CN110405475B - 一种金属管双端加工机床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属管双端加工机床，机床上设有机架，机架的两端设有加工装置，机架中部设有夹具，金属管位于在夹具内，所述夹具包括壳体，所述壳体的两端设有固定盘，所述固定盘之间连接有压辊，所述压辊绕夹具圆周轴线方向设置。夹具内通过多个压辊绕圆周排列设置，能够使壳体的中部预留出一个圆柱形腔体，腔体用于夹紧金属管，通过压辊旋转时对金属管表面的摩擦，对金属管表面进行打磨，去除金属管表面的铁锈和杂质等。

Description

一种金属管双端加工机床及其加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其是涉及一种金属管双端加工机床及其加工方法。

背景技术

轴类和管类零件的加工通常会有同轴度的要求，对于钢件、铁件类的产品，通常可以采用“双顶”精车或者精磨的方式完成外径加工，而对工件两端的加工则必须掉头分两次加工，从而造成很大的加工不便。

CN108942291A公开了一种用于管道切割的高效夹具，所述夹具台的台面上放置有管道件，所述管道件的两侧边缘抵触设有侧向压板，所述管道件的顶端边缘抵触设有顶压板，所述侧向压板、顶压板分别与螺栓一、螺栓二的底端相固接，所述螺栓一、螺栓二分别与滑块一、滑块二上开设的螺纹孔相螺纹装配连接，所述滑块一、滑块二分别滑动安装在立杆、横杆上，所述立杆垂直连接在夹具台上，且对称安装在管道件的左右两侧，所述横杆与夹具台相平行设置，且安装在管道件的正上方。该夹具只能对金属管进行定位，防止其滑滚影响切割的效果，无法满足对金属管管体的打磨和校正。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种金属管双端加工机床，该机床中夹具的设置能够对金属管的管体进行打磨和校正。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属管双端加工机床，机床上设有机架，机架的两端设有加工装置，机架中部设有夹具，金属管位于在夹具内，所述夹具包括壳体，所述壳体的两端设有固定盘，所述固定盘之间连接有压辊，所述压辊绕夹具圆周轴线方向设置。

本方案的优点：该机床上设有夹具，夹具内通过多个压辊绕圆周轴线方向排列设置，能够使壳体的中部预留出一个圆柱形腔体，腔体用于夹紧金属管，并且通过压辊与金属管的直接接触，能够对金属管起到检测功能，如金属管弯曲幅度过大，则金属管不能放入到腔体内；并且可以使得压辊进行旋转，通过压辊旋转时对金属管表面的摩擦，对金属管表面进行打磨，去除金属管表面的铁锈和杂质等，另外，通过压辊对金属管表面的挤压，可以将部分微微弯曲的金属管进行校正。

进一步，所述金属管的两端伸出夹具，所述加工装置同时对金属管的两端进行加工。通过夹具的设置，能够让工件的两端伸出夹具，同时，在夹具的两端设有加工装置，使其能够对工件的两端同时进行加工，相比现有技术一次只能加工金属管的一端，该机床提高了工作效率，节约了加工时间。

进一步，所述固定盘包括外侧盘和内侧盘，外侧盘与壳体相连接，内侧盘内侧轴接有压辊。便于将压辊安装在壳体内，同时能够使压辊在壳体内旋转，当压辊旋转的同时便于带动夹腔内的工件一同旋转，同时便于压辊的旋转对金属管有校正功能，如金属管某处有小幅度弯曲，压辊旋转能对金属管有压力，通过压辊对金属管四周的挤压，可以将弯曲部分校正。

进一步，所述固定盘与压辊之间设有缓冲装置，缓冲装置内设有弹性件；所述壳体内还设有用于传动压辊旋转的传动装置。通过弹性件的设置，弹性件可以为弹簧、弹力球、伸缩杆等，可以通过挤压将腔体尺寸略微的扩大，以便符合要求的金属管不会因为表面带有铁锈、杂质等而不能进入到夹具内；另外，符合要求的金属管也可能是带有小幅度弯曲的金属管，如果腔体尺寸不能调节就会错过这部分金属管，增加了生产成本，且压辊可以对这部分金属管进行校正。

优选地，壳体与压辊之间还设置有锁紧装置，锁紧装置用于调节压辊之间的间距，从而调节腔体的大小来对工件进行夹紧，便于对工件进行加工。

进一步，所述机架包括位于机架两端，相对设置的框架，所述框架上设有加工装置。两端的框架设置在夹具的两端，每个框架上的加工装置负责相对应的金属管的端部，实现金属管双端同时加工。

进一步，所述框架为正多边形框架，框架通过丝杆将两个框架连接在一起。

优选地，所述框架为四边形框架，框架的四个夹角处设有丝杆，所述丝杆将两个框架连接在一起。框架还可以为三角形，丝杆的设置，可以调节两个框架之间的间距，丝杆正传，两个框架相对移动，拉近两个框架的距离；丝杆反转，两个框架相向移动，拉远两个框架的距离。

进一步，所述框架上设有与丝杆上螺纹相匹配的传动轮，所述传动轮受同步电机驱动。传动轮和同步电机，实现丝杆的自动化控制，利用同步电机的正转和反转带动丝杆的正传和反转；同时，同步电机的设置，可以实现四个丝杆同步运行，使框架受力均匀。

进一步，位于同一竖直方向的所述丝杆之间设有加强杆。防止丝杆从框架上掉出，同时便于提高丝杆的结构强度，防止丝杆受力过度发生断裂或者滑丝。

进一步，所述框架下方设有导轨，框架在导轨上滑动，所述导轨安装在机床上，机床上还设有加热装置。方便框架的移动，防止框架移动时出现卡滞，影响框架的受力。加热装置为高频感应加热器，用于对工件端部进行加热。

一种金属管双端加工方法，包括如下步骤：

第一步，将两个框架之间的距离调至合适，以方便向夹具内放入工件；

第二步，将工件从夹具的一端伸入，从另一端伸出，调整夹具两端工件伸出的长度，使工件伸出两端的长度误差不超过10cm；

第三步，调整两个框架之间的距离，使两个框架上的加工装置能够接触到工件，加工装置的选择根据加工工件的需求来进行选择；

第四步，使压辊进行转动，对工件表面进行打磨、检测和校正；

第五步，启动加工装置，对工件的两端同时进行加工；加工完毕，关闭加工装置；

第六步，将两个框架之间的距离调远，取出工件，加工完成。

本发明的有益效果：

外侧盘、内侧盘和压辊的组合设置类似于轴承的设计，可以使得压辊在绕圆周方向转动，对中间的工件进行打磨和校正；在使用中，将工件的放入夹具中，工件的两端伸出夹具，在夹具的两端有用于对工件进行加工的加工装置，这样就能够对工件的两端同时进行加工；机架上设有丝杆，可以用来调节两框架之间的距离，从而调节加工装置与工件之间的距离。

附图说明

图1为金属管双端加工机床结构示意图；

图2为图1中A部分放大示意图；

图3为夹具结构示意图；

图4为缓冲装置安装截面图；

图5为缓冲装置截面图；

图6为夹具的传动装置结构示意图；

图7为锁紧装置安装截面图；

图8为锁紧装置结构示意图；

图9为传动装置上皮带安装示意图；

图10为导向轴安装结构示意图；

图11为夹具的另一种传动装置安装示意图；

图12为大齿轮安装结构示意图；

图13为压辊结构示意图；

图中：1-第一导轨，2-滑槽，3-加强杆，4-第二框架，5-丝杆，6-第二框架，7-夹具，8-第二导轨，9-加工装置，10-同步电机，11-传动轮，12-内侧盘，13-外侧盘，14-壳体，15-压辊，16-缓冲装置，17-金属管，18-轴承，19-滑块，20-限位块，21-弹簧，22-活动杆，23-支撑杆，24-固定架，25-支撑盘，26-驱动杆，27-爪卡，28-第二导向轴，29-第一导向轴，30-皮带，31-从动轮， 32-主动轮，33-大齿轮，34-连接端，35-齿轮凹槽，36-机床，37-加热装置，38-导向轴，39-支架。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

参照图1~图3：一种金属管17双端加工机床36，机床36上设有机架，机架的两端设有加工装置9，机架中部设有夹具7，金属管17位于在夹具7内，所述夹具7包括壳体14，所述壳体14的两端设有固定盘，所述固定盘之间连接有压辊15，所述压辊15绕夹具7圆周轴线方向设置。

在本实施例中，机床36上设有第一导轨1，导轨的上方设有机架，机架包括两个框架，两个框架相对设置在导轨上，将右边的框架定义为第二框架4，将左边的框架定义为第二框架，框架选用长方形框架，一长边安装在第一导轨1上方，在两短边之间还设有第二导轨8，第二导轨8上设有加工装置9，加工装置9的具体选择根据需要对工件进行加工的种类进行选择，使加工装置9能够在第二导轨8上进行移动，该滑动装置为现有技术，此处不在对结构进行进一步的描述，加工装置9上设有加热装置37，加热装置37为高频感应加热器，用于对工件端部进行加热，其功率为30-150千瓦。

在本实施例中，第一导轨1为中间凹，两侧凸的U型结构，将中间凹的地方定义为滑槽2，第二框架4的下方和第二框架的下方在对应滑槽2的地方向下延伸设有两个滑轮片，两个滑轮片之间设有滑轮，因此第二框架4和第二框架能够在第一导轨1上进行移动，同时因为滑轮的作用，第二框架4和第二框架在第一导轨1上的移动非常平滑，防止了第二框架4和第二框架移动时出现卡滞。同时，在两个长方形框架的四个夹角处均设有螺纹孔，相对应的螺纹孔之间穿设有丝杆5，通过四根丝杆5将两个框架连接起来。

在本实施例中，在第二框架远离第二框架4的一侧安装有与丝杆5上的螺纹相匹配的传动轮11，传动轮11受同步电机10的驱动，传动轮11与同步电机10通过活动轴连接，活动通过轴座固定在框架上，同步电机10设置两台，同步电机10安装在第二框架的两个短边上，单台同步电机10同时带动两根丝杆5，便于丝杆5同步旋转，使第二框架4和第二框架受力均匀，提高框架移动的平稳性。通过传动轮11的的旋转，使丝杆5进行正向或反向的转动，从而将第二框架4和第二框架之间的距离拉近或远离。例如，同步电机10可以选用西门子的型号为1FL6032-2AF21-1AB1的伺服电机，启动伺服电机，使伺服电机正传，丝杆5也相应的正传，从而会拉近第二框架4和第二框架之间的距离；使伺服电机反转，丝杆5也相应的反转，从而使第二框架4和第二框架之间的距离变远。另外，传动轮11的安装位置不限定安装在第二框架远离第二框架4的一侧，也可以是第二框架靠近第二框架4的一侧，亦或者是安装在第二框架4上。

在本实施例中，位于同一竖直方向上的丝杆5之间设有加强杆3，加强杆3可以是两根，安装在丝杆5伸出第二框架4的端部，加强杆3可以对丝杆5起到限位作用，防止丝杆5脱离框架，同时便于提高丝杆5的结构强度，防止丝杆5受力过度发生断裂或者滑丝。

在本实施例中，机架的中部设有夹具7，用于夹紧工件，便于加工装置9对工件的加工。夹具7包括壳体14，壳体14螺栓连接在第一导轨1上，壳体14呈内部中空的圆柱形，壳体14的两端设有固定盘，用于安装压辊15，固定盘包括外侧盘13和内侧盘12，外侧盘13与壳体14焊接或通过螺栓固定连接，内侧盘12中设有若干压辊15，压辊15沿壳体14圆周轴线分布，使壳体14内形成夹持工件的夹腔，内侧盘12与压辊15之间设有缓冲装置16，缓冲装置16的一端与内侧盘12固定连接，另一端设有轴承18座，轴承18座与压辊15端部轴接，使压辊15能在壳体14内自转，轴承18座的外径小于压辊15外径，便于加工时压辊15与工件直接接触，通过传动装置的驱动使压辊15带动工件旋转；

缓冲装置16包括滑块19和固定架24，滑块19与固定架24滑动连接，滑块19与固定架24之间设有弹性件，弹性件包括设在固定架24上的支撑杆23，支撑杆23上端设有盲孔，滑块19下端设有活动杆22，活动杆22在盲孔内移动，活动杆22外套设弹簧21，弹簧21的一端与滑块19底部连接，另一端与支撑杆23上端连接，固定架24上设限位块20，滑块19上设有轴承18，轴承18与压辊15两端的连接端34连接，固定架24的底边与固定盘连接，当安装放置工件时，工件端部对压辊15进行挤压，弹簧21被压缩，夹腔扩大，便于将工件插入腔体，将工件完全放置好后，弹簧21伸出压辊15与工件贴合，便于安装放置工件，同时便于降低对压辊15的损伤。

壳体14与压辊15之间还设有锁紧装置，锁紧装置一端与壳体14固定连接，另一端连接压辊15，锁紧装置为伸缩件，用于支撑压辊15和调节压辊15之间的距离，进而调节夹腔的大小；当工件安置在夹腔内时，锁紧装置支撑压辊15紧缩，对膨胀管起到夹紧的作用，同时压辊15为标准件，夹紧的时查看膨胀管与压辊15之间间隙的大小，来检测判断膨胀管是否弯曲，膨胀管受压辊15的挤压旋转对膨胀管进行校正，当压辊15与膨胀管完全贴合不在有间隙时校正完成。

锁紧装置包括液压缸、支撑盘25，支撑盘25外侧与壳体14固定焊接，液压缸设于支撑盘25的内侧面，并朝壳体14径向方向设置，液压缸远离壳体14的一端设有爪卡27，爪卡27与压辊15活动连接，使用时液压缸伸出，爪卡27推动压辊15往壳体14中心轴线移动，夹腔缩小，夹紧位于夹腔内的工件，使压辊15与工件贴合，锁紧装置可多个设置，便于提高压辊15的受力均匀度和压辊15对膨胀管的校正效果，便于压辊15使用精度和寿命的提高。

在本实施例中，夹具7的长度选择可以是140cm，需要加工的金属管17是200cm，金属管17两端伸出夹具7的距离不小于20cm，且金属管17伸出夹具7的两端长度误差不大于10cm。

传动装置包括导向轴38和皮带30，导向轴38通过支架39安装在壳体14内侧面上，导向轴38包括第一导向轴29和第二导向轴28，相邻两压辊15之间偏向壳体14的外侧设有第一导向轴29，壳体14的上端相邻的两压辊15之间设有两个第二导向轴28，第二导向轴28之间的间隙大于皮带30厚度的两倍，便于安装放置皮带30，壳体14左右两侧设有从动轮31，从动轮31安装在壳体14内侧面上，壳体14下端设有主动轮32，主动轮32通过驱动电机驱动，皮带30先从第二导向轴28之间穿入，再穿过第一导向轴29与压辊15之间的间隙，然后再从第二导向轴28之间穿出，再从从动轮31的外侧穿过，防止皮带30与导向轴38偏向壳体14的外侧面接触，避免磨损皮带30，最后套设在主动轮32上，便于驱动电机驱动皮带30带动导向轴38与压辊15同时旋转。

另一个实施中，传动装置包括压辊15共用的大齿轮33和伺服电机，大齿轮33套设在所有压辊15外圈，并与压辊15齿轮连接，壳体14内设有驱动电机，驱动电机通过螺栓固定在壳体14内壁上，驱动电机上设有主动轮32，主动轮32与大齿轮33连接，优选地，主动轮32与压辊15的轴径相同，便于监测压辊15旋转的速度，根据加工的需要便于调整驱动电机的旋转速度。压辊15上设有齿轮凹槽35，齿轮凹槽35内设有与大齿轮33匹配的齿轮，将压辊15上的齿轮设置在齿轮凹槽35内，降低齿轮对夹腔的影响，同时便于降低对齿轮的磨损，便于提高齿轮的使用寿命。优选地，活动杆22伸出的最大距离小于压辊15与大齿轮33之间的咬合深度，避免压辊15脱离大齿轮33的齿合，便于提高压辊15与大齿轮33之间的连接稳定性。

当工件位于腔体内时，启动传动装置，驱动电机带动皮带30或齿轮的运动，使压辊15旋转带动夹腔内的工件旋转，压辊15旋转的同时能对工件表面进行打磨，除掉工件上的铁锈、灰尘等。同时，压辊15之间是有间隙的存在，可以将铁锈灰尘排出。

压辊15除了打磨工件的作用，还具有检测工件和校正工件的作用，如果工件某处弯曲弧度过大，就不能伸入到夹具7内，工件与压辊15同时旋转，从夹具7的端部管材压辊15与工件之间的间隙大小判断工件的弯曲程度，间隙越大说明弯曲程度越大，从而起到检测的工件弯曲程度的作用；工件在旋转的过程中受锁紧装置的挤压，使工件与压辊15之间的间隙逐渐减小，直至工件与压辊15完全贴合，此时说明对工件的弯曲校正完成，从而起到校正的效果，使工件始终在同一中心轴线上旋转，便于提高对工件两端部的加工加工精度，使加工精度保持一致。

本实施例的实施方法：第一步，启动伺服电机，将第二框架4和第二框架之间的距离调至合适，以方便向夹具7内放入工件，再关闭伺服电机；

第二步，将工件从夹具7的一端伸入，从另一端伸出，调整夹具7两端工件伸出的长度，使工件伸出两端的长度误差不超过10cm；

第三步，启动伺服电机，调整第二框架4和第二框架之间的距离，使第二框架4和第二框架上的加工装置9能够接触到工件，关闭伺服电机，加工装置9的具体选择根据需要对工件进行加工的种类进行选择；

第四步，启动驱动电机，使压辊15进行转动，对工件表面进行打磨、检测和校正；

第五步，启动加工装置9，对工件的两端同时进行加工；加工完毕，关闭加工装置9；

第六步，关闭驱动电机，启动伺服电机，使第二框架4和第二框架之间的距离变远，关闭伺服电机，取出工件，加工完成。

Claims (8)

1.一种金属管双端加工机床，机床上设有机架，机架的两端设有加工装置，机架中部设有夹具，金属管位于在夹具内，其特征在于：所述夹具包括壳体，壳体的两端设有固定盘，固定盘之间连接有压辊，压辊绕夹具圆周轴线方向设置；

所述固定盘包括外侧盘和内侧盘，外侧盘与壳体相连接，内侧盘内侧轴接有压辊；

所述固定盘与压辊之间设有缓冲装置，缓冲装置内设有弹性件；所述壳体内还设有用于驱动压辊旋转的传动装置；

传动装置包括压辊共用的大齿轮和伺服电机，大齿轮套设在所有压辊的外圈，并与压辊齿轮连接，壳体内设有驱动电机，驱动电机通过螺栓固定在壳体内壁上，驱动电机上设有主动轮，主动轮与大齿轮连接，压辊上设有齿轮凹槽，齿轮凹槽内设有与大齿轮匹配的齿轮，将压辊上的齿轮设置在齿轮凹槽内。

2.如权利要求1所述一种金属管双端加工机床，其特征在于：所述金属管的两端伸出夹具，加工装置同时对金属管的两端进行加工。

3.如权利要求1所述一种金属管双端加工机床，其特征在于：所述机架包括位于机架两端相对设置的两个框架，框架上设有加工装置。

4.如权利要求3所述一种金属管双端加工机床，其特征在于：所述框架为正多边形框架，两个框架之间通过丝杆连接。

5.如权利要求4所述一种金属管双端加工机床，其特征在于：所述框架上设有与丝杆上螺纹相匹配的传动轮，传动轮受同步电机驱动。

6.如权利要求5所述一种金属管双端加工机床，其特征在于：位于同一竖直方向的所述丝杆之间设有加强杆。

7.如权利要求3所述一种金属管双端加工机床，其特征在于：所述框架下方设有导轨，框架在导轨上滑动，导轨安装在机床上，机床上还设有加热装置。

8.一种采用权利要求1-7中任一项所述的金属管双端加工机床的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，将两个框架之间的距离调至合适，以方便向夹具内放入工件；

第二步，将工件从夹具的一端伸入，从另一端伸出，调整夹具两端工件伸出的长度，使工件伸出两端的长度误差不超过10cm；

第三步，调整两个框架之间的距离，使两个框架上的加工装置能够接触到工件，加工装置的选择根据加工工件的需求来进行选择；

第四步，使压辊进行转动，对工件表面进行打磨、检测和校正；

第五步，启动加工装置，对工件的两端同时进行加工；加工完毕，关闭加工装置；

第六步，将两个框架之间的距离调远，取出工件，加工完成。