CN109940469A - 一种细长筒状壳体内表面打磨装置及打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种细长筒状壳体内表面打磨装置及打磨方法,打磨装置包括：加工台、壳体转动机构和数控系统，所述加工台上设置有壳体支撑机构、第一托板机构以及第二托板机构；所述壳体转动机构包括，驱动转盘、夹持卡抓和托板夹，所述托板夹设置在所述驱动转盘内侧；所述第一托板机构包括，滑动托台、导轨、第一伺服电机和第一定位丝杆，所述第二托板机构安装在所述滑动托台上端；所述第二托板机构包括，合金滑轨、打磨侧滑板、第二伺服电机、第二定位丝杆和齿轮调速箱，所述合金滑轨的截面高度大于其截面宽度，所述打磨侧滑板设置在所述合金滑轨的侧面，所述打磨侧滑板上设置有磨刀调位机构。

Description

一种细长筒状壳体内表面打磨装置及打磨方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种细长筒状壳体内表面打磨装置及打磨方法。

背景技术

在内径为80-250mm，长度为0.5-6m的细长型筒状壳体的内表面加工过程中，由于壳体孔径较小且长度较长，普通打磨装置难以实现高精度的内表面打磨加工。并且普通打磨装置也无法实现分段式打磨工艺，故设计一种能够有效对细长型筒状壳体的内表面进行高精度处理的装置十分必要。

发明内容

本发明的目的，是为了解决背景技术中的问题，提供一种细长筒状壳体内表面打磨装置及打磨方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种细长筒状壳体内表面打磨装置，包括：加工台、壳体转动机构和数控系统，所述加工台上设置有壳体支撑机构、第一托板机构以及第二托板机构；所述壳体转动机构包括，驱动转盘、夹持卡抓和托板夹，所述驱动转盘为通过变频电机与变速箱驱动的中空转盘，所述夹持卡抓可调式安装在所述驱动转盘上，所述托板夹设置在所述驱动转盘内侧；所述第一托板机构包括，滑动托台、导轨、第一伺服电机和第一定位丝杆，所述导轨安装在所述加工台顶部，所述第一定位丝杆设置在所述导轨之间，所述滑动托台通过所述第一定位丝杆与所述导轨与所述加工台滑动连接，所述第二托板机构安装在所述滑动托台上端；所述第二托板机构包括，合金滑轨、打磨侧滑板、第二伺服电机、第二定位丝杆和齿轮调速箱，所述第二伺服电机通过齿轮调速箱与所述第二定位丝杆相连，所述合金滑轨的截面高度大于其截面宽度，所述打磨侧滑板设置在所述合金滑轨的侧面，所述打磨侧滑板上设置有磨刀调位机构。

作为优选，所述磨刀调位机构包括，磨刀驱动电机、传动软轴、转动块、转动块铰座、汽缸固定块、推送气缸、顶轮、磨刀和锥杆；所述磨刀设置在所述锥杆的顶部，所述锥杆的尾部固定在所述转动块，所述磨刀驱动电机通过传动软轴穿过所述锥杆内部与所述磨刀相连，所述顶轮固定在所述推送气缸顶部，所述推送气缸的尾部固定在所述汽缸固定块处，所述顶轮位于所述锥杆与所述打磨侧滑板之间，所述转动块与所述转动块铰座相互铰接，并且两者铰接处设置有扭簧，所述锥杆在所述扭簧作用下朝向打磨侧滑板一侧压紧。

作为优选，所述合金滑轨由高强度合金中空型材制成，其截面包括，底部的丝杆槽区、侧面的滑槽区以及内部的若干X形筋条加强区。

作为优选，所述打磨侧滑板底部设置有丝杆连接部，所述打磨侧滑板朝向所述滑槽区方向设置有滑动卡头。

作为优选，所述壳体支撑机构包括，升降台板和支撑架，所述支撑架设置在所述升降台板顶部，所述支撑架上部设置有环形架，所述环形架内圈设置有辊子，环形架内每个接触点都使用一个辊子，从而减少摩擦。

作为优选，所述打磨装置还设置有吸尘机构包括，集尘箱、抽气泵、吸尘管和吸尘口，所述吸尘口设置在所述下方，所述吸尘管两端分别与所述集尘箱与所述吸尘口相连。

作为优选，所述处理装置还设置有输线机构，所述输线机构包括，输线棍和输线电机。

作为优选，所述数控系统包括，数控屏、PLC、伺服控制器、变频器、距离感应器、速度传感器和电磁开关。

作为优选，所述第一伺服电机、第二伺服电机、磨刀驱动电机、输线电机均通过各自配备的伺服控制器进行驱动，所述变频电机通过变频器控制转速，所述推送气缸、推送气缸通过电磁开关控制下的气阀进行操控，所述滑动托台、打磨侧滑板通过距离感应器与速度传感器进行定位和测速，所述伺服控制器、变频器、电磁开关设置在所述PLC的输出端，所述距离感应器、速度传感器设置在所述PLC的输入端，所述数控屏用于人机之间的控制信息交互。

一种细长筒状壳体内表面打磨方法，包括以下步骤：

a、壳体安装：根据筒状壳体尺寸，选择合适大小的支撑架，将壳体穿入环形架后，将支撑架与壳体放置在升降台板上；

b、壳体夹持与对轴心：使用驱动转盘上的夹持卡抓夹住壳体的尾部，并调整升降台板高度，使得壳体与驱动转盘轴线对齐

c、大托板移位：启动第一托板机构中的第一伺服电机，控制第一定位丝杆带动滑动托台将第二托板机构送入壳体筒身内部，当壳体末端开口较大，合金滑轨可以穿过时，通过托板夹夹住所述合金滑轨尾部；当壳体末端为密闭或开口较小，合金滑轨无法穿过时，则不启用托板夹；

d、小托板移位：启动第二托板机构中的第二伺服电机，控制第二定位丝杆带动打磨侧滑板连同磨刀调位机构移动到壳体筒身内需要加工的位置；

e、抬刀打磨：当磨刀调位机构移动到待加工处，启动推送气缸与磨刀驱动电机，在推送气缸作用下，顶轮将锥杆顶起，使得磨刀抬起到指定位置打磨加工，打磨过程中同时启动吸尘机构，用吸尘口将打磨下的碎屑收集到集尘箱内；

f、磨面处理：打磨过程调整推送气缸的气压和通气方向，可以控制打磨的深度和打磨的启停，并且在第二托板机构的配合下可实现分段式打磨的效果。

作为优选，所述步骤c与步骤d中，启动输线电机释放缠绕在输线棍上的线材，保证相关电线和气管的同步协同运动。

在细长筒状壳体内表面加工过程中，有以下两个难点：1、壳体内径小，打磨机构难以进入；2、壳体长度打，细小的托板极易产生轴向弯曲，从而影响到打磨的精度。本发明方案中：1、通过采用纵置合金滑轨，既其截面高度大于其截面宽度的合金滑轨，并且在截面内挖出若干X形筋条加强区，有效提高了合金滑轨的轴向强度，保证了其使用过程中轴向型变量极小。2、通过侧向悬挂磨刀调位机构的方式，有效减小了装置伸入壳体内径的部分的机构空间，从而使得装置适合于细小内径的加工。此外，本发明中通过两级的托板机构，分别实现了快速定位与精准定位，并且在第二托板机构中采用齿轮调速箱以实现准确进刀。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中壳体转动机构的结构示意图；

图3是本发明中磨刀调位机构的结构示意图。

具体实施方式

以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

根据图1～图3所示，一种细长筒状壳体内表面打磨装置，包括：加工台1、壳体转动机构2和数控系统3，加工台1上设置有壳体支撑机构4、第一托板机构5以及第二托板机构6；壳体转动机构2包括，驱动转盘21、夹持卡抓22和托板夹23，驱动转盘21为通过变频电机与变速箱驱动的中空转盘，夹持卡抓22可调式安装在驱动转盘21上，托板夹23设置在驱动转盘21内侧；第一托板机构5包括，滑动托台51、导轨52、第一伺服电机53和第一定位丝杆54，导轨52安装在加工台1顶部，第一定位丝杆54设置在导轨52之间，滑动托台51通过第一定位丝杆54与导轨52与加工台1滑动连接，第二托板机构6安装在滑动托台51上端；第二托板机构6包括，合金滑轨61、打磨侧滑板62、第二伺服电机63、第二定位丝杆64和齿轮调速箱65，第二伺服电机63通过齿轮调速箱65与第二定位丝杆64相连，合金滑轨61的截面高度大于其截面宽度，打磨侧滑板62设置在合金滑轨61的侧面，打磨侧滑板62上设置有磨刀调位机构7。

打磨装置还设置有吸尘机构8包括，集尘箱81、抽气泵、吸尘管82和吸尘口83，吸尘口83设置在下方，吸尘管82两端分别与集尘箱81与吸尘口83相连，数控系统3包括，数控屏、PLC、伺服控制器、变频器、距离感应器、速度传感器和电磁开关。

根据图3所示，磨刀调位机构7包括，磨刀驱动电机71、传动软轴72、转动块73、转动块铰座74、汽缸固定块75、推送气缸76、顶轮77、磨刀78和锥杆79；磨刀78设置在锥杆79的顶部，锥杆79的尾部固定在转动块73，磨刀驱动电机71通过传动软轴72穿过锥杆79内部与磨刀78相连，顶轮77固定在推送气缸76顶部，推送气缸76的尾部固定在汽缸固定块75处，顶轮77位于锥杆79与打磨侧滑板62之间，转动块73与转动块铰座74相互铰接，并且两者铰接处设置有扭簧，锥杆79在扭簧作用下朝向打磨侧滑板62一侧压紧，合金滑轨61由高强度合金中空型材制成，其截面包括，底部的丝杆槽区611、侧面的滑槽区612以及内部的若干X形筋条加强区613，打磨侧滑板62底部设置有丝杆连接部，打磨侧滑板62朝向滑槽区612方向设置有滑动卡头。

壳体支撑机构4包括，升降台板41和支撑架42，支撑架42设置在升降台板41顶部，支撑架42上部设置有环形架421，环形架内圈设置有辊子422。

一种细长筒状壳体内表面打磨方法，包括以下步骤：

a、壳体安装：根据筒状壳体尺寸，选择合适大小的支撑架42，将壳体穿入环形架421后，将支撑架42与壳体放置在升降台板41上；

b、壳体夹持与对轴心：使用驱动转盘21上的夹持卡抓22夹住壳体的尾部，并调整升降台板41高度，使得壳体与驱动转盘21轴线对齐

c、大托板移位：启动第一托板机构5中的第一伺服电机53，控制第一定位丝杆54带动滑动托台51将第二托板机构7送入壳体筒身内部，当壳体末端开口较大，合金滑轨61可以穿过时，通过托板夹23夹住合金滑轨61尾部；当壳体末端为密闭或开口较小，合金滑轨61无法穿过时，则不启用托板夹23；

d、小托板移位：启动第二托板机构6中的第二伺服电机63，控制第二定位丝杆64带动打磨侧滑板62连同磨刀调位机构7移动到壳体筒身内需要加工的位置；

e、抬刀打磨：当磨刀调位机构7移动到待加工处，启动推送气缸76与磨刀驱动电机71，在推送气缸76作用下，顶轮77将锥杆79顶起，使得磨刀78抬起到指定位置打磨加工，打磨过程中同时启动吸尘机构8，用吸尘口83将打磨下的碎屑收集到集尘箱81内；

f、磨面处理：打磨过程调整推送气缸76的气压和通气方向，可以控制打磨的深度和打磨的启停，并且在第二托板机构6的配合下可实现分段式打磨的效果。

实施例2：

与上述实施例1不同之处在于，打磨装置还包括有输线机构9，输线机构9包括，输线棍和输线电机，在处理步骤c与步骤d中，启动输线电机释放缠绕在输线棍上的线材，保证相关电线和气管的同步协同运动。

Claims (10)

1.一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，包括：加工台（1）、壳体转动机构（2）和数控系统（3），所述加工台（1）上设置有壳体支撑机构（4）、第一托板机构（5）以及第二托板机构（6）；

所述壳体转动机构（2）包括，驱动转盘（21）、夹持卡抓（22）和托板夹（23），所述驱动转盘（21）为通过变频电机与变速箱驱动的中空转盘，所述夹持卡抓（22）可调式安装在所述驱动转盘（21）上，所述托板夹（23）设置在所述驱动转盘（21）内侧；

所述第一托板机构（5）包括，滑动托台（51）、导轨（52）、第一伺服电机（53）和第一定位丝杆（54），所述导轨（52）安装在所述加工台（1）顶部，所述第一定位丝杆（54）设置在所述导轨（52）之间，所述滑动托台（51）通过所述第一定位丝杆（54）与所述导轨（52）与所述加工台（1）滑动连接，所述第二托板机构（6）安装在所述滑动托台（51）上端；

所述第二托板机构（6）包括，合金滑轨（61）、打磨侧滑板（62）、第二伺服电机（63）、第二定位丝杆（64）和齿轮调速箱（65），所述第二伺服电机（63）通过齿轮调速箱（65）与所述第二定位丝杆（64）相连，所述合金滑轨（61）的截面高度大于其截面宽度，所述打磨侧滑板（62）设置在所述合金滑轨（61）的侧面，所述打磨侧滑板（62）上设置有磨刀调位机构（7）。

2.根据权利要求1所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述磨刀调位机构（7）包括，磨刀驱动电机（71）、传动软轴（72）、转动块（73）、转动块铰座（74）、汽缸固定块（75）、推送气缸（76）、顶轮（77）、磨刀（78）和锥杆（79）；所述磨刀（78）设置在所述锥杆（79）的顶部，所述锥杆（79）的尾部固定在所述转动块（73），所述磨刀驱动电机（71）通过传动软轴（72）穿过所述锥杆（79）内部与所述磨刀（78）相连，所述顶轮（77）固定在所述推送气缸（76）顶部，所述推送气缸（76）的尾部固定在所述汽缸固定块（75）处，所述顶轮（77）位于所述锥杆（79）与所述打磨侧滑板（62）之间，所述转动块（73）与所述转动块铰座（74）相互铰接，并且两者铰接处设置有扭簧，所述锥杆（79）在所述扭簧作用下朝向打磨侧滑板（62）一侧压紧。

3.根据权利要求2所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述合金滑轨（61）由高强度合金中空型材制成，其截面包括，底部的丝杆槽区（611）、侧面的滑槽区（612）以及内部的若干X形筋条加强区（613）。

4.根据权利要求3所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述打磨侧滑板（62）底部设置有丝杆连接部，所述打磨侧滑板（62）朝向所述滑槽区（612）方向设置有滑动卡头。

5.根据权利要求1所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述壳体支撑机构（4）包括，升降台板（41）和支撑架（42），所述支撑架（42）设置在所述升降台板（41）顶部，所述支撑架（42）上部设置有环形架（421），所述环形架内圈设置有辊子（422）。

6.根据权利要求1所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述打磨装置还设置有吸尘机构（8）包括，集尘箱（81）、抽气泵、吸尘管（82）和吸尘口（83），所述吸尘口（83）设置在所述下方，所述吸尘管（82）两端分别与所述集尘箱（81）与所述吸尘口（83）相连。

7.根据权利要求1所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述处理装置还设置有输线机构（9），所述输线机构（9）包括，输线棍和输线电机。

8.根据权利要求1所述的一种细长筒状壳体内表面打磨装置，其特征在于，所述数控系统（3）包括，数控屏、PLC、伺服控制器、变频器、距离感应器、速度传感器和电磁开关。

9.一种细长筒状壳体内表面打磨方法，其特征在于，使用上述权利要求1-8所述处理装置按照以下步骤进行处理：

a、壳体安装：根据筒状壳体尺寸，选择合适大小的支撑架（42），将壳体穿入环形架（421）后，将支撑架（42）与壳体放置在升降台板（41）上；

b、壳体夹持与对轴心：使用驱动转盘（21）上的夹持卡抓（22）夹住壳体的尾部，并调整升降台板（41）高度，使得壳体与驱动转盘（21）轴线对齐

c、大托板移位：启动第一托板机构（5）中的第一伺服电机（53），控制第一定位丝杆（54）带动滑动托台（51）将第二托板机构（7）送入壳体筒身内部，当壳体末端开口较大，合金滑轨（61）可以穿过时，通过托板夹（23）夹住所述合金滑轨（61）尾部；当壳体末端为密闭或开口较小，合金滑轨（61）无法穿过时，则不启用托板夹（23）；

d、小托板移位：启动第二托板机构（6）中的第二伺服电机（63），控制第二定位丝杆（64）带动打磨侧滑板（62）连同磨刀调位机构（7）移动到壳体筒身内需要加工的位置；

e、抬刀打磨：当磨刀调位机构（7）移动到待加工处，启动推送气缸（76）与磨刀驱动电机（71），在推送气缸（76）作用下，顶轮（77）将锥杆（79）顶起，使得磨刀（78）抬起到指定位置打磨加工，打磨过程中同时启动吸尘机构（8），用吸尘口（83）将打磨下的碎屑收集到集尘箱（81）内；

f、磨面处理：打磨过程调整推送气缸（76）的气压和通气方向，可以控制打磨的深度和打磨的启停，并且在第二托板机构（6）的配合下可实现分段式打磨的效果。

10.根据权利要求9所述的一种细长筒状壳体内表面打磨方法，其特征在于，所述步骤c与步骤d中，启动输线电机释放缠绕在输线棍上的线材，保证相关电线和气管的同步协同运动。