CN117139655B - 一种可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主轴车削技术领域，具体为一种可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法，包括固定于工业轴表面磨损处的一对支撑组、设置于一对支撑组顶部之间的驱刀组、悬置于驱刀组下方的一对传动组以及设置于传动组下端之间的一对车刀组，一对所述车刀组位于工业轴径向两侧且对称设置。本发明解决了石油化工企业大尺寸轴现场维修的问题，这类设备上的轴因无法拆卸下来维修导致维修时间、空间都很紧张；本发明所述可拆卸机床分为几个部分装箱物流至工业现场，等于把加工车间搬到现场，通过短时间内组装施工，方便地将整机安装在工业轴上，便捷有效的解决机床现场无法拆卸轴而维修的难题。

Description

一种可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法

技术领域

本发明涉及主轴车削技术领域，具体为一种可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法。

背景技术

针对核电、炼油、石油化工、港口等领域等工业现场维护中，现场大型设备现场大型设备上的轴，由于长时间在载重大、潮湿、腐蚀环境下工作容易磨损，且其无法拆卸，需要现场修复。之前此种维修传统方法手工维修，存在效率低，劳动强度大、维修成本高、周期长等严重问题，尤其很多维修场合维修精度不能满足，为企业生产维护带来很大的困难和经济压力。因此，亟需一种在工业轴上可拆卸式加工机床以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可拆卸式结构的工业轴加工机床，包括固定于工业轴表面磨损处的一对支撑组、设置于一对支撑组顶部之间的驱刀组、悬置于驱刀组下方的一对传动组以及设置于传动组下端之间的一对车刀组，一对所述车刀组位于工业轴径向两侧且对称设置；

所述支撑组包括撑座、悬挂于撑座下方并兜住工业轴的托带以及固定于撑座顶面上的撑架；所述撑座呈长方体空腔结构且其底面开口，所述撑座内腔对称转动连接有用于贴合工业轴顶部的一对撑块；所述驱刀组包括插接于一对撑架之间转轴以及与转轴同轴连接的减速电机；

所述传动组包括一对套设于转轴上的主动链轮、与主动链轮啮合的链条、与工业轴套设并与链条啮合的从动链轮以及与工业轴套接并用于径向支撑从动链轮的定向圈；

所述车刀组包括立于工业轴表面的刀架、引导刀架横向运动的双螺旋杆、用于驱动双螺旋杆旋转的电机组以及为电机组实时供电的导电环。

作为本技术方案的进一步改进，所述撑座的底部两侧面均对称开设有呈横向的滑槽，一对所述撑块呈扇形块结构且两者圆心轴端通过销钉连接，此销钉贯穿撑座且位于一对滑槽之间。

作为本技术方案的进一步改进，所述撑块的侧面开设有呈斜向上的变向槽，所述变向槽的低端靠近撑块的圆心轴端，且其高端延伸至撑块上拐角处，不同侧的两个所述滑槽之间插接有螺栓且螺栓螺纹连接有螺母，此螺栓与变向槽插接滑动。

作为本技术方案的进一步改进，所述撑座前后两侧焊接有托块，所述托块中线上开设有通槽，所述托带为双股带且其两端通过销钉连接有吊块，所述吊块的顶面焊接有螺纹杆，所述螺纹杆与托块的通槽插接并螺纹连接有螺母。

作为本技术方案的进一步改进，所述撑架的竖向中线处开设有轴槽，所述转轴与轴槽插接，所述撑架两侧卡接有与转轴套接的夹轴块，所述撑架的侧面且位于轴槽横向两侧对称开设有固定槽，所述减速电机的输出轴端焊接有与固定槽插接的固定杆，所述固定杆的外端套接有固定环。

作为本技术方案的进一步改进，所述主动链轮的凸台顶面呈贯穿式螺纹连接有内六角螺栓，一对从动链轮之间等间距焊接有若干连接杆，所述从动链轮的内径大于工业轴外径；所述定向圈由若干弧形环呈首尾交替组合而成，所述弧形环采用弹簧钢制成空腔结构且其一端焊接有连接环，相邻两个弧形环之间通过连接环插接而连接，所述弧形环的外侧面中部焊接有用于径向支顶从动链轮的定向杆。

作为本技术方案的进一步改进，所述从动链轮内边缘的外侧面焊接有定向轨，所述定向轨的内部横截面呈T型空腔结构，所述定向杆的外部套设有定向套，所述定向套的外侧面呈贯穿式螺纹连接有螺栓，所述定向套的内侧面设有与定向轨内腔滑动连接的滑块。

作为本技术方案的进一步改进，所述从动链轮的内壁且位于一对连接杆之间焊接有套环，所述双螺旋杆与一对套环套接，每对套环的上方焊接有导杆，所述刀架的底部通过螺栓固定连接有车刀，所述双螺旋杆外部套设有滚珠滑块，所述刀架与滚珠滑块插接配合，所述导杆贯穿滚珠滑块顶部并可滑动。

作为本技术方案的进一步改进，所述电机组由两个伺服电机和编码器组成，伺服电机的输出轴套接有带轮和皮带，且皮带与双螺旋杆套设，所述电机组中部延伸出正负极端且均连接有碳刷，所述导电环为两个且通过导线连接外部电源，所述导电环的上半部卡接有吊架，所述电机组外壁焊接有套筒，所述套筒与连接杆紧密套接。

本发明还提供一种可拆卸式结构的工业轴加工方法，包括以下步骤：

S1、先将驱刀组的转轴从右至左依次穿过撑架、两个主动链轮、吊架和撑架，套接于一对撑架之间，并固定且同轴连接安装上减速电机；

S2、接着将已组装呈整体的从动链轮和车刀组挂在链条下部；

S3、再整体将上述结构移到工业轴上，并将从动链轮套设于轴体的磨损处外部；

S4、再将托带兜在工业轴底部，并与撑座通过螺母预紧在工业轴外部；

S5、接着同时启动减速电机和电机组，经链条的从动而带动从动链轮和车刀组整体围绕工业轴旋转，与此同时，电机组驱动双螺旋杆旋转，而带动滚珠滑块推着刀架进行往复车削运动，直至车削掉磨损面。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法，通过设置的支撑组立于工业轴上作为固定基础，并在其顶部设置驱刀组，在驱刀组下方设置带动车刀组旋转车削工业轴的传动组，同时启动减速电机和电机组，经链条的从动而带动从动链轮和车刀组整体围绕工业轴旋转，与此同时，电机组驱动双螺旋杆旋转，而带动滚珠滑块推着刀架进行往复车削运动；此整体可拆卸可快速组装到工业轴上对其磨损处进行修复，节省待维修大型设备拆卸时间、减轻劳动强度；尤其是便携和可订制的结构，利用现场有限空间降低成本以及减少停机时间。

2、该可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法，通过在撑座底部内设置的一对可调整角度的撑块，而根据工业轴的直径能调整撑块与其接触的面积，保证撑座稳定支撑于不同直径的工业轴上。

3、该可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法，通过设置的导电环，其为电机组通过电源，而解决电机组自身旋转绕线的问题，保证刀架获得足够的电力驱动，进而完成车削运动。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明的整体组装结构示意图；

图2为本发明图1的侧视图；

图3为本发明图1的主视图；

图4为本发明的传动组装配结构示意图；

图5为本发明图4的侧视图；

图6为本发明的支撑组装配结构示意图；

图7为本发明图6的侧视图；

图8为本发明的车刀组装配结构示意图；

图9为本发明图8的侧视图；

图10为本发明的支撑组局部拆分图；

图11为本发明的撑座的局部拆分图；

图12为本发明的吊带的结构示意图；

图13为本发明的传动组的局部拆分图；

图14为本发明的定向圈装配结构示意图；

图15为本发明的导电环装配结构示意图；

图16为本发明的车刀组局部装配结构示意图。

图中各个标号意义为：

100、支撑组；110、撑座；1101、滑槽；111、撑块；1111、变向槽；112、托块；120、托带；121、螺纹杆；122、吊块；130、撑架；131、轴槽；132、固定槽；

200、驱刀组；210、转轴；220、减速电机；221、固定杆；222、固定环；230、夹轴块；

300、传动组；310、主动链轮；320、链条；330、从动链轮；331、连接杆；332、定向轨；333、套环；334、导杆；340、定向圈；341、弧形环；3411、连接环；342、定向杆；343、定向套；344、滑块；

400、车刀组；410、刀架；411、滚珠滑块；420、双螺旋杆；430、电机组；431、带轮；432、碳刷；433、套筒；440、导电环；441、吊架；442、吊杆。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。术语“安装”、“连接”应做广义理解，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

本文所使用的术语“中心轴”、“竖向”、“水平”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件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。此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-图16所示，本发明提供一种可拆卸式结构的工业轴加工机床及其加工方法，包括固定于工业轴表面磨损处的一对支撑组100、设置于一对支撑组100顶部之间的驱刀组200、悬置于驱刀组200下方的一对传动组300以及设置于传动组300下端之间的一对车刀组400，一对车刀组400位于工业轴径向两侧且对称设置。

进一步的，支撑组100包括撑座110、悬挂于撑座110下方并兜住工业轴的托带120以及固定于撑座110顶面上的撑架130；即通过撑座110和托带120共同夹紧工业轴，而使撑架130稳定直立，形成稳定的放置基础；

撑座110呈长方体空腔结构且其底面开口，撑座110内腔对称转动连接有用于贴合工业轴顶部的一对撑块111；即通过一对撑块111露出撑座110顶部而大面积贴合工业轴，使得撑座110进一步立稳；

驱刀组200包括插接于一对撑架130之间转轴210以及与转轴210同轴连接的减速电机220；

进一步的，传动组300包括一对套设于转轴210上的主动链轮310、与主动链轮310啮合的链条320、与工业轴套设并与链条320啮合的从动链轮330以及与工业轴套接并用于径向支撑从动链轮330的定向圈340；通过减速电机220驱动转轴210旋转而带动主动链轮310旋转，经链条320带动从动链轮330旋转；定向圈340箍紧于工业轴外壁而保证从动链轮330旋转时与工业轴保持同轴稳定。

进一步的，车刀组400包括立于工业轴表面的刀架410、引导刀架410横向运动的双螺旋杆420、用于驱动双螺旋杆420旋转的电机组430以及为电机组430实时供电的导电环440；外接导电环440电源通电，启动电机组430驱动双螺旋杆420旋转，而带动刀架410沿杆中轴线往复车削工业轴表面。

具体的，撑座110的底部两侧面均对称开设有呈横向的滑槽1101，一对撑块111呈扇形块结构且两者圆心轴端通过销钉连接，此销钉贯穿撑座110且位于一对滑槽1101之间，使得撑块111在撑座110空腔内旋转隐藏或外露；

撑块111的侧面开设有呈斜向上的变向槽1111，变向槽1111的低端靠近撑块111的圆心轴端，且其高端延伸至撑块111上拐角处，不同侧的两个滑槽1101之间插接有螺栓且螺栓螺纹连接有螺母，此螺栓与变向槽1111插接滑动；通过横向移动螺栓而会带动撑块111翻转，再旋紧螺母即可定位撑块111角度，使其保持与工业轴顶面接触形成支撑。

进一步的，撑座110前后两侧焊接有托块112，托块112中线上开设有通槽，托带120为双股带且其两端通过销钉连接有吊块122，托带120采用尼龙带制成，其坚韧耐用；吊块122的顶面焊接有螺纹杆121，螺纹杆121与托块112的通槽插接并螺纹连接有螺母；通过旋转螺母被限位于托块112上，而带动螺纹杆121上移，即托带120得以配合撑座110压紧工业轴顶部而共同夹紧工业轴，使得撑架130稳定，可作支撑转轴210和主动链轮310的平台。

进一步的，撑架130的竖向中线处开设有轴槽131，转轴210与轴槽131插接，使得转轴210能带动主动链轮310上下调整高度，使得两个刀架410同时抵触工业轴，而保证从动链轮330与工业轴同轴，利于后续旋转车削；

撑架130两侧卡接有与转轴210套接的夹轴块230，用于限位转轴210的位置；撑架130的侧面且位于轴槽131横向两侧对称开设有固定槽132，每对夹轴块230的两端通过螺栓穿过固定槽132而与螺母连接固定；减速电机220的输出轴端焊接有与固定槽132插接的固定杆221，固定杆221的外端套接有固定环222，固定杆221露出固定环222的外端螺纹连接有螺母，以此将固定环222压紧于撑架130上，即稳定安装减速电机220。

值得说明的是，主动链轮310的凸台顶面呈贯穿式螺纹连接有内六角螺栓，通过旋紧此内六角螺栓抵紧转轴210，而使主动链轮310随转轴210同步旋转；一对从动链轮330之间等间距焊接有若干连接杆331，使其连接呈整体使用；从动链轮330的内径大于工业轴外径，让从动链轮330安装到位；

定向圈340由若干弧形环341呈首尾交替组合而成，弧形环341采用弹簧钢制成空腔结构且其一端焊接有连接环3411，相邻两个弧形环341之间通过连接环3411插接而连接，弧形环341的外侧面中部焊接有用于径向支顶从动链轮330的定向杆342；利用定向圈340压紧于工业轴表面，反向作用到定向杆342上，而保证从动链轮330的径向不晃动。

具体的，从动链轮330内边缘的外侧面焊接有定向轨332，定向轨332的内部横截面呈T型空腔结构，定向杆342的外部套设有定向套343，定向套343的外侧面呈贯穿式螺纹连接有螺栓，即通过旋紧此螺栓挤紧定向杆342，避免弧形环341径向晃动；

定向套343的内侧面设有与定向轨332内腔滑动连接的滑块344，在定向轨332内加入润滑油，使得从动链轮330旋转时与滑块344相对滑动，不会带动定向圈340旋转，同时从动链轮330获得定向圈340的径向限位，而稳定旋转。

除此之外，从动链轮330的内壁且位于一对连接杆331之间焊接有套环333，双螺旋杆420与一对套环333套接，用于支托双螺旋杆420稳定旋转；每对套环333的上方焊接有导杆334，即焊接于一对从动链轮330的内侧面；刀架410的底部通过螺栓固定连接有车刀，双螺旋杆420外部套设有滚珠滑块411，滚珠滑块411内壁嵌设有滚珠而与双螺旋杆420的螺旋槽滚动连接，其为现有技术，在此不再赘述；

刀架410与滚珠滑块411插接配合，滚珠滑块411外侧贯穿式螺纹连接有螺栓，而压紧刀架410；刀架410外侧刻有刻度，以便精准调整其下降距离；导杆334贯穿滚珠滑块411顶部并可滑动，在导杆334的导向作用下，滚珠滑块411会随着双螺旋杆420旋转而沿其轴向往复运动。

值得注意的是，电机组430由两个伺服电机和编码器组成，编码器可以测量刀架410的位置，将其转化为数字信号，然后传输给电子控制系统；电子控制系统根据编码器的信号，控制伺服电机的转动，从而实现刀架410的位置控制；

伺服电机的输出轴套接有带轮431和皮带，且皮带与双螺旋杆420套设，电机组430中部延伸出正负极端且均连接有碳刷432，导电环440为两个且通过导线连接外部电源，以此引入正负极电源经碳刷432通电电机组430；

电机组430外壁焊接有套筒433，套筒433与连接杆331紧密套接；导电环440的上半部卡接有吊架441，吊架441顶部与转轴210套设并相对滑动，吊架441为塑料制品且其顶部内一体成型设有吊杆442，吊杆442的两端穿过轴槽131并套接有限位环，使得导电环440不随转轴210旋转而保持整体不晃动的稳定提供电力。

本发明的可拆卸式结构的工业轴加工机床的使用方法，包括以下步骤：

S1、先将驱刀组200的转轴210从右至左依次穿过撑架130、两个主动链轮310、吊架441和撑架130，套接于一对撑架130之间，并固定且同轴连接安装上减速电机220；

S2、接着将已组装呈整体的从动链轮330和车刀组400挂在链条320下部；

S3、再整体将上述结构移到工业轴上，并将从动链轮330套设于轴体的磨损处外部；

S4、再将托带120兜在工业轴底部，并与撑座110通过螺母预紧在工业轴外部；

S5、接着同时启动减速电机220和电机组430，经链条320的从动而带动从动链轮330和车刀组400整体围绕工业轴旋转，与此同时，电机组430驱动双螺旋杆420旋转，而带动滚珠滑块411推着刀架410进行往复车削运动；

在刀架410顺着双螺旋杆420移至端部时，通过停止两个电机工作，接着旋松滚珠滑块411外壁的内六角螺栓，并下移刀架410若干刻度即可旋紧；再重新启动两个电机继续驱动刀架410回程进给车削，直至车削掉磨损面。

需要说明的是，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可拆卸式结构的工业轴加工机床，其特征在于：包括固定于工业轴表面磨损处的一对支撑组（100）、设置于一对支撑组（100）顶部之间的驱刀组（200）、悬置于驱刀组（200）下方的一对传动组（300）以及设置于传动组（300）下端之间的一对车刀组（400），一对所述车刀组（400）位于工业轴径向两侧且对称设置；

所述支撑组（100）包括撑座（110）、悬挂于撑座（110）下方并兜住工业轴的托带（120）以及固定于撑座（110）顶面上的撑架（130）；所述撑座（110）呈长方体空腔结构且其底面开口，所述撑座（110）内腔对称转动连接有用于贴合工业轴顶部的一对撑块（111）；所述驱刀组（200）包括插接于一对撑架（130）之间转轴（210）以及与转轴（210）同轴连接的减速电机（220）；

所述传动组（300）包括一对套设于转轴（210）上的主动链轮（310）、与主动链轮（310）啮合的链条（320）、与工业轴套设并与链条（320）啮合的从动链轮（330）以及与工业轴套接并用于径向支撑从动链轮（330）的定向圈（340）；

所述车刀组（400）包括立于工业轴表面的刀架（410）、引导刀架（410）横向运动的双螺旋杆（420）、用于驱动双螺旋杆（420）旋转的电机组（430）以及为电机组（430）实时供电的导电环（440）；

所述撑座（110）的底部两侧面均对称开设有呈横向的滑槽（1101），一对所述撑块（111）呈扇形块结构且两者圆心轴端通过销钉连接，此销钉贯穿撑座（110）且位于一对滑槽（1101）之间；

所述撑块（111）的侧面开设有呈斜向上的变向槽（1111），所述变向槽（1111）的低端靠近撑块（111）的圆心轴端，且其高端延伸至撑块（111）上拐角处，不同侧的两个所述滑槽（1101）之间插接有螺栓且螺栓螺纹连接有螺母，此螺栓与变向槽（1111）插接滑动；

所述撑座（110）前后两侧焊接有托块（112），所述托块（112）中线上开设有通槽，所述托带（120）为双股带且其两端通过销钉连接有吊块（122），所述吊块（122）的顶面焊接有螺纹杆（121），所述螺纹杆（121）与托块（112）的通槽插接并螺纹连接有螺母；

所述主动链轮（310）的凸台顶面呈贯穿式螺纹连接有内六角螺栓，一对从动链轮（330）之间等间距焊接有若干连接杆（331），所述从动链轮（330）的内径大于工业轴外径；所述定向圈（340）由若干弧形环（341）呈首尾交替组合而成，所述弧形环（341）采用弹簧钢制成空腔结构且其一端焊接有连接环（3411），相邻两个弧形环（341）之间通过连接环（3411）插接而连接，所述弧形环（341）的外侧面中部焊接有用于径向支顶从动链轮（330）的定向杆（342）；

所述从动链轮（330）内边缘的外侧面焊接有定向轨（332），所述定向轨（332）的内部横截面呈T型空腔结构，所述定向杆（342）的外部套设有定向套（343），所述定向套（343）的外侧面呈贯穿式螺纹连接有螺栓，所述定向套（343）的内侧面设有与定向轨（332）内腔滑动连接的滑块（344）；

所述从动链轮（330）的内壁且位于一对连接杆（331）之间焊接有套环（333），所述双螺旋杆（420）与一对套环（333）套接，每对套环（333）的上方焊接有导杆（334），所述刀架（410）的底部通过螺栓固定连接有车刀，所述双螺旋杆（420）外部套设有滚珠滑块（411），所述刀架（410）与滚珠滑块（411）插接配合，所述导杆（334）贯穿滚珠滑块（411）顶部并可滑动；

所述电机组（430）由两个伺服电机和编码器组成，伺服电机的输出轴套接有带轮（431）和皮带，且皮带与双螺旋杆（420）套设，所述电机组（430）中部延伸出正负极端且均连接有碳刷（432），所述导电环（440）为两个且通过导线连接外部电源，所述导电环（440）的上半部卡接有吊架（441），所述电机组（430）外壁焊接有套筒（433），所述套筒（433）与连接杆（331）紧密套接。

2.根据权利要求1所述的可拆卸式结构的工业轴加工机床，其特征在于：所述撑架（130）的竖向中线处开设有轴槽（131），所述转轴（210）与轴槽（131）插接，所述撑架（130）两侧卡接有与转轴（210）套接的夹轴块（230），所述撑架（130）的侧面且位于轴槽（131）横向两侧对称开设有固定槽（132），所述减速电机（220）的输出轴端焊接有与固定槽（132）插接的固定杆（221），所述固定杆（221）的外端套接有固定环（222）。

3.一种可拆卸式结构的工业轴加工方法，包括权利要求2所述的可拆卸式结构的工业轴加工机床，其特征在于：包括以下步骤：

S1、先将驱刀组（200）的转轴（210）从右至左依次穿过撑架（130）、两个主动链轮（310）、吊架（441）和撑架（130），套接于一对撑架（130）之间，并固定且同轴连接安装上减速电机（220）；

S2、接着将已组装呈整体的从动链轮（330）和车刀组（400）挂在链条（320）下部；

S3、再整体将上述结构移到工业轴上，并将从动链轮（330）套设于轴体的磨损处外部；

S4、再将托带（120）兜在工业轴底部，并与撑座（110）通过螺母预紧在工业轴外部；

S5、接着同时启动减速电机（220）和电机组（430），经链条（320）的从动而带动从动链轮（330）和车刀组（400）整体围绕工业轴旋转，与此同时，电机组（430）驱动双螺旋杆（420）旋转，而带动滚珠滑块（411）推着刀架（410）进行往复车削运动，直至车削掉磨损面。