CN112250283B - 一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石英管加工技术领域，具体涉及一种石英管的加工车床及加工方法。其中加工车床包括底架，底架上设有卡盘装置，两个卡盘装置之间分别设有两个石英喷枪装置、两个石墨滚轮装置；底架上设有两个丝杠装置，每个丝杠装置上对应设置有一个石英喷枪装置，每个丝杠装置带动对应的石英喷枪装置左右移动；底架上设有两个升降台，每个升降台上对应设置有一个石墨滚轮装置，每个升降台带动对应的石墨滚轮装置上下移动；底架上还设有真空泵。本发明通过在车床底架上的升降台安装两个石墨滚轮装置，可以精准的保持超长石英管的直线度；通过车床底架两侧安装石英喷枪装置，使得石英管均匀受热，提高厚壁管质量。

Description

一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床及加工方法

技术领域

本发明属于石英管加工技术领域，具体涉及一种石英管的加工车床及加工方法。

背景技术

目前，国内生产的厚壁石英管一般采用管材挤出设备进行加工，但因成型模具不可重复使用，所以制造厂商为保证生产成本，只会为一定数量以上的石英管定制成型模具进行生产。随着石英市场的迅速发展，产品的种类多样，个别产品需要厚壁石英管，在市场需求量没有达到经济产量的情况下，目前常规的加工方式很不经济，无法很好的迎合市场应用，必须进行加工工艺的改进和创新。

发明内容

本发明针对厚壁石英管采用管材挤出设备进行加工，由于成型模具的不可重复使用导致造成小批量产品加工的高成本问题，目的在于提供一种一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床及加工方法。

一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，包括底架，所述底架上设有两个可转动的卡盘装置，两个所述卡盘装置呈左右方向相对同心设置，两个所述卡盘装置之间分别设有两个石英喷枪装置、两个石墨滚轮装置；

所述底架上设有两个丝杠装置，每个所述丝杠装置长度方向为所述底架的左右方向，两个所述丝杠装置沿前后方向并排设置，每个所述丝杠装置上对应设置有一个所述石英喷枪装置，每个所述丝杠装置带动对应的所述石英喷枪装置左右移动；

所述底架上设有两个升降台，每个所述升降台上对应设置有一个所述石墨滚轮装置，每个所述升降台带动对应的所述石墨滚轮装置上下移动；

所述底架上还设有真空泵。

通过上述设计的本发明应用于真空合成超长厚壁石英管的加工工艺中，可适用于500-2500mm长度的石英管进行加工，结构简单，操作便利，既可保证超长石英管的直线度，又降低了成本，保证了石英管的产品质量，迎合市场需求。

所述底架上设有滑轨，所述滑轨位于两个所述丝杠装置之间，两个所述卡盘装置、两个所述升降台分别与所述滑轨滑动连接。通过调节升降台的横向位置和纵向高度，可调整石墨滚轮装置上的石墨滚轮与石英管接触情况，从而控制石英管整体的直线度。通过调整两个卡盘装置之间的相对位置，来适应不同规格的石英管的加工。

所述卡盘装置采用三抓卡盘。

所述升降台采用液压升降台。

所述石墨滚轮装置包括滚轮支架、设置在所述滚轮支架上的两个石墨滚轮、驱动两个所述石墨滚轮转动的驱动电机，两个所述石墨滚轮沿前后方向并排设置，所述驱动电机通过传动机构分别连接两个所述石墨滚轮的滚轴，所述驱动电机带动两个所述石墨滚轮相向或相背转动。

所述石墨滚轮装置的两个所述石墨滚轮之间的中线与两个所述卡盘装置的中心成一直线。

所述丝杠装置的丝杠两端分别通过轴承座和定位螺栓固设在所述底架上。

每个所述石英喷枪装置均通过管路连接外部氢氧气供气装置，所述管路上设有供气调节阀。

所述底架上还设有用于检测所述石英喷枪装置位置的接近开关，每个所述石墨滚轮装置两侧预设距离处设有一个所述接近开关。

所述底架上还设有控制器，所述控制器的控制端分别连接所述卡盘装置的转动控制端、所述石英喷枪装置的控制端、所述石墨滚轮装置的控制端、所述丝杠装置的控制端、所述升降台的控制端和所述真空泵的控制端；

所述控制器的信号输入端连接所述接近开关的信号输出端。

所述控制器带有用于显示参数的显示屏。

一种真空合成超长厚壁石英管的加工方法，采用上述一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床对石英管进行加工，加工步骤如下：

1)选取两支石英管套合一起，内层石英管单边比外层石英管长预设第一长度，将外层石英管端口与内层石英管外壁密封相连；

2)将外层石英管距离左侧端口预设第二长度处的外壁开孔与抽真空用石英管焊接；

3)将内层石英管的两头装夹在加工车床两侧的卡盘装置上，再将真空泵的工艺管与抽真空用石英管通过皮管相连接；

4)通过石英喷枪装置发出的氢氧焰加热外层石英管右侧端头，使得外层石英管达到熔融状态，使用真空泵抽取内层石英管和外层石英管夹缝间空气，石英喷枪装置从右至左移动，经过卡盘装置的不断转动和氢氧焰的不断加热，将内层石英管和外层石英管熔为一体；

5)将熔为一体的石英管送至配套切割机切除两端装夹的废料。

步骤1)中，选取的两支石英管套合间隙单边为1mm，且内层石英管比外层石英管管壁厚。

步骤4)中，所述石英喷枪装置通过管路连接外部氢氧气供气装置，所述管路上设有供气调节阀，所述管路的进气口氢氧气比例为2：1，所述石英喷枪装置加热外层石英管温度为2400℃以上；

通过所述石英喷枪装置对石英管加热时，所述卡盘装置夹持内侧石英管后的转速为35r/min-70r/min。

步骤4)中，所述石英喷枪装置从右至左移动过程中，当所述石英喷枪装置与石墨滚轮装置的距离为100mm时，升降台带动所述石墨滚轮装置下降，当所述石英喷枪装置离开所述石墨滚轮装置的距离为100mm时，所述升降台再带动所述石墨滚轮装置上升。避免因石墨滚轮装置中的石墨滚轮与外层石英管接触导致加热不充分影响抽真空效果。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过在车床底架上的升降台安装两个石墨滚轮装置，可以精准的保持超长石英管的直线度；通过车床底架两侧安装石英喷枪装置，使得石英管均匀受热，提高厚壁管质量。本发明的加工方法操作简单、成本较低，又保证了石英管的产品质量。

附图说明

图1为本发明加工车床的一种结构示意图；

图2为本发明真空泵与待加工的石英管之间的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1，一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，包括底架1，底架1上设有两个可转动的卡盘装置2、两个石英喷枪装置3、两个升降台4、两个石墨滚轮装置5、两个丝杠装置6、真空泵7、控制器8。

两个卡盘装置2呈左右方向相对同心设置，两个卡盘装置2之间分别设有两个石英喷枪装置3、两个石墨滚轮装置5。卡盘装置2采用三抓卡盘。

每个石英喷枪装置3均通过管路连接外部氢氧气供气装置，管路上设有供气调节阀。

每个升降台4上对应设置有一个石墨滚轮装置5，每个升降台4带动对应的石墨滚轮装置5上下移动。升降台4采用液压升降台4。

每个丝杠装置6长度方向为底架1的左右方向，两个丝杠装置6沿前后方向并排设置，每个丝杠装置6上对应设置有一个石英喷枪装置3，每个丝杠装置6带动对应的石英喷枪装置3左右移动。丝杠装置6的丝杠两端分别通过轴承座和定位螺栓固设在底架1上。

底架1上设有滑轨，滑轨位于两个丝杠装置6之间，两个卡盘装置2、两个升降台4分别与滑轨滑动连接。通过调节升降台4的横向位置和纵向高度，可调整石墨滚轮装置5上的石墨滚轮与石英管接触情况，从而控制石英管整体的直线度。通过调整两个卡盘装置2之间的相对位置，来适应不同规格的石英管的加工。

石墨滚轮装置5包括滚轮支架、设置在滚轮支架上的两个石墨滚轮、驱动两个石墨滚轮转动的驱动电机，两个石墨滚轮沿前后方向并排设置，驱动电机通过传动机构分别连接两个石墨滚轮的滚轴，驱动电机带动两个石墨滚轮相向或相背转动。石墨滚轮装置5的两个石墨滚轮之间的中线与两个卡盘装置2的中心成一直线。

底架1上还设有真空泵7。真空泵7优选位于卡盘装置2的左侧。真空泵7上设有工艺管9。

底架1上还设有用于检测石英喷枪装置3位置的接近开关，每个石墨滚轮装置5两侧预设距离处设有一个接近开关。比如，在每个石墨滚轮装置5两侧100mm处分别设置一个接近开关。若两个石墨滚轮装置5之间的距离不大于100mm或者不大于200mm时，可以在两个石墨滚轮装置5之间中部位置只设置一个接近开关，即两个石墨滚轮装置5共用一个接近开关。

底架1上还设有控制器8，控制器8优选位于真空泵7左侧。控制器8的控制端分别连接卡盘装置2的转动控制端、石英喷枪装置3的控制端、石墨滚轮装置5的控制端、丝杠装置6的控制端、升降台4的控制端和真空泵7的控制端。控制器的信号输入端连接接近开关的信号输出端。控制器8带有用于显示参数的显示屏。

参照图2，一种真空合成超长厚壁石英管的加工方法，采用上述一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床对石英管进行加工，加工步骤如下：

1)石英管套合密封：选取两支石英管，分别为外层石英管11和内层石英管12，将两只石英管套合一起，内层石英管12单边比外层石英管11长预设第一长度，将外层石英管11端口与内层石英管12外壁密封相连。

本步骤中，预设第一长度为50mm-200mm，优选100mm。

选取的两支石英管套合间隙单边为1mm，且内层石英管12比外层石英管11管壁厚。

2)焊接真空管：将外层石英管11距离左侧端口预设第二长度处的外壁开孔与抽真空用石英管13焊接。

本步骤中，预设第二长度为20mm-40mm，优选30mm。

3)安装：将内层石英管12的两头装夹在加工车床两侧的卡盘装置2上，再将真空泵7的工艺管9与抽真空用石英管13通过皮管10相连接。

4)抽真空：通过石英喷枪装置3发出的氢氧焰加热外层石英管11右侧端头，使得外层石英管11达到熔融状态，使用真空泵7抽取内层石英管12和外层石英管11夹缝间空气，石英喷枪装置3从右至左移动，经过卡盘装置2的不断转动和氢氧焰的不断加热，将内层石英管12和外层石英管11熔为一体。

本步骤中，石英喷枪装置3通过管路连接外部氢氧气供气装置，管路上设有供气调节阀，管路的进气口氢氧气比例为2：1，石英喷枪装置3加热外层石英管11温度为2400℃以上。

通过石英喷枪装置3对石英管加热时，卡盘装置2夹持内侧石英管后的转速为35r/min-70r/min。

石英喷枪装置3从右至左移动过程中，当石英喷枪装置3与石墨滚轮装置5的距离为100mm时，升降台4带动石墨滚轮装置5下降，当石英喷枪装置3离开石墨滚轮装置5的距离为100mm时，升降台4再带动石墨滚轮装置5上升。避免因石墨滚轮装置5中的石墨滚轮与外层石英管11接触导致加热不充分影响抽真空效果。通过调节石英管转速，石英喷枪装置3的位置及氢氧气的流量，可以使得氢氧焰对外层石英管11均匀升温达到熔融状态，通过真空泵7的抽取，熔融状态的外层石英管11将与内层石英管12融合。

5)配套切割：将熔为一体的石英管送至配套切割机切除两端装夹的废料。

实施例1，以加工φ16×φ8×2000mm的石英管为例，包括以下步骤：

1)石英管套合密封：选取两支石英管，外层石英管11规格为φ18×φ15×2000mm，内层石英管12规格为φ13×φ8×2200mm，将两只石英管套合一起，将外层石英管11端口与内层石英管12外壁密封相连。

2)焊接真空管：将外层石英管11距离左侧端口30mm处的外壁开孔与规格为φ12的抽真空用石英管13焊接。

3)安装：将内层石英管12的两头装夹在加工车床两侧的卡盘装置2上，再将真空泵7的工艺管9与抽真空用石英管13通过皮管10相连接。

4)抽真空：通过石英喷枪装置3发出的氢氧焰加热外层石英管11右侧端头，使得外层石英管11达到熔融状态，在外层石英管11的左侧端口使用真空泵7抽取两只石英管夹缝间空气，石英喷枪装置3从右至左缓慢移动，当石英喷枪装置3与石墨滚轮装置5的距离为100mm时，升降台4带动石墨滚轮装置5下降，当石英喷枪装置3离开石墨滚轮装置5的距离为100mm时，升降台4再带动石墨滚轮装置5上升。经过卡盘装置2的不断转动和氢氧焰的不断加热，将内层石英管12和外层石英管11熔为一体。

5)配套切割：将熔为一体的石英管送至配套切割机切除两端装夹的废料，最终制成超长厚壁石英管。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，包括底架，所述底架上设有两个可转动的卡盘装置，两个所述卡盘装置呈左右方向相对同心设置，其特征在于，两个所述卡盘装置之间分别设有两个石英喷枪装置、两个石墨滚轮装置；

所述底架上设有两个丝杠装置，每个所述丝杠装置长度方向为所述底架的左右方向，两个所述丝杠装置沿前后方向并排设置，每个所述丝杠装置上对应设置有一个所述石英喷枪装置，每个所述丝杠装置带动对应的所述石英喷枪装置左右移动；

所述底架上设有两个升降台，每个所述升降台上对应设置有一个所述石墨滚轮装置，每个所述升降台带动对应的所述石墨滚轮装置上下移动；

所述底架上还设有真空泵。

2.如权利要求1所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，其特征在于，所述底架上设有滑轨，所述滑轨位于两个所述丝杠装置之间，两个所述卡盘装置、两个所述升降台分别与所述滑轨滑动连接。

3.如权利要求1所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，其特征在于，所述石墨滚轮装置包括滚轮支架、设置在所述滚轮支架上的两个石墨滚轮、驱动两个所述石墨滚轮转动的驱动电机，两个所述石墨滚轮沿前后方向并排设置，所述驱动电机通过传动机构分别连接两个所述石墨滚轮的滚轴，所述驱动电机带动两个所述石墨滚轮相向或相背转动；

所述石墨滚轮装置的两个所述石墨滚轮之间的中线与两个所述卡盘装置的中心成一直线。

4.如权利要求1所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，其特征在于，所述丝杠装置的丝杠两端分别通过轴承座和定位螺栓固设在所述底架上。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，其特征在于，每个所述石英喷枪装置均通过管路连接外部氢氧气供气装置，所述管路上设有供气调节阀；

所述底架上还设有用于检测所述石英喷枪装置位置的接近开关，每个所述石墨滚轮装置两侧预设距离处设有一个所述接近开关。

6.如权利要求5所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工车床，其特征在于，所述底架上还设有控制器，所述控制器的控制端分别连接所述卡盘装置的转动控制端、所述石英喷枪装置的控制端、所述石墨滚轮装置的控制端、所述丝杠装置的控制端、所述升降台的控制端和所述真空泵的控制端；

所述控制器的信号输入端连接所述接近开关的信号输出端；

所述控制器带有用于显示参数的显示屏。

7.一种真空合成超长厚壁石英管的加工方法，采用权利要求1至6中任意一项所述的加工车床对石英管进行加工，其特征在于，加工步骤如下：

1）选取两支石英管套合一起，内层石英管单边比外层石英管长预设第一长度，将外层石英管端口与内层石英管外壁密封相连；

2）将外层石英管距离左侧端口预设第二长度处的外壁开孔与抽真空用石英管焊接；

3）将内层石英管的两头装夹在加工车床两侧的卡盘装置上，再将真空泵的工艺管与抽真空用石英管通过皮管相连接；

4）通过石英喷枪装置发出的氢氧焰加热外层石英管右侧端头，使得外层石英管达到熔融状态，使用真空泵抽取内层石英管和外层石英管夹缝间空气，石英喷枪装置从右至左移动，经过卡盘装置的不断转动和氢氧焰的不断加热，将内层石英管和外层石英管熔为一体；

所述石英喷枪装置从右至左移动过程中，当所述石英喷枪装置与石墨滚轮装置的距离为100mm时，升降台带动所述石墨滚轮装置下降，当所述石英喷枪装置离开所述石墨滚轮装置的距离为100mm时，所述升降台再带动所述石墨滚轮装置上升；

5）将熔为一体的石英管送至配套切割机切除两端装夹的废料。

8.如权利要求7所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工方法，其特征在于，步骤1）中，选取的两支石英管套合间隙单边为1mm，且内层石英管比外层石英管管壁厚。

9.如权利要求7所述的一种真空合成超长厚壁石英管的加工方法，其特征在于，步骤4）中，所述石英喷枪装置通过管路连接外部氢氧气供气装置，所述管路上设有供气调节阀，所述管路的进气口氢氧气比例为2：1，所述石英喷枪装置加热外层石英管温度为2400℃以上；

通过所述石英喷枪装置对石英管加热时，所述卡盘装置夹持内侧石英管后的转速为35r/min -70r/min。

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