CN110014493A - 一种整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构 - Google Patents
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Abstract
一种整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：长刀杆前端装有短刀杆，两者采用螺纹连接，限位环I、滑套和限位环II从后向前依次套在长刀杆上，限位环I与滑套之间设有压簧，限位环I和限位环II分别用两个紧定螺钉固定在长刀杆上，摆杆支撑件用两个紧定螺钉固定在短刀杆上；两根摆杆分别用销轴II铰接在摆杆支撑件前端，两根连杆的一头分别用销轴I对称铰接在滑套两边，另一头通过球座两头的轴颈分别将两端的摆杆的另一头铰接在一起；钢球置于球座中，将球限位件罩住球后，用螺钉将球限位件与球座固定。所述的支撑机构适应竹筒的内径范围为85‑140mm。
Description
技术领域
本发明属于竹材加工领域，主要涉及去内节去黄和去外节去青后的整竹筒等厚切削时的一种等厚机增加刀杆刚度的支撑机构。
背景技术
在竹材加工领域中，将一段整竹筒展开成一块整竹无裂纹竹平板，其加工工序为去内节去黄、去外节去青、竹筒等厚度加工、沿竹筒纵向开缝、软化处理、展开。在去内节去黄加工工序中采用的是去内节去黄组合刀具，而组合刀具包括小锥刀、大锥刀、三片去黄刀、同步槽轮，其中小锥刀、大锥刀、三片去黄刀片上众多端面齿和众多前刀齿是用来去内节的，三片去黄刀上的众多后刀齿是用来去竹黄的，所以去内节去黄组合刀具能够在一次走刀中快速将竹筒中的内节和竹黄去除，但由于组合刀具中安装了一个同步槽轮，在高速旋转时三片去黄刀在离心力作用下只能同步张开，所以其加工轨迹在一个圆上，而几乎所有竹筒的横截面都不是一个真正的圆，基本上都是椭圆截面，因此就造成了去内节去黄后的竹筒截面上壁厚不一致(如图3所示)，另外竹筒存在不同程度的尖削度，其大小头的厚度也不一致，若展开前不进行等厚加工处理，将整竹筒展开时就容易开裂，另外，后续砂光时的磨削量过大。
为了克服上述缺点，展开前必须将去内节去黄及去外节去青后的整竹筒进行等厚加工处理，使展开前的竹筒壁厚一致，保证竹筒展开时不开裂。
在整竹筒等厚加工中，以去过外节和竹青的外圆柱面作为基准面，对去过内节和竹黄的竹筒内壁进行等厚加工，达到整段竹筒在整个长度方向及任一截面上的厚度均相等(如图4 所示)。在等厚加工中，等厚刀作定轴旋转，竹筒边旋转、边相对于等厚刀沿轴向进给，由于竹筒的展开长度一般都在2000-2600mm之间，而等厚刀的刀杆只能悬臂布置(如图1所示)，且悬臂长度为1400mm，加工2000-2600mm时，先加工竹筒长度的一半，然后掉头加工另一半。
如图2所示，固定滚轮和等厚刀分别作定轴转动，对称布置在固定滚轮和等厚刀中心连线两边的两个浮动滚轮一边旋转，一边浮动，以适应竹筒直径变化，固定滚轮与等厚刀之间的间距h即为竹筒等厚加工后的厚度；由于等厚加工时，有一个垂直向上的切削分力作用在等厚刀上，这个力会使得支撑等厚刀的长刀杆产生挠曲变形，切削厚度越大、长刀杆悬臂布置越长，长刀杆的挠曲变形也越大，从而造成等厚刀与固定轮之间的间距变大，等厚加工后的竹筒厚度达不到厚度一致的要求，不得不进行二次等厚加工，大大地降低了生产率。为了克服上述缺点，必须增加刀杆的刚度，增加刀杆刚度通常是加大刀杆直径，然而等厚加工时，刀杆需伸进竹筒内，且必须小于等厚刀的外径，由于刀杆悬臂大，即使将刀杆直径能增加10％，也远远满足不了刚度要求。因此，需另外想办法保证竹筒等厚加工时等厚刀与固定滚轮之间的间距保持不变，即能保证竹筒的等厚度加工。
发明内容
本发明设计的目的是公开一种结构简单、利用被加工竹筒作为支撑点来保证等厚刀与固定滚轮之间的间距保持不变的一种增加刀杆刚度的支撑机构。
本发明的技术解决方案是：一种整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，包括：竹筒、等厚刀、短刀杆、长刀杆、限位环I、压簧、圆柱销、销轴I、滑套、限位环II、连杆、摆杆支撑件、钢球、摆杆、球座、球限位件、销轴II、紧定螺钉、螺钉，其特征是：长刀杆前端装有短刀杆，两者采用螺纹连接，限位环I、滑套和限位环II从后向前依次套在长刀杆上，限位环I与滑套之间设有压簧，限位环I和限位环II分别用两个紧定螺钉固定在长刀杆上，摆杆支撑件用两个紧定螺钉固定在短刀杆上；两根摆杆的一头分别用销轴II铰接在摆杆支撑件前端，两根连杆的一头分别用销轴I对称铰接在滑套的两边，两根连杆的另一头通过球座两头的轴颈分别将两端的摆杆的另一头铰接在一起。
所述的钢球置于球座中，将球限位件罩住钢球后，用两个螺钉将球限位件与球座固定。
等厚加工时，竹筒一边旋转、一边沿轴向进给，而钢球与竹筒内壁产生相对运动，由于球座的球面半径和竹筒内壁的圆弧半径均大于钢球半径，所以钢球与球座和竹筒内壁之间均为点接触，钢球与球座和竹筒内壁之间的摩擦为滚动摩擦，摩擦阻力大大减小；球限位件用螺钉固定后与钢球之间为间隙配合，所述的球限位件的作用主要是防止钢球掉出球座。
所述的滑套与长刀杆之间为间隙配合，在连杆或压簧推力的带动下，滑套相对于长刀杆可来回滑动；滑套上开有一长槽，长刀杆上固定有一圆柱销；圆柱销位于长槽之中，圆柱销与长槽之间为间隙配合，圆柱销限制了滑套与长刀杆之间的相对转动。
所述的整竹筒是经去内节去黄和去外节去青后的竹筒，其竹筒外圆表面是沿圆周方向等厚度去过竹青的曲面，保持了原竹筒外表面的几何特征；其竹筒内孔表面是去过内节和竹黄的表面，由于去内节去黄时采用的是带同步槽轮机构的组合刀具，若竹筒内孔是椭圆形的，沿圆周方向的去黄厚度是不相等的，所以造成了竹筒横截面上的壁厚不相等，竹筒的椭圆度越大，壁厚差越大。
所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构适应竹筒的内径范围为85-140mm。
所述的限位环I挡住压簧左端，限位环II挡住滑套右端；所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构在未伸入竹筒内孔之前，在压簧的推力作用下，滑套被限位环II挡住，此时，钢球顶点到等厚刀的最低点之间的垂直距离大于被加工竹筒的最大内径；装入竹筒时，操作工需要拉动滑套向后，通过两根连杆带动球座和钢球向后，直至钢球顶点到等厚刀的最低点之间的垂直距离小于被加工竹筒的内径后将支撑机构伸入竹筒内；竹筒的内径越小，滑套向后移动的距离越大，压簧的压缩变形量越大，所产生的推力也越大；竹筒的内径越大，滑套向后移动的距离越小，压簧的压缩变形量越小，所产生的推力也越小。
所述的增加刀杆刚度的支撑机构伸入竹筒后，压簧推动滑套和连杆通过球座将钢球抵住竹筒内壁顶部，钢球通过球座、摆杆和摆杆支撑件将力传给短刀杆，抵消等厚刀切削时向上的切削分力，使长刀杆不发生挠曲变形，保证了等厚加工时等厚刀与固定滚轮之间的间距不变。
等厚加工最大内径的竹筒时，伸入竹筒后的增加刀杆刚度支撑机构中的压簧所产生的推力通过滑套、连杆、球座、钢球、竹筒、钢球、球座、摆杆、摆杆支撑件到短刀杆上所产生向下的分力必须大于等厚加工时等厚刀受到向上的切削分力。
本发明的优点和积极效果是：本支撑机构是以长刀杆和短刀杆为机架的一个铰链四杆机构，在等厚加工竹筒时，随着等厚刀一同伸入竹筒内，以竹筒内壁作为支点，将压簧产生的推力通过滑套、连杆、钢球、竹筒、球座、摆杆、摆杆支撑件将力传给短刀杆来抵消等厚加工时产生向上的切削分力，防止了长刀杆的挠曲变形，保证了等厚刀与固定滚轮之间的间距不变，使等厚加工后的竹筒壁厚相等；由于合理地设计了铰链四杆机构中连杆和摆杆的长度及压簧安装后的压缩量，只要在规定的竹筒直径范围内，不管竹筒直径如何变化，支撑机构借助于竹筒内壁传给短刀杆向下的垂直分力能基本保持一致，并大于等厚加工时产生向上的切削分力，保证长刀杆在加工过程中的稳定。
附图说明
图1为等厚机未装增加刀杆刚度支撑机构的结构示意图
图2为等厚机竹筒等厚加工原理图
图3为去内节去黄和去外节去青后的竹筒横截面壁厚不均匀示意图
图4为竹筒等厚加工完成后壁厚均匀的端面示意图
图5为增加刀杆刚度的支撑机构示意图
图6为增加刀杆刚度的支撑机构局部剖视图
图7为A-A剖视图，表示钢球在球座中由球限位件限位后的情况
图8为摆杆支撑件结构示意图
图9为加工最小直径竹筒时，增加刀杆刚度的支撑机构中各构件的相对位置示意图
图10为加工最大直径竹筒时，增加刀杆刚度的支撑机构中各构件的相对位置示意图
图中：1、挠性轴 2、竹筒左右驱动轮 3、竹筒下驱动轮 4、固定滚轮 5、浮动滚轮6、竹筒 7、等厚刀 8、短刀杆 9、长刀杆 10、限位环I 11、压簧 12、圆柱销 13、销轴I 14、滑套 15、限位环II 16、连杆 17、摆杆支撑件 18、钢球 19、摆杆 20、球座 21、球限位件 22、销轴II 23、紧定螺钉 24、螺钉 25、等厚刀轴 26、短轴 27、心轴 28、尼龙轴承
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
长刀杆9内部装有一根心轴27，心轴27由多个尼龙轴套28支承，心轴27一端与驱动部件相连，另一端与短轴26相连，短轴26的另一端与等厚刀轴25相连(如图6所示)，当驱动部件转动时，依次带动心轴27、短轴26、等厚刀轴25和等厚刀7转动；等厚机前端的机架上依次装有从动滚轮架和主动滚轮架，从动滚轮架中竹筒的正下方装有一个固定滚轮4，竹筒6上方对称布置有两个浮动滚轮5(如图2所示)，一个固定滚轮4和两个浮动滚轮5沿圆周间隔120度均布；主动滚轮架中竹筒的正下方装有一个竹筒下驱动轮3，竹筒6上方对称布置有两个竹筒左右驱动轮2(其布置形式与图2相同)，一个竹筒下驱动轮3和两个竹筒左右驱动轮2沿圆周间隔120度均布，竹筒下驱动轮3和竹筒左右驱动轮2分别由三根挠性轴1驱动(如图1所示)；所述的从动滚轮架和主动滚轮架中的固定滚轮4和竹筒下驱动轮3 的轴线相对于等厚刀轴线在水平方向上偏斜了一个角度α，两个浮动滚轮5和两个竹筒左右驱动轮2的轴线相对于等厚刀轴线在垂直方向上偏斜了一个角度α，所述的全部滚轮和驱动轮与竹筒6不是沿母线接触，而是与竹筒6母线偏斜了一个角度α，当三根挠性轴1分别带动两个竹筒左右驱动轮2和竹筒下驱动轮3转动时，通过摩擦力带动竹筒6一边旋转、一边沿等厚刀7轴向进给。
一种整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构中(如图5所示)，长刀杆9前端装有短刀杆 8，两者采用螺纹连接，限位环I10、滑套14和限位环II15从后向前依次套在长刀杆9上，限位环I10与滑套14之间设有压簧11，限位环I10和限位环II15分别用两个紧定螺钉23固定在长刀杆9上，摆杆支撑件17用两个紧定螺钉23固定在短刀杆8上；两根摆杆19分别用销轴II22铰接在摆杆支撑件17前端，两根连杆16的一头分别用销轴I13对称铰接在滑套14的两边，两根连杆16的另一头通过球座20两头的轴颈分别将两端的摆杆19的另一头铰接在一起(如图7所示)。
所述的钢球18置于球座20中，将球限位件21罩住钢球18后，用两个螺钉24将球限位件21与球座20固定，球限位件21与钢球18之间为间隙配合，所述的球限位件21的作用主要是防止钢球18掉出球座20(如图7所示)。
等厚加工时，竹筒6一边旋转、一边沿轴向进给，而钢球18与竹筒6内壁产生相对运动，由于球座20的球面半径和竹筒6内壁的圆弧半径均大于钢球18半径，所以钢球18与球座20和竹筒6内壁之间均为点接触，钢球18与球座20和竹筒6内壁之间的摩擦为滚动摩擦，摩擦阻力大大减小。
所述的滑套14与长刀杆9之间为间隙配合，在连杆16或压簧11推力的带动下，滑套14 相对于长刀杆9可来回滑动；滑套14上开有一长槽，长刀杆9上固定有一圆柱销12；圆柱销12位于长槽之中，圆柱销12与长槽之间为间隙配合，圆柱销12限制了滑套14与长刀杆 9之间的相对转动。
所述的整竹筒是经去内节去黄和去外节去青后的竹筒6(如图3所示)，其竹筒6外圆表面是沿圆周方向等厚度去过竹青的曲面，保持了原竹筒外表面的几何特征；其竹筒内孔表面是去过内节和竹黄的表面，由于去内节去黄时采用的是带同步槽轮机构的组合刀具，所以组合刀具去黄的切削轨迹是一个圆轨迹，若竹筒内孔是椭圆形的，会造成沿圆周方向的去黄厚度不相等，即造成了竹筒横截面上的壁厚不相等，竹筒的椭圆度越大，壁厚差越大。
所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构适应竹筒的内径范围为85-140mm。
所述的限位环I10挡住压簧11左端，限位环II15挡住滑套14右端；所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构在未伸入竹筒内孔之前，在压簧11的推力作用下，滑套14被限位环II15挡住，此时，钢球18顶点到等厚刀7的最低点之间的垂直距离大于被加工竹筒6的最大内径；开始加工竹筒6时，需要拉动滑套14向后，通过两根连杆16带动球座20和钢球18向后，直至钢球18顶点到等厚刀7的最低点之间的垂直距离小于被加工竹筒6的内径后才能将支撑机构伸入竹筒6内；竹筒6的内径越小，滑套14向后移动的距离越大，压簧 11的压缩变形量越大，所产生的推力也越大；竹筒6的内径越大，滑套14向后移动的距离越小，压簧11的压缩变形量越小，所产生的推力也越小。
所述的增加刀杆刚度的支撑机构伸入竹筒6后，压簧11推动滑套14和连杆16通过球座 20将钢球18抵住竹筒6内壁顶部，钢球18通过球座20、摆杆19和摆杆支撑件17将力传给短刀杆8，抵消等厚刀切削时向上的切削分力，使长刀杆9不发生挠曲变形，保证了等厚加工时等厚刀7与固定滚轮4之间的间距不变。
等厚加工最大内径的竹筒6时，伸入竹筒6后的增加刀杆刚度支撑机构中的压簧11所产生的推力通过滑套14、连杆16、球座20、钢球18、竹筒6、钢球18、球座20、摆杆19、摆杆支撑件17到短刀杆8上所产生向下的分力必须大于等厚加工时等厚刀受到向上的切削分力。
安装好后的等厚刀7与从动滚轮架中的固定滚轮4之间的间距为h(如图2所示)，h为竹筒6等厚加工后的厚度，如果要改变竹筒6等厚加工后的厚度，可通过调整固定滚轮4的位置来改变等厚刀7与固定滚轮4之间的间距h；装入竹筒6前，先将从动滚轮架中的两个浮动滚轮5和主动滚轮架中的两个竹筒左右驱动轮2分别沿着各自的滑道向外移动后，将竹筒6穿过主动滚轮架到从动滚轮架中的等厚刀7处，然后使从动滚轮架中的两个浮动滚轮5 和主动滚轮架中的两个竹筒左右驱动轮2沿滑道向内滑动，压住竹筒6(如图1、2所示)；加工时，驱动部件依次带动心轴27、短轴26、等厚刀轴25和等厚刀7转动，长刀杆9和短刀杆8固定不动，竹筒6在竹筒下驱动轮3和两个竹筒左右驱动轮2的带动下一边使竹筒6 绕其轴线作回转运动，一边沿其轴线方向作直线进给运动；当等厚刀7边切削、边进入竹筒 6内一小段距离后，钢球18已接近竹筒6端部，操作工向后拉动滑套14，带动连杆16向后、摆杆19绕销轴II22摆动，直至钢球18顶点低于竹筒6内孔顶部，钢球18顶点进入竹筒6 内孔后，操作工松开滑套14，在压簧11推力作用下，推动滑套14和连杆16通过球座20将钢球18抵住竹筒6内壁顶部，钢球18通过球座20、摆杆19和摆杆支撑件17将力传给短刀杆8，抵消等厚刀7切削时向上的切削分力，使长刀杆9不发生挠曲变形，保证了等厚加工时等厚刀7与固定滚轮4之间的间距不变；与此同时，在等厚加工的过程中，由于竹筒6存在椭圆度和大小头直径不同的影响，竹筒6的曲率半径在不断变化，所以钢球18高度也不断变化，但在压簧11的作用下，钢球18始终支撑在竹筒6的内壁上；当竹筒6被加工一半以后，停机取下竹筒6，换头重新装入后，重复上述过程对另一半竹筒6进行等厚加工。
Claims (7)
1.一种整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，包括竹筒(6)、等厚刀(7)、短刀杆(8)、长刀杆(9)、限位环I(10)、压簧(11)、圆柱销(12)、销轴I(13)、滑套(14)、限位环II(15)、连杆(16)、摆杆支撑件(17)、钢球(18)、摆杆(19)、球座(20)、球限位件(21)、销轴II(22)、紧定螺钉(23)、螺钉(24)，其特征是：长刀杆(9)前端装有短刀杆(8)，两者采用螺纹连接，限位环1(10)、滑套(14)和限位环II(15)从后向前依次套在长刀杆(9)上，限位环I(10)与滑套(14)之间设有压簧(11)，限位环I(10)和限位环II(15)分别用两个紧定螺钉(23)固定在长刀杆(9)上，摆杆支撑件(17)用两个紧定螺钉(23)固定在短刀杆(8)上；两根摆杆(19)的一头分别用销轴II(22)铰接在摆杆支撑件(17)前端，两根连杆(16)的一头分别用销轴I(13)对称铰接在滑套(14)的两边，两根连杆(16)的另一头通过球座(20)两头的轴颈分别将两端的摆杆(19)的另一头铰接在一起。
2.如权利要求1所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：钢球(18)置于球座(20)中，将球限位件(21)罩住钢球(18)后，用两个螺钉(24)将球限位件(21)与球座(20)固定。
3.如权利要求2所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：钢球(18)与球座(20)之间为点接触，球限位件(21)用螺钉(24)固定后与钢球(18)之间为间隙配合。
4.如权利要求1所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：滑套(14)与长刀杆(9)之间为间隙配合，在连杆(16)或压簧(11)推力的带动下，滑套(14)相对于长刀杆(9)可来回滑动；滑套(14)上开有一长槽，长刀杆(9)上固定有一圆柱销(12)；圆柱销(12)位于长槽之中，限制了滑套(14)与长刀杆(9)之间的相对转动。
5.如权利要求1所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：所述的增加刀杆刚度的支撑机构伸入竹筒(6)后，压簧(11)推动滑套(14)和连杆(16)通过球座(20)将钢球(18)抵住竹筒(6)内壁顶部，钢球(18)通过球座(20)、摆杆(19)和摆杆支撑件(17)将力传给短刀杆(8)，抵消等厚刀切削时向上的切削分力。
6.如权利要求1所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：加工最大竹筒(6)时，压簧(11)所产生的推力通过滑套(14)、连杆(16)、球座(20)、钢球(18)、竹筒(6)、钢球(18)、球座(20)、摆杆(19)、摆杆支撑件(17)到短刀杆(8)上所产生的向下的分力必须大于等厚加工时等厚刀(7)受到向上的切削力。
7.如权利要求1所述的整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构，其特征是：整竹筒等厚机增加刀杆刚度的支撑机构适应竹筒的内径范围为85mm-140mm。
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Citations (10)
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2019
- 2019-04-15 CN CN201910301525.1A patent/CN110014493A/zh active Pending
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