CN111590134A - 一种加工筒体内壁的拉削装置和方法 - Google Patents

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CN111590134A CN202010450203.6A CN202010450203A CN111590134A CN 111590134 A CN111590134 A CN 111590134A CN 202010450203 A CN202010450203 A CN 202010450203A CN 111590134 A CN111590134 A CN 111590134A
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Abstract

本发明公开了一种加工筒体内壁的拉削装置和方法，包括轴端支撑组件，包括第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件，用于将筒体限定于第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间；切削组件，包括刀座和刀具，所述刀具与所述刀座连接，所述刀座上设有多个导向孔；多个导向柱，多个所述导向柱平行，所述导向柱穿过所述导向孔，多个所述导向柱连接于所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间；驱动机构，驱动所述切削组件沿所述导向柱运动，以通过所述刀具加工筒体的内壁。其提高了加工效率；提高了产品的加工质量，满足了产品的技术要求。

Description

一种加工筒体内壁的拉削装置和方法
技术领域
本发明用于拉削加工领域，特别是涉及一种加工筒体内壁的拉削装置和方法。
背景技术
在核电产品领域，某些直流蒸发器管束外套筒需要在内壁上加工多个均匀分布的贯通槽，由于是在薄壁管状零件上加工，加工长度较长，且需要加工的贯通槽必须以外圆为基准进行加工。
原实现的方案是采用在内壁上铺设加工轨道使用小型立铣头在加工贯通槽的方法，具体方法是：先在工件内壁上划出需要加工的贯通槽的位置线，按照位置线铺设加工轨道，使用小型立铣头的立铣刀对准划线位置，驱动小型立铣头的移动电机，使小型立铣头在加工轨道上移动，同时铣刀加工内壁的贯通槽，该方法的特点是适用范围广，操作方便，但是，该方法加工效率不高，加工质量也不高。
现有技术的缺点：
由于原方案采用在内壁上铺设加工轨道的方法，使用小型立铣头在对贯通槽进行加工的方法，存在以下缺点：
a)加工效率不高。由于使用小型立铣头对内壁贯通槽进行加工，铣刀的背吃刀量不能太大，立铣头移动速度也不能太快，否则，切削力将使立铣头的位置发生变化，从而影响加工质量；每一个贯通槽需要小的背吃刀量，多次反复进行加工，其加工时间较长；
b)加工质量也不高。使用立铣刀对贯通槽进行加工，由于待加工的贯通槽较长(～5500mm)，且加工材质为不锈钢，属于难加工材料,刀具在加工过程中，容易磨损，使得加工的贯通槽尺寸公差和形位公差难以满足技术要求，特别是表面粗糙度很难达到，最后只有通过多次修复，使其达到技术要求。
c)产品的技术要求中，需要以外圆作为加工内壁贯通槽的基准，原方法使用在内壁上搭建轨道方法，无法达到技术要求，为了满足其要求，需要以外圆为基准，对内壁进行一次加工，使得内外径同心，才能使用内圆为基准进行贯通槽加工，无形中提高了加工成本。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种加工筒体内壁的拉削装置和方法，其提高了加工效率；提高了产品的加工质量，满足了产品的技术要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，一种加工筒体内壁的拉削装置，包括
轴端支撑组件，包括第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件，用于将筒体限定于第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间；
切削组件，包括刀座和刀具，所述刀具与所述刀座连接，所述刀座上设有多个导向孔；
多个导向柱，多个所述导向柱平行，所述导向柱穿过所述导向孔，多个所述导向柱连接于所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间；
驱动机构，驱动所述切削组件沿所述导向柱运动，以通过所述刀具加工筒体的内壁。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一轴端支撑组件和所述第二轴端支撑组件均包括
支撑套，用于套接在筒体端部，所述支撑套沿周向设有多个定心组件；
端盖，与所述支撑套连接，所述端盖上开设导向柱过孔，所述导向柱穿过所述导向柱过孔，并通过紧固件锁紧。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述定心组件包括
压紧螺母，与所述支撑套固定连接；
压紧螺栓，与所述压紧螺母配合并沿径向伸入所述支撑套内部；
压紧块，设在所述压紧螺栓和筒体之间。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述支撑套和/或端盖上设有刀具拆装孔。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件上设有牵引件过孔，所述驱动机构包括：
卷扬机，所述卷扬机引出牵引件，所述牵引件穿过所述牵引件过孔与所述切削组件连接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述卷扬机包括双筒卷扬机，所述牵引件包括第一牵引件和第二牵引件，所述第一牵引件穿过第二轴端支撑组件的牵引件过孔与所述切削组件连接，所述第二牵引件绕过转向滑轮组、张紧滑轮组后穿过第一轴端支撑组件的牵引件过孔与所述切削组件连接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述张紧滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮、张紧滑轮和张紧机构，所述张紧滑轮位于所述第一定滑轮和第二定滑轮之间，所述第二牵引件依次绕过第一定滑轮、张紧滑轮和第二定滑轮，所述张紧机构调节张紧滑轮的位置以张紧所述第二牵引件。
第二方面，一种加工筒体内壁的拉削方法，采用第一方面任一实现方式所述的加工筒体内壁的拉削装置，包括以下步骤：
S10.将筒体安装到所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间，所述导向柱沿筒体的轴向穿置于所述筒体内，所述切削组件位于所述筒体内部并位于靠近所述第一轴端支撑组件的一端；
S20.调节所述刀具的进给量；
S30.驱动所述切削组件沿所述导向柱运动至所述筒体靠近所述第二轴端支撑组件的一端，刀具随着刀座的移动不断切削筒体的内壁；
S40.切削组件复位；
S50.重复步骤S20～S40，直至加工完成。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，采用第一方面一些实现方式所述的加工筒体内壁的拉削装置，步骤S10中，调节定心组件，使筒体的中心线与所述支撑套的中心线重合。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，采用第一方面一些实现方式所述的加工筒体内壁的拉削装置，采用权利要求6或7所述的加工筒体内壁的拉削装置，步骤S30中，启动卷扬机，通过第一牵引件驱动所述切削组件沿所述导向柱运动至所述筒体靠近所述第二轴端支撑组件的一端；步骤S40中，取下所述刀具，启动卷扬机，通过第二牵引件驱动所述切削组件沿所述导向柱运动至所述筒体靠近所述第一轴端支撑组件的一端，安装所述刀具。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：多个导向柱彼此平行共同限定了切削组件的切削路径，保证刀具能够按照设定的进给量进行切削，加工质量更高，满足了产品的技术要求。同时，通过导向柱两端将筒体和轴端支撑组件压紧在一起，不仅提高了筒体的刚性，也便于拉削加工其内壁，进给量更大，可以快速反复加工，大大提高了加工效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例结构示意图；
图2是图1中A-A处截面图；
图3是图1中B-B处截面图；
图4是图1中C-C处截面图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的实施例提供了一种加工筒体内壁的拉削装置，该拉削装置能够用于加工筒体5内壁，例如在筒体5的内壁上加工贯通槽、非贯通槽、光滑内壁面等，其中，筒体5的截面形状可以为圆形、椭圆形、多边形等，本发明的实施例仅以在截面呈圆形的筒体5内壁上加工贯通槽为例进行说明，当然本发明的实施例的具体应用目的并不限于此。
参见图1，一种加工筒体5内壁的拉削装置包括轴端支撑组件、切削组件1、驱动机构2和多个导向柱3，轴端支撑组件包括第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42，第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42是根据筒体5的直径配置的，并固定在支撑座43上。加工筒体5时，第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42沿筒体5的轴线方向分别位于筒体5的两端，用于将筒体5限定于第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42之间，可以根据筒体5的长短来调节支撑座43的位置。
参见图1、图2，切削组件1包括刀座11和刀具12，刀具12为切削刀具，刀座11一方面作为刀具12的安装结构，刀具12与刀座11连接，刀具12在刀座11上设置一个或多个，其根据筒体5的需要加工的槽的位置要求和加工效率灵活设置，例如在图2所示的实施例中，沿刀座11的周向，设置8个刀具12，即在一次切削过程中能够加工8个贯通槽。
参见图1-图4，刀座11上设有多个导向孔，多个导向柱3平行，导向柱3穿过导向孔，多个导向柱3连接于第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间，例如在一些实施例中，刀座11上设有4个导向孔，第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间连接4个导向柱3，4个导向柱3贯穿筒体5，多个导向柱3彼此平行共同限定了切削组件1的切削路径，保证刀具12能够按照设定的进给量进行切削，加工质量更高，满足了产品的技术要求。同时，通过导向柱3两端将筒体5和轴端支撑组件压紧在一起，不仅提高了筒体5的刚性，也便于拉削加工其内壁，进给量更大，可以快速反复加工，大大提高了加工效率。
在一些实施例中，第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42均包括支撑套44和端盖45，支撑套44呈弧形或环形，例如图1、图2所示的实施例中，支撑套44呈环形，支撑套44用于套接在筒体5端部，支撑套44沿周向设有多个定心组件6，定心组件6用于将筒体5的轴线与第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42的轴线重合，保证筒体5的定位更加稳固，贯通槽的加工更加统一，切削组件1的受力也更加均衡。
参见图2，定心组件6设置多个，每个定心组件6均包括压紧螺母61、压紧螺栓62和压紧块63，压紧螺母61与支撑套44固定连接，压紧螺栓62与压紧螺母61配合并沿径向伸入支撑套44内部，压紧块63设在压紧螺栓62和筒体5之间，压紧块63具有与筒体5的外壁面配合的弧形凹面，通过调节每个定心组件6的压紧螺母61能够改变筒体5在轴端支撑组件内的安装位置，定心后，锁紧各压紧螺母61，进一步起到定位锁紧的作用。
参见图1、图4，端盖45与支撑套44连接，端盖45上开设导向柱过孔，导向柱3穿过导向柱过孔，并通过紧固件31锁紧，紧固件31可采用螺母、销钉等。端盖45内侧设有轴向支撑块46，安装筒体5时，将筒体5一端安装到轴端支撑套44内，并使筒体5的端面与轴向支撑块46接触，在导向柱3两端设置紧固件31；调整压紧螺栓62通过轴端支撑套44上的压紧螺母61及压紧块63压紧工件筒体5，并使工件筒体5的中心线与轴端支撑套44的中心线同心，锁紧紧固件31。
驱动机构2用于驱动切削组件1沿导向柱3运动，以通过刀具12加工筒体5的内壁。驱动机构2可采用液压等方式驱动，例如在一些实施例中，参见图1，第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42上设有牵引件过孔，驱动机构2包括卷扬机21，卷扬机21引出牵引件，牵引件穿过牵引件过孔与切削组件1连接，即卷扬机21通过牵引件牵引切削组件1沿导向柱3运动，最终实现筒体5内壁的切削加工，卷扬机21的动力更大，能够满足一次牵引实现多个贯通槽的切削加工的加工要求。
进一步的，参见图1，卷扬机21包括双筒卷扬机，双筒卷扬机一方面是便于加工产品的长度变化进行调整，另一方面，钢丝绳对切削组件1的反向拖拽，可以使得切削组件1移动平稳，减少了由于移动冲击产生的切削加工质量(如啃刀、振纹等)。
参见图1，双筒卷扬机引出两个牵引件，即牵引件包括第一牵引件22和第二牵引件23，分别用于切削组件1的进给和回程。第一牵引件22穿过第二轴端支撑组件42的牵引件过孔与切削组件1连接，第二牵引件23绕过转向滑轮组24、张紧滑轮组25后穿过第一轴端支撑组件41的牵引件过孔与切削组件1连接。第一牵引件22、第二牵引件23通过转向滑轮组24、张紧滑轮组25引导，分别由第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42上的牵引件过孔穿过，并最终连接至切削组件1的刀座11。
参见图1，张紧滑轮组25包括第一定滑轮251、第二定滑轮252、张紧滑轮253和张紧机构254，张紧滑轮253位于第一定滑轮251和第二定滑轮252之间，第二牵引件23依次绕过第一定滑轮251、张紧滑轮253和第二定滑轮252，张紧机构254调节张紧滑轮253的位置以张紧第二牵引件23。调整张紧机构254使得第二牵引件23处于张紧状态，以减少拉削过程中刀具12的振动。
其中，牵引件可采用钢丝绳、复合材料绳索、金属链条等，例如在图1所示的实施例中，牵引件包括钢丝绳，即包括对应第一牵引件22的进给钢丝绳和对应第二牵引件23的回程钢丝绳，刀座11沿轴向的两侧端面上均设有钢丝绳连接柱13，钢丝绳连接柱13上设有销轴14，进给钢丝绳由双筒卷扬机引出穿过第二轴端支撑组件42的牵引件过孔与销轴14连接；回程钢丝绳件绕过转向滑轮组24、张紧滑轮组25后穿过第一轴端支撑组件41的牵引件过孔与另一侧的销轴14连接。
由于拉削加工从理论上来说，为单行程切削，在一些实施例中，参见图4，支撑套44和/或端盖45上设有刀具拆装孔47，以便于在行程末端进行刀具12的更换。
本发明的实施例提供了一种加工筒体5内壁的拉削方法，采用以上任一实施例中的加工筒体5内壁的拉削装置，包括以下步骤：
S10.将筒体5安装到第一轴端支撑组件41和第二轴端支撑组件42之间，安装时，将筒体5一端安装到第一轴端支撑组件41内，并使筒体5的端面与轴向支撑块46接触；依次装配导向柱3、刀座11、回程钢丝绳、进给钢丝绳及另一端的第二轴端支撑组件42；在导向柱3两端拧入轴端压紧螺母61，拧紧轴端压紧螺母61；启动驱动机构2将刀座11拉至筒体5的尾端(靠近第一轴端支撑组件41)；导向柱3沿筒体5的轴向穿置于筒体5内，切削组件1位于筒体5内部并位于靠近第一轴端支撑组件41的一端；
S20.将刀具12安装到刀座11上，调节刀具12的进给量，使其每个刀具12切削筒体5的各个槽的吃刀量一致；
S30.驱动切削组件1沿导向柱3运动至筒体5靠近第二轴端支撑组件42的一端，刀具12随着刀座11的移动不断切削筒体5的内壁；
S40.切削组件1复位；
S50.重复步骤S20～S40，直至加工完成。
在一些实施例中，步骤S10中，调节定心组件6，使筒体5的中心线与支撑套44的中心线重合，即调整压紧螺栓62通过轴端支撑组件上的压紧螺母61及压紧块63压紧筒体5，并使筒体5的中心线与支撑套44的中心线同心。
在一些实施例中，步骤S10中，调整张紧滑轮组25使得回程钢丝绳处于张紧状态，以减少拉削过程中刀具12的振动。
在一些实施例中，步骤S30中，启动卷扬机21，通过第一牵引件22驱动切削组件1沿导向柱3运动至筒体5靠近第二轴端支撑组件42的一端；步骤S40中，取下刀具12，启动卷扬机21，通过第二牵引件23驱动切削组件1沿导向柱3运动至筒体5靠近第一轴端支撑组件41的一端，安装刀具12。
本发明的实施例首先是以工件外径为基准，加工工件内壁的贯通槽；加工后的产品质量满足图纸的技术要求；提高加工效率；提高产品的加工质量，满足其技术要求。
在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，包括
轴端支撑组件，包括第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件，用于将筒体限定于第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间；
切削组件，包括刀座和刀具，所述刀具与所述刀座连接，所述刀座上设有多个导向孔；
多个导向柱，多个所述导向柱平行，所述导向柱穿过所述导向孔，多个所述导向柱连接于所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间；
驱动机构，驱动所述切削组件沿所述导向柱运动，以通过所述刀具加工筒体的内壁。
2.根据权利要求1所述的加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，所述第一轴端支撑组件和所述第二轴端支撑组件均包括
支撑套，用于套接在筒体端部，所述支撑套沿周向设有多个定心组件；
端盖，与所述支撑套连接，所述端盖上开设导向柱过孔，所述导向柱穿过所述导向柱过孔，并通过紧固件锁紧。
3.根据权利要求2所述的加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，所述定心组件包括
压紧螺母，与所述支撑套固定连接；
压紧螺栓，与所述压紧螺母配合并沿径向伸入所述支撑套内部；
压紧块，设在所述压紧螺栓和筒体之间。
4.根据权利要求2所述的加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，所述支撑套和/或端盖上设有刀具拆装孔。
5.根据权利要求1所述的加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件上设有牵引件过孔，所述驱动机构包括：
卷扬机，所述卷扬机引出牵引件，所述牵引件穿过所述牵引件过孔与所述切削组件连接。
6.根据权利要求5所述的加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，所述卷扬机包括双筒卷扬机，所述牵引件包括第一牵引件和第二牵引件，所述第一牵引件穿过第二轴端支撑组件的牵引件过孔与所述切削组件连接，所述第二牵引件绕过转向滑轮组、张紧滑轮组后穿过第一轴端支撑组件的牵引件过孔与所述切削组件连接。
7.根据权利要求6所述的加工筒体内壁的拉削装置，其特征在于，所述张紧滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮、张紧滑轮和张紧机构，所述张紧滑轮位于所述第一定滑轮和第二定滑轮之间，所述第二牵引件依次绕过第一定滑轮、张紧滑轮和第二定滑轮，所述张紧机构调节张紧滑轮的位置以张紧所述第二牵引件。
8.一种加工筒体内壁的拉削方法，其特征在于，采用权利要求1～7中任一项所述的加工筒体内壁的拉削装置，包括以下步骤：
S10.将筒体安装到所述第一轴端支撑组件和第二轴端支撑组件之间，所述导向柱沿筒体的轴向穿置于所述筒体内，所述切削组件位于所述筒体内部并位于靠近所述第一轴端支撑组件的一端；
S20.调节所述刀具的进给量；
S30.驱动所述切削组件沿所述导向柱运动至所述筒体靠近所述第二轴端支撑组件的一端，刀具随着刀座的移动不断切削筒体的内壁；
S40.切削组件复位；
S50.重复步骤S20～S40，直至加工完成。
9.根据权利要求8所述的加工筒体内壁的拉削方法，其特征在于，采用权利要求2或3所述的加工筒体内壁的拉削装置，步骤S10中，调节定心组件，使筒体的中心线与所述支撑套的中心线重合。
10.根据权利要求8所述的加工筒体内壁的拉削方法，其特征在于，采用权利要求6或7所述的加工筒体内壁的拉削装置，步骤S30中，启动卷扬机，通过第一牵引件驱动所述切削组件沿所述导向柱运动至所述筒体靠近所述第二轴端支撑组件的一端；步骤S40中，取下所述刀具，启动卷扬机，通过第二牵引件驱动所述切削组件沿所述导向柱运动至所述筒体靠近所述第一轴端支撑组件的一端，安装所述刀具。
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