上夹头312和设置于左固定支架311下方的左下夹头313；左上夹头312包括3个左压紧机构314；左下夹头313包括可升降的左V形托架315；右定心夹紧装置32包括右固定支架321，设置于右固定支架321上方的右上夹头322和设置于右固定支架321下方的右下夹头323；右上夹头322包括2个右压紧机构324；右下夹头323包括可升降的右V形托架325；左V形托架315底部设置有可使左V形托架315升降的左顶升机构316，左顶升机构316固定于左固定支架311；右V形托架325底部设置有可使右V形托架325升降的右顶升机构326，右顶升机构326固定于右固定支架321；左压紧机构314与右压紧机构324均为压紧气缸，左顶升机构316与右顶升机构326均为气缸。左V形托架315在左顶升机构316的作用下将长管高压气瓶托起，左压紧机构314的气缸杆下压，对气瓶进行对中夹紧固定，右V性托架325在右顶升机构326的作用下将长管高压气瓶托起，右压紧机构324的气缸杆下压，对气瓶进行对中夹紧固定；左V形托架315与右V形托架325形状、大小相同，当长管高压气瓶置于左V形托架315与右V形托架325上时，左V形托架315与右V形托架325升至相同高度，长管高压气瓶的轴心线位于水平位置并与左V形托架315、右V形托架325的底部所在直线平行，起到自定心的作用。
更具体地，还包括至两个支撑滚轮装置6，两个支撑滚轮装置6设置于左定心夹紧装置31和右定心夹紧装置32之间；支撑滚轮装置6包括V型滚轮61、用于驱动滚轮61转动的旋转动力机构62和用于升降滚轮61的升降机构63；升降机构63设置于滚轮61底部；支撑滚轮装置6固定于床身1；旋转动力机构62为电机，通过齿轮等机构驱动滚轮61转动；升降机构62为气缸，气缸的气缸杆的升缩带动V型滚轮61升降。V型滚轮61在升降机构63的作用下上升，V型滚轮61托起长管高压气瓶，旋转动力机构62驱动滚轮61转动，将长管高压气瓶输送到待加工区吗，固定于固定装置3上。
更具体地，还包括气瓶轴向定位装置7；气瓶轴向定位装置7包括固定座71、设置于固定座71的推力杆72和设置于固定座71上的推力动力机构73，推力动力机构73为气缸；推力杆72可在推力动力机构73的作用下水平方向伸缩。通过推力杆72水平方向的升缩，对长管高压气瓶轴向定位，能够将长管气瓶推入左定心夹紧装置31中，并控制长管高压气瓶与车削刀架2的距离。
更具体，固定装置3、支撑滚轮装置6、气瓶轴向定位装置7均设置有驱动机构，固定装置3、支撑滚轮装置6、气瓶轴向定位装置7均可在驱动机构的作用下，沿长管高压气瓶的轴心线直线机动于床身1，并在任意的位置停下定位，以此适应不同长度的工件。
更具体，通过控制中心9控制轴向驱动电机43、回转驱动电机51、径向驱动机构、左定心夹紧装置31、右定心夹紧装置32、支撑滚轮装置6、推力动力机构73、径向驱动电机543及驱动机构工作，通过控制中心9控制机床工作属于本领域技术人员能够理解，立足于本技术方案能够简单实现的，在此不予以赘述。
综上所述，本发明实施例1提供的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，通过轴向运动动力系统控制车削刀具沿长管高压气瓶的轴向运动、通过回转运动动力系统控制车削刀具绕长管高压气瓶的轴旋转、通过径向直线运动进给动力系统控制车削刀具沿长管高压气瓶的径向运动，通过左定心夹紧装置与右定心夹紧装置，在固定夹紧的同时，自动将长管高压气瓶的轴心线设置于水平位置，方便螺纹加工，保证螺纹加工的精确度；通过右定心夹紧装置、支撑滚轮装置、轴向定位装置，精确地将长管高压气瓶送至待加工区域。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种长管高压气瓶螺纹数控加工机床，其特征在于，包括：床身、用于长管高压气瓶车削刀架和用于固定长管高压气瓶的固定装置；所述固定装置设置于所述床身上；所述车削刀架可滑动固定于所述床身；所述车削刀架包括车削刀具、用于使所述车削刀具沿长管高压气瓶轴向运动的轴向运动动力系统和用于使所述车削刀具绕长管高压气瓶轴心线旋转的回转运动动力系统；
当所述固定装置固定长管高压气瓶时，可使长管高压气瓶瓶口正对所述车削刀架；所述车削刀架在所述床身上沿所述长管高压气瓶的径向滑动；
所述轴向运动动力系统包括可滑动固定于所述床身的底座、可相对长管高压气瓶轴向运动的滑枕、驱动所述滑枕的轴向驱动电机和滚珠丝杠机构；所述驱动电机固定于所述底座上；所述滚珠丝杠机构的丝杠与所述驱动电机的输出轴相连，所述滚珠丝杠机构的螺母固定于所述滑枕上；所述车削刀具与所述回转运动动力系统固定于所述滑枕上；
所述回转运动动力系统包括回转驱动电机和旋转主轴；所述回转驱动电机可驱动所述旋转主轴自转；所述车削刀具固定于所述旋转主轴上；
所述旋转主轴固定设置有刀盘；所述刀盘上设置有径向直线运动进给动力系统，所述车削刀具固定于所述径向直线进给动力系统；所述刀盘可在所述旋转主轴的带动下旋转，所述车削刀具可在所述径向直线进给动力系统的驱动下沿长管高压气瓶径向直线运动；
所述固定装置包括左定心夹紧装置和右定心夹紧装置；所述左定心夹紧装置包括左固定支架、设置于左固定支架上方的左上夹头和设置于左固定支架下方的左下夹头；所述左上夹头包括至少1个左压紧机构；所述左下夹头包括可升降的左V形托架；所述右定心夹紧装置包括右固定支架，设置于所述右固定支架上方的右上夹头和设置于右固定支架下方的右下夹头；所述右上夹头包括至少1个右压紧机构；所述右下夹头包括可升降的右V形托架；
所述左V形托架底部设置有可使所述左V形托架升降的左顶升机构，所述左顶升机构固定于所述左固定支架；所述右V形托架底部设置有可使所述右V形托架升降的右顶升机构，所述右顶升机构固定于所述右固定支架；
还包括至少一个支撑滚轮装置；所述支撑滚轮装置包括滚轮、用于驱动所述滚轮转动的旋转动力机构和用于升降所述滚轮的升降机构；所述升降机构设置于所述滚轮底部；所述支撑滚轮装置固定于所述床身；
还包括气瓶轴向定位装置；所述气瓶轴向定位装置包括固定座、设置于所述固定座的推力杆和设置于所述固定座上的推力动力机构；所述推力杆可在所述推力动力机构的作用下水平方向伸缩。
2.如权利要求1所述的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，其特征在于，还包括径向驱动机构；所述径向驱动机构固定于所述车削刀架或所述床身上；所述径向驱动机构驱动所述车削刀架在所述床身上滑动。
3.如权利要求1所述的长管高压气瓶螺纹数控加工机床，其特征在于，所述固定装置、所述支撑滚轮装置、所述气瓶轴向定位装置均可滑动于所述床身。
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