CN110370109A - 用于管材内表面处理的离心设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于管材内表面处理的离心设备，属于管材加工技术领域，本发明的设备包括：基体，基体上具有用于放置管材的通孔，机械手，安装在基体上，机械手用于夹持打磨组件并驱动打磨组件旋转对管材内壁进行打磨，其中，管材与基体上通孔之间的间隙填充紧固件，紧固件包括套接在管材外壁的第一环体，第一环体连接有同轴的第二环体，第二环体上下端直径不相等，直径较小端与第一环体连接且等直径，第二环体由槽口分隔若干段，第一环体上具有一槽口与第二环体上的一槽口位置对应。本发明实现了在对管材内表面处理过程中，有效减小管材震动，管材内表面清理碎屑与管材内壁粘附率低，所加工的管材内表面质量高。

Description

用于管材内表面处理的离心设备

技术领域

本发明属于管材加工技术领域，具体涉及一种用于管材内表面处理的离心设备。

背景技术

现代钢管生产越来越多地通过热处理来提高其强度、韧性或其它特定的使用性能。但是由于保护性气氛热处理炉的造价较昂贵，因此并不多见。而目前常见的钢管热处理炉因炉体及输入、输出装置的密封性较差，会使管材内外表面在热处理时的高温下氧化，从而生成密实的氧化铁皮，影响产品的外观及使用性能。为得到光洁的表面，在热处理后通常会有去除内外表面氧化铁皮的工序。去除内表面氧化铁皮常见的方式有喷砂(或抛丸)和内修磨：前者常用于去除较薄的氧化铁皮，对于较厚的氧化铁皮则采用修磨的方式予以去除。但这两种方式在进行去除氧化铁皮时所清除下来的铁屑由于处于高温状态容易与管材内壁产生粘附导致实际氧化铁皮清除效率低，所加工的管材内管表面质量不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于管材内表面处理的离心设备，在对管材内表面处理过程中，有效减小管材震动，管材内表面清理碎屑与管材内壁粘附率低，所加工的管材内表面质量高。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：用于管材内表面处理的离心设备，包括：

基体，基体上具有用于放置管材的通孔，

机械手，安装在基体上，机械手用于夹持打磨组件并驱动打磨组件旋转对管材内壁进行打磨，

其中，管材与基体上通孔之间的间隙填充紧固件，紧固件包括套接在管材外壁的第一环体，第一环体连接有同轴的第二环体，第二环体上下端直径不相等，直径较小端与第一环体连接且等直径，第二环体由槽口分隔若干段，第一环体上具有一槽口与第二环体上的一槽口位置对应。

本发明通过机械手控制打磨组件来对热处理加工后的管材内壁进行打磨处理，提高管材内表面质量，采用此方式，减少了人工的使用，利用机械设备代替人工打磨，降低了人员劳动强度，并且机械操作可有效提高打磨精准度，相对人工操作安全性更高。对于打磨过程中管材容易产生振动导致管材损伤并使打磨过程中所产生的碎屑相对管材内壁产生跳动而粘附在管材内壁上的问题，本发明通过在管材与基体上的通孔之间设置紧固件，这样的目的之一在于：填充管材与基体上通孔之间的间隙，第一环体对管材外表面形成紧固，第二环体的环体相对轴线具有倾斜，可有效填充间隙，并且所设的槽口可起到调节若干段第二环体之间张紧度，在第一环体上设置槽口并使其与第二环体上的一槽口位置对应，可实现紧固件针对不同管径的管材来使用，目的之二在于：通过第一环体对管材外壁的约束来相对提高管材的固有频率，消减振动强度，以此防止打磨过程中产生的激振频率与管材固有频率产生共振对管材造成损伤，同时在打磨过程中通过第一环体将管材所传递的振动传递至第二环体来进一步消振，实现管材内表面打磨时振动量小，避免打磨所产生的碎屑相对管材跳动并粘附在管材的内壁上。

具体的，基体两对应侧面具有夹紧块，夹紧块可相对基体水平位移对基体内放置的管体夹紧/松开。限位块上装配有螺杆，螺杆一端部与基体固定连接，螺杆另一端部设于夹紧块外侧面且连接有螺母，在管材装夹到基体上的工序中，通过紧固件填充管材与基体上的通孔之间的间隙，使管材相对基体相对固定，为进一步保证管材在加工中的装夹稳定性以及加工精准效果，通过在基体两对应侧面设置夹紧块来对管材进行夹紧操作，在管材放入到基体上的通孔内并定位完成后，通过旋紧夹紧块外侧的螺母，螺母旋紧过程中缩小夹紧块相对管材之间的间隙，以此来实现对管材的夹紧，对管材上下移动方向进行限位。

具体的，夹紧块与管体接触端设有限位块，限位块具有与管体接触的弧面，弧面上开设有凹孔。限位块所选用的材质为橡胶材质，利用具有一定形变能力且具有弧面的限位块与管材外表面接触，使接触面积扩大，保证对管材的限位效果，在限位块的弧面上设凹孔，使限位块与管材外表面接触时对凹孔内的空气挤压，以此来使凹孔对管材外表面具有一定吸附力，实现对管材的夹紧，对管材上下移动方向进行限位。

具体的，打磨组件包括：

刀体，刀体为圆柱状，刀体一端部连接有同轴的转轴，转轴与机械手连接，刀体侧壁环绕设置打磨条，

打磨套，打磨套与刀体同轴设置，打磨套内壁与打磨条固定连接，打磨套表面均布有微孔。打磨套表面的微孔孔径在2mm以下。

本发明通过机械手来对打磨组件进行夹持并驱动打磨组件旋转，利用高速旋转下的打磨组件对管材内表面的氧化铁皮或不平整面进行修磨，具体的是通过高速旋转的打磨套对氧化铁皮或不平整面进行修磨，本发明选用打磨套取代常规的打磨刀头，这样在打磨过程中打磨套与管材内壁表面为线性接触，且机械手可控制打磨套绕管材内壁环绕滚动来对管材内壁表面进行打磨处理，相对于常规的打磨刀点接触的方式，本发明所采用的打磨套可扩大打磨面积和打磨效率，且线接触可保证打磨的管材内表面的圆跳动一致，本发明将打磨条设置在打磨套内侧并使两者固接处理，这样有效保证在打磨过程中打磨套不会出现掉落的情况，保证打磨正常进行，而打磨条对打磨套形成支撑还是其与刀体之间形成一定的间隔，有利于打磨套的散热，进而降低管材加工内表面温度避免管材内表面受高温形变，同时打磨条具有一定厚度在高速旋转过程中可形成一定风力有利于打磨套和加工的管材内表面温度，通过降低打磨套和管材表面的温度来降低所切屑落下的碎屑的温度，以此解决高温状态下的切屑与管材内表面粘附的问题，进一步的在打磨套表面设微孔有利于散热以及打磨条形成的风流通，并且打磨所产生的碎屑可通过微孔进入打磨套内侧后落下，这样实现将碎屑与管材内表面分隔，进一步解决高温状态下的切屑与管材内表面粘附的问题。

具体的，打磨条与刀体轴线平行，打磨条、打磨套与刀体等高，将打磨条设置成与刀体平行，这样可使打磨条在高速旋转过程中形成风力，有利于扇热，且打磨条可对打磨套形成Z轴方向的支撑，同时将打磨条、打磨套与刀体等高增大打磨过程中大修磨压力，提高金属修磨量和效率。

具体的，离心设备还包括涂刷组件，涂刷组件包括：

竖直放置于管材内的涂刷管体，涂刷管体端部连接第一电机，

限位板，第一电机的输出轴穿过限位板与涂刷管体连接，限位板用于限制第一电机在基体上竖直方向移动。

在现有管材加工过程中，管材内壁进行修磨工序处理后，为避免修磨后的内壁再发生氧化，需对管材内壁进行上油处理，理由油类隔绝空气对管材氧化作用，还可选择在管材内壁涂覆涂料，因此通过设计涂刷组件来满足对管材修磨后的后续处理工艺，利用第一电机驱动涂刷管体高速旋转，来是涂刷管体内的液体产生离心作用甩出，与管材内壁粘附，实现对管材内壁后续处理工作。

具体的，涂刷管体由第一管体和第二管体组成，第一管体和第二管体同一端部封口处理，第一管体和第二管体相互交接，交接处设有隔板，隔板与第一管体上均设有流通孔。通过设置两个管体便于涂刷管体在旋转过程中对管体内的液体进行充分混合，其中液体首先注入第二管体内，通过隔板上的流通孔流入第一管体内，第一管体在高速旋转作用下降液体甩出粘附到管材内壁上，这一过程中注入的液体如油类或涂料在第一管体和第二管体经过二次混合，这样可避免液体内的成分混合均匀，保证管材表面的处理效果。

具体的，基体底部设有滚动件，方便本发明的设备移动，提高设备整体的移动灵活性，便于车间内的工艺调整安排。

具体的，管体上至少设有两个紧固件，用于提高对管体的限位以及减震效果，紧固件为可形变材质。紧固件的材质为橡胶或塑料，利用可形变材质来提高紧固件的消振效果，且易于紧固件适用于不同管径的套接操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过机械手控制打磨组件来对热处理加工后的管材内壁进行打磨处理，提高管材内表面质量，采用此方式，减少了人工的使用，利用机械设备代替人工打磨，降低了人员劳动强度，并且机械操作可有效提高打磨精准度，相对人工操作安全性更高。同时本发明解决了打磨过程中管材容易产生振动导致管材损伤并使打磨过程中所产生的碎屑相对管材内壁产生跳动而粘附在管材内壁上的问题，有效提高管材内表面加工质量，还提供了管材内表面后续处理的涂刷组件对管材内表现上油或涂刷涂料，简化管材加工工序，再同一设备上可进行修磨、上油或涂刷的工序，有效提升管材加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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些实施例，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是本发明一实施方式用于管材内表面处理的离心设备的结构示意图；

图2是本发明一实施方式用于管材内表面处理的离心设备拆除涂刷组件后的结构示意图；

图3是本发明一实施方式紧固件安装到管材上的示意图；

图4是本发明一实施方式紧固件的结构示意图；

图5是本发明一实施方式打磨组件的结构示意图；

图6是本发明一实施方式打磨组件拆除打磨套后的结构示意图；

图7是本发明一实施方式涂刷组件结构示意图；

图8是本发明一实施方式涂刷管体结构示意图；

图9是本发明一实施方式夹紧块结构示意图；

图10是实施例3中修磨前不锈钢管件表面质量图；

图11是实施例3中采用不锈钢修磨机修磨后的管件修磨效果图；

图12是实施例3中本发明的设备修磨后的管件修磨效果图。

附图标记说明：10-基体；11-滚动体；20-机械手；30-打磨组件；31-转轴；32-刀体；33-打磨条；34-打磨套；40-紧固件；41-第一环体；42-第二环体；43-槽口；50-涂刷组件；51-第一电机；52-限位板；53-涂刷管体；531-第一管体；532-隔板；533-第二管体；534-流通孔；60-管材；70-夹紧块；71-螺杆；72-限位块。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见图1-9所示，用于管材内表面处理的离心设备，包括：

基体10，基体10上具有用于放置管材60的通孔，

机械手20，安装在基体10上，机械手20用于夹持打磨组件30并驱动打磨组件30旋转对管材60内壁进行打磨，

其中，管材60与基体10上通孔之间的间隙填充紧固件40，紧固件40包括套接在管材60外壁的第一环体41，第一环体41连接有同轴的第二环体42，第二环体42上下端直径不相等，直径较小端与第一环体40连接且等直径，第二环体42由槽口43分隔若干段，第一环体41上具有一槽口43与第二环体42上的一槽口43位置对应。

本发明通过机械手控制打磨组件30来对热处理加工后的管材60内壁进行打磨处理，提高管材内表面质量，采用此方式，减少了人工的使用，利用机械设备代替人工打磨，降低了人员劳动强度，并且机械操作可有效提高打磨精准度，相对人工操作安全性更高。对于打磨过程中管材60容易产生振动导致管材损伤并使打磨过程中所产生的碎屑相对管材60内壁产生跳动而粘附在管材60内壁上的问题，本发明通过在管材60与基体10上的通孔之间设置紧固件40，这样的目的之一在于：填充管材60与基体10上通孔之间的间隙，第一环体41对管材60外表面形成紧固，第二环体42的环体相对轴线具有倾斜，可有效填充间隙，并且所设的槽口43可起到调节若干段第二环体42之间张紧度，在第一环体41上设置槽口43并使其与第二环体42上的一槽口43位置对应，可实现紧固件40针对不同管径的管材60来使用，目的之二在于：通过第一环体41对管材60外壁的约束来相对提高管材的固有频率，消减振动强度，以此防止打磨过程中产生的激振频率与管材60固有频率产生共振对管材60造成损伤，同时在打磨过程中通过第一环体41将管材60所传递的振动传递至第二环体42来进一步消振，实现管材60内表面打磨时振动量小，避免打磨所产生的碎屑相对管材60跳动并粘附在管材60的内壁上。

基体10两对应侧面具有夹紧块70，夹紧块70可相对基体10水平位移对基体10内放置的管体60夹紧/松开。限位块72上装配有螺杆72，螺杆72一端部与基体10固定连接，螺杆72另一端部设于夹紧块70外侧面且连接有螺母，在管材60装夹到基体10上的工序中，通过紧固件40填充管材60与基体10上的通孔之间的间隙，使管材60相对基体10相对固定，为进一步保证管材60在加工中的装夹稳定性以及加工精准效果，通过在基体10两对应侧面设置夹紧块70来对管材60进行夹紧操作，在管材60放入到基体10上的通孔内并定位完成后，通过旋紧夹紧块70外侧的螺母，螺母旋紧过程中缩小夹紧块70相对管材60之间的间隙，以此来实现对管材60的夹紧，对管材60上下移动方向进行限位。

夹紧块70与管体60接触端设有限位块72，限位块72具有与管体60接触的弧面，弧面上开设有凹孔。限位块72所选用的材质为橡胶材质，利用具有一定形变能力且具有弧面的限位块72与管材60外表面接触，使接触面积扩大，保证对管材60的限位效果，在限位块72的弧面上设凹孔，使限位块72与管材60外表面接触时对凹孔内的空气挤压，以此来使凹孔对管材60外表面具有一定吸附力，实现对管材60的夹紧，对管材60上下移动方向进行限位。

打磨组件30包括：

刀体32，刀体32为圆柱状，刀体32一端部连接有同轴的转轴31，转轴31与机械手20连接，刀体32侧壁环绕设置打磨条33，

打磨套34，打磨套34与刀体32同轴设置，打磨套34内壁与打磨条33固定连接，打磨套34表面均布有微孔。打磨套34表面的微孔孔径在2mm以下。

本发明通过机械手20来对打磨组件30进行夹持并驱动打磨组件30旋转，利用高速旋转下的打磨组件30对管材60内表面的氧化铁皮或不平整面进行修磨，具体的是通过高速旋转的打磨套34对氧化铁皮或不平整面进行修磨，本发明选用打磨套34取代常规的打磨刀头，这样在打磨过程中打磨套34与管材60内壁表面为线性接触，且机械手20可控制打磨套34绕管材60内壁环绕滚动来对管材60内壁表面进行打磨处理，相对于常规的打磨刀点接触的方式，本发明所采用的打磨套30可扩大打磨面积和打磨效率，且线接触可保证打磨的管材60内表面的圆跳动一致，本发明将打磨条33设置在打磨套34内侧并使两者固接处理，这样有效保证在打磨过程中打磨套34不会出现掉落的情况，保证打磨正常进行，而打磨条33对打磨套34形成支撑还是其与刀体32之间形成一定的间隔，有利于打磨套34的散热，进而降低管材60加工内表面温度避免管材60内表面受高温形变，同时打磨条33具有一定厚度在高速旋转过程中可形成一定风力有利于打磨套34和加工的管材60内表面温度，通过降低打磨套34和管材60表面的温度来降低所切屑落下的碎屑的温度，以此解决高温状态下的切屑与管材60内表面粘附的问题，进一步的在打磨套34表面设微孔有利于散热以及打磨条33形成的风流通，并且打磨所产生的碎屑可通过微孔进入打磨套34内侧后落下，这样实现将碎屑与管材60内表面分隔，进一步解决高温状态下的切屑与管材60内表面粘附的问题。

打磨条33与刀体32轴线平行，打磨条33、打磨套34与刀体32等高，将打磨条33设置成与刀体32平行，这样可使打磨条33在高速旋转过程中形成风力，有利于扇热，且打磨条33可对打磨套34形成Z轴方向的支撑，同时将打磨条33、打磨套34与刀体32等高增大打磨过程中大修磨压力，提高金属修磨量和效率。

离心设备还包括涂刷组件50，涂刷组件50包括：

竖直放置于管材60内的涂刷管体53，涂刷管体53端部连接第一电机51，

限位板52，第一电机51的输出轴穿过限位板52与涂刷管体53连接，限位板52用于限制第一电机51在基体10上竖直方向移动。

在现有管材加工过程中，管材60内壁进行修磨工序处理后，为避免修磨后的内壁再发生氧化，需对管材内壁进行上油处理，理由油类隔绝空气对管材60氧化作用，还可选择在管材内壁涂覆涂料，因此通过设计涂刷组件50来满足对管材60修磨后的后续处理工艺，利用第一电机51驱动涂刷管体53高速旋转，来是涂刷管体53内的液体产生离心作用甩出，与管材60内壁粘附，实现对管材60内壁后续处理工作。

涂刷管体53由第一管体531和第二管体533组成，第一管体531和第二管体533同一端部封口处理，第一管体531和第二管体533相互交接，交接处设有隔板532，隔板532与第一管体531上均设有流通孔534。通过设置两个管体便于涂刷管体53在旋转过程中对管体内的液体进行充分混合，其中液体首先注入第二管体533内，通过隔板532上的流通孔534流入第一管体531内，第一管体531在高速旋转作用下降液体甩出粘附到管材60内壁上，这一过程中注入的液体如油类或涂料在第一管体531和第二管体533经过二次混合，这样可避免液体内的成分混合均匀，保证管材60表面的处理效果。

基体10底部设有滚动件11，方便本发明的设备移动，提高设备整体的移动灵活性，便于车间内的工艺调整安排。

管体60上至少设有两个紧固件40，用于提高对管体60的限位以及减震效果，紧固件40为可形变材质。紧固件40的材质为橡胶或塑料，利用可形变材质来提高紧固件40的消振效果，且易于紧固件40适用于不同管径60的套接操作。

实施例2：

本发明用于管材内表面处理的离心设备中的基体10可以是机架或其他用于支撑及装配部件基件，不应局限于其结构形状，基体10上的通孔直径大于所加工管材60外径，具体尺寸根据实际加工情况选择规格，本发明中所指的机械手20是具有夹持和驱动轴类工件旋转的机械手，此为现有常用技术手段，应为本领域技术人员所能理解，本发明中的打磨套34和打磨条33的材质应根据所打磨的管件60材质进行合理选择，例如对45钢材质的管材60进行加工处理时和选用金刚石磨料制备的打磨套34、打磨条33进行打磨处理，本发明中的打磨组件30上的打磨条33的厚度应大于打磨套34厚度，限位板52具有若干条延伸板两延伸板之间的间距大于基体10上通孔的直径，用于实现限位板52垂直方向的移动，为保证限位板52水平方向的移动时，通过粘接方式将限位板52的延伸板与基体10表面固定。

实施例3：

本发明的用于管材内表面处理的离心设备实际使用时：讲过紧固件40套接在管材60外表面后将管材60压入基体10上的通孔内，在压入过程中可选用橡胶锤对管材60敲打使其便于进入基体10内的通孔内，之后通过旋紧夹紧块70外侧的螺母，螺母旋紧过程中缩小夹紧块70相对管材60之间的间隙，以此来实现对管材60的夹紧，完成管材60的定位及装夹后，机械手20夹持打磨组件30并驱动打磨组件30旋转对管材60内壁进行打磨，完成修磨工序后通过涂刷组件50对管材内壁进行上油或涂刷工序。

修磨试验：

对两个尺寸相同的管件进行修磨处理，管件材质为厚度2cm的不锈钢，修磨前不锈钢管件表面质量如图10所示，不锈钢修磨机和本发明的设备进行修磨，在修磨完成后将管件裁剪后展开，采用不锈钢修磨机修磨后的管件修磨效果如图11所示，采用本发明的设备修磨后的管件修磨效果如图12所示。经对比后，可发现采用本发明的设备所修磨的管件表面质量高于常规修磨设备，且表面无杂质粘附。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.用于管材内表面处理的离心设备，包括：

基体，所述基体上具有用于放置管材的通孔，

机械手，安装在基体上，所述机械手用于夹持打磨组件并驱动打磨组件旋转对管材内壁进行打磨，

其中，所述管材与基体上通孔之间的间隙填充紧固件，所述紧固件包括套接在管材外壁的第一环体，所述第一环体连接有同轴的第二环体，所述第二环体上下端直径不相等，直径较小端与第一环体连接且等直径，所述第二环体由槽口分隔若干段，所述第一环体上具有一槽口与第二环体上的一槽口位置对应。

2.根据权利要求1所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述基体两对应侧面具有夹紧块，所述夹紧块可相对基体水平位移对基体内放置的管体夹紧/松开。

3.根据权利要求2所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述夹紧块与管体接触端设有限位块，所述限位块具有与管体接触的弧面，所述弧面上开设有凹孔。

4.根据权利要求1所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述打磨组件包括：

刀体，所述刀体为圆柱状，所述刀体一端部连接有同轴的转轴，所述转轴与机械手连接，所述刀体侧壁环绕设置打磨条，

打磨套，所述打磨套与刀体同轴设置，所述打磨套内壁与打磨条固定连接，所述打磨套表面均布有微孔。

5.根据权利要求4所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述打磨条与刀体轴线平行，所述打磨条、打磨套与刀体等高。

6.根据权利要求1所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述离心设备还包括涂刷组件，所述涂刷组件包括：

竖直放置于管材内的涂刷管体，所述涂刷管体端部连接第一电机，

限位板，所述第一电机的输出轴穿过限位板与涂刷管体连接，所述限位板用于限制第一电机在基体上竖直方向移动。

7.根据权利要求6所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述涂刷管体由第一管体和第二管体组成，所述第一管体和第二管体同一端部封口处理，所述第一管体和第二管体相互交接，交接处设有隔板，所述隔板与第一管体上均设有流通孔。

8.根据权利要求1所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：所述基体底部设有滚动件。

9.根据权利要求1所述的用于管材内表面处理的离心设备，其特征在于：管体上至少设有两个紧固件，所述紧固件为可形变材质。