CN1338345A - 割炬切割多头螺旋后分离成型的无轴螺旋加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是割炬切割多头螺旋后分离成型的无轴螺旋加工工艺,工艺步骤:选材——车削外、内圆——在两端刻起止线——钻削各头螺旋起点的定位孔——割制螺旋线——切除无螺旋的管端——逐圈旋转分离。优点:设备简单,不需要卷绕机和拉伸机,不需要加热炉;装机容量小,能耗低,投资小,上马快,尺寸、形状精度高,不可能产生外拉内挤的现象,更不会产生折皱,材料利用率高,除割缝外,无边角余料,切割成本低。

Description

割炬切割多头螺旋后分离成型的无轴螺旋加工工艺

本发明涉及的是一种割炬切割多头螺旋后分离成型的无轴螺旋加工新工艺，属于机械制造技术领域。

现有的无轴螺旋的构造，如图1所示，在当螺旋高度大时，为解决成型困难，其螺旋是由内、外两层螺旋组合，接合面是焊接而成，其断面形状如图2所示；由于无轴螺旋较长，国外可达30m甚至更长，都是分段成型后对焊拼接，成型方法可归纳为如下三种，其一，按螺旋弹簧的方法制造，工艺线路大致如下：坯料(扁材)——冷卷绕——冷拉定型(保证要求的导程)，此工艺要求具有输出扭矩较大的冷卷机和冷拉定型设备，工装如心棒、压轮等随螺旋尺寸而变；由于卷绕时坯料外侧(螺旋外缘)受拉而内侧受压，卷绕后其断面变梯形，如螺旋断面高度大，内侧材料积聚过多会产生折皱，形状误差大。其二，加热成型法，工艺线路如下：坯料加热软化——热卷绕——升温拉伸定型——车削内、外圆(如断面为阶梯形，内圆必须车削)，此工艺中的用热卷绕机的输出扭矩较小；卷绕和拉伸均要求具有温控加热炉，能量消耗大，用地面积大；工作环境恶劣；内侧材料积聚过多会产生折皱，形状误差大；工装如心棒、压轮等随螺旋尺寸而变；焊后还需车削外、内(必要时)圆。其三，逐圈焊接拉伸定型法，工艺线路如下：坯料(一组在板材上割制的圆环)——割断并使断口错开(形成开口环)——相邻开口环首尾对焊——局部加热拉伸定型——外、内(必要时)圆车削，此方法虽无需卷绕机，卷前也不加热，但它的边角余料多，材料利用率低，材料如不锈钢则成本更高；一圈有一条对接焊缝，施焊量大，要求高；焊后还需车削外、内(必要时)圆。

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种新的无轴螺旋制造工艺，利用等离子切割机、氧乙炔焰割炬(根据材质定，不锈钢必须用前者)在坯料(厚壁管)上切割多头螺旋线，切完后逐圈旋转分离，具有设备简单、尺寸形状精度高、材料利用率高、成本低等特点。

本发明的技术解决方案：

工艺步骤包括：

1、选材：根据螺旋的内、外径和材质，选择同材质并略留加工余量的厚壁无缝管，长1.5m左右；

2、车削外圆、内圆(单层螺旋，可不加工)；

3、按螺旋的导程H、螺旋的厚度B、割缝宽度S决定多头螺旋的头数N：

            N＝H/(B＋S)

式中：S——对于氧乙炔焰S＝5；等离子S＝4

4、在距两端面20-30mm处刻线以限定割制螺旋的起止点，这样做亦可防止成型过程中已割制的螺旋因热变形后松散；

5、按螺旋头数N在一端刻线上钻削直径略大于S的均布通孔N个，以决定各圈螺旋的起始点：

6、在专用设备上割制多头螺旋，割制时应尽量做到发热量和散热量平衡；

7、按两端刻线切除无螺旋部分；

8、逐圈旋转分离成形的螺旋。

由此，一根无缝管材就成了N根无轴螺旋了！

简明的工艺线路如下：

车削外、内圆——在两端刻起止线——钻削各头螺旋起点的定位孔——割制螺旋线——切除无螺旋的管端——旋转分离

本发明的优点：

1、设备简单：不需要卷绕机和拉伸机，不需要加热炉；装机容量小，能耗低。只要保证螺旋运动，管坯每转一转，割炬沿管轴移动一个导程，无切削力，所以专用设备的扭矩小、功率小；只需对现有的普通车床略加改造即可应用；通过变更挂轮系统的速比即可造出不同导程的螺旋，因而投资小，上马快。

2、尺寸、形状精度高：导程比拉伸法精度高，这是由于切割前车削比成型后加工外、内圆精度高而且方便；螺旋面比原有各种工艺准确，不可能产生外拉内挤的现象，更不会产生折皱。

3、材料利用率高，除割缝外，无边角余料。

4、用氧乙炔焰切割成本最低，对于不锈钢则必须采用等离子切割，该设备工作电流大(达70A)，成本虽高一些，根据本工艺的特点，仍然是一种比较好的加工方法。

附图1是现有的无轴螺旋的构造示意图，

附图2是现有的双层无轴螺旋的构造断面形状示意图。

实施例  利用普通车床割削无轴螺旋

无轴螺旋尺寸及加工要求：

外圆：φ215-0.540mm，内圆：φ115＋0.460mm，光洁度均为25；导程：130mm，厚度：15mm，总长：5000mm，材质：Q235-A

加工步骤：

选用留有加工余量而尺寸接近螺旋要求的Q235-A厚壁无缝管，长1.2m；

按要求在普通车床上加工外圆、内圆并在管坯距两端30mm处车深约1mm的刻线；

按螺旋的导程H、螺旋的厚度B、割缝宽度S决定多头螺旋的头数N：N＝H/(B＋S)＝130/(15＋5)＝6.5，不是整数应对尺寸微调，取H＝132、B＝17，则取N＝6头。按螺旋头数6在一端刻线上钻削φ5.2mm，均布通孔6个，用氧乙炔焰从它定位的孔为起点，先后割制螺旋线，

冷却后切除无螺旋部分；逐圈旋转分离成形的无轴螺旋6根。一根无缝管材就成了6根无轴螺旋了。

材质碳钢，用氧乙炔焰，(而不锈钢则必须用等离子切割机)。

由于火焰切割不存在切削力，只要保证管坯转动一圈割炬沿管轴线直线移动一个导程，所以实现这种运动的设备是比较简单的，用尺寸合适的普通车床改造。考虑到切割时热量较大，应在卡盘端设置隔热和在管段部位设置散热装置；同时，为适应螺旋壁厚和材质的差别，切割速度应能无级调节；由于无切削力，设备的驱动功率较小，用小容量调频电源实现无级调速既方便又经济。

管坯：采用厚壁无缝钢管。

Claims (1)

1、割炬切割多头螺旋后分离成型的无轴螺旋加工工艺，其特征是它的工艺步骤分：

(1)选材：根据螺旋的内、外径和材质，选择同材质并略留加工余量的厚壁无缝管，长1.5m左右；

(2)车削外圆、内圆(单层螺旋，可不加工)；

(3)按螺旋的导程H、螺旋的厚度B、割缝宽度S决定多头螺旋的头数N：

            N＝H/(B＋S)

式中：S——对于氧乙炔焰S＝5；等离子S＝4

(4)在距两端面20-30mm处刻线以限定割制螺旋的起止点，

(5)按螺旋头数N在一端刻线上钻削直径略大于S的均布通孔N个，以决定各圈螺旋的起始点：

(6)在专用设备上割制多头螺旋，割制时应尽量做到发热量和散热量平衡；

(7)按两端刻线切除无螺旋部分；

(8)逐圈旋转分离成形的螺旋。

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