CN207027907U - 石墨坩埚加工用机床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种石墨坩埚加工用机床,具有按轴向依次设置的刀具座、圆柱壳状刀盘、石墨支承座、石墨旋转驱动机构。刀具座固定连接着圆柱壳状刀盘,圆柱壳状刀盘可以沿着轴向轨道前进或后退,石墨旋转驱动机构夹持并能驱动圆柱状石墨围绕轴心旋转。圆柱壳状刀盘的外壳中具有一个平行于中心轴的通道,通道中埋设有刀具连杆,刀具连杆的前端连接有特制铣刀。本实用新型生产的坩埚机械强度高,防渗漏效果好,加工成型速度快,成型效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石墨制品的机加工设备。
背景技术
由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖、坩埚、铸模等。石墨坩埚具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定,高温下良好的热震稳定性和优良的传导性,所以石墨坩埚及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。传统石墨坩埚的制造方法是以结晶形天然石墨为主体原料,可塑性耐火粘土作粘结剂, 经与不同类型熟料配合震动模压后烧制而成,工艺比较简单,但组织结构松散,品质较差。
专利申请号为2011102613105的发明提供了一种石墨坩埚,主要由石墨座砖及其上面的石墨侧壁组成,石墨座砖为整体结构,石墨侧壁由若干层石墨砖砌筑而成,石墨砖前后相对面设计成曲面且曲度相同,上下层石墨砖交错砌筑。该发明的坩埚为分体结构,密封性和耐渗透压较低。
专利申请号为2012103930060的发明公开了一种石墨坩埚的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:a、在容器中加入重量百分含量为40-50%的天然石墨、重量百分含量为9-15%金属硅、重量百分含量为30-40%的石油焦颗粒,搅拌,再向容器中加入重量百分含量为8-15%的酚醛树脂;b、继续搅拌,采用压力成型机成型;c、将成型后的坩埚生坯焙烧,控制焙烧时间为10-20h,得焙烧品坩埚;该产品制造工艺比较复杂,需要配套的模具和较较高的成型温度、成型压力,制造成本较高。
发明内容
实用新型目的:
克服传统石墨坩埚制造组织松散体密度低的缺点,提供一种通过采用圆柱状石墨进行机械加工而获得的整体结构的高品质石墨坩埚加工用机床。
技术方案:
本实用新型提供的石墨坩埚加工用机床,在机床底座上具有按轴向(以圆柱状石墨加工放置时的基本成水平的中心轴轴向为依据)依次设置的刀具座、圆柱壳状刀盘、石墨支承座、石墨旋转驱动机构。加工石墨坩埚的原材料采用的是通过挤压成型、尚未烧结的圆柱状石墨(石墨干坯,容易切削塑形和保持一定强度韧性)。
石墨支承座上安放圆柱状石墨,石墨旋转驱动机构夹持并能驱动圆柱状石墨围绕中心轴旋转。
刀具座固定连接着圆柱壳状刀盘,并保证圆柱壳状刀盘的中心轴基本与圆柱状石墨中心轴在一条直线上,圆柱壳状刀盘能够沿着中心轴向轨道前进或后退,以保证刀具在加工时前后移动。
石墨支承座上优选具有四只可转动的轴承,辅助圆柱状石墨旋转,增加稳定性,减少旋转阻力。
圆柱壳状刀盘能够从端面开始切削石墨,其外壳中具有一个平行于中心轴的通道,通道中埋设有刀具连杆。刀具连杆的尾端与刀具座硬性连接,刀具连杆的前端连接有伸出圆柱壳状刀盘的特制铣刀。特制铣刀能够接触圆柱状石墨端面,在石墨旋转驱动机构驱动圆柱状石墨旋转时,圆柱壳状刀盘沿着轴向轨道前进,特制铣刀能够从石墨的一个端面至内部对石墨进行切削,在石墨内部削出一个圆柱壳形空洞,留下圆柱状外壁和中间的芯部。
所述的特制铣刀具有圆弧形刀身(与圆柱壳状刀盘具有基本相同的弧度),刀身与刀具连杆连接处为可控制转动角度的活动连接形式;刀身与刀具连杆连接处优选为梅花型连接形式(梅花型连接,受力对称均匀),刀身的另一端固定连接有铣削刀头。
本实用新型中,刀具连杆的尾端能够由刀具座上的传动机构驱动引起转动。当切削圆柱形空洞到设计的深度时,传动机构驱动刀具连杆转动(未到设计的深度时,刀具连杆不转动,保证切削出正宗的圆柱柱面),刀具连杆引起特制铣刀围绕着连接处转动,使得特制铣刀的刀头由圆柱壳状刀盘所在圆周向中心轴方向逐渐移动,在圆柱状石墨旋转时继续切削石墨的径向部分,在圆柱形空洞的尾部形成一个圆柱的端面或者圆台台面(此时,在周向切削石墨的同时,圆柱壳状刀盘沿着轴向轨道继续缓慢前进一小段,这样可以获得梯形截面底部—圆台形凸出底部的石墨坩埚,便于使用时盛放液态物料)的切削轨迹。切断时,切断刀向中心轴线处慢慢移动,直至切断。
所述的铣削刀头优选具有双向刀刃(轴向,切削圆柱壳形空洞;径向,切削坩埚的底部),每个方向的刀刃切削石墨的不同部位,保证刀具在合适的方向发力,提高切削效率的同时,减少刀刃损伤,延长刀具使用寿命。
本实用新型中,可以在上述切削轨迹接近轴心线,至圆柱状石墨半径的1/4-1/10时,利用石墨芯部自身的重量,使得芯部从外壁上断裂掉下,完成石墨坩埚的切削过程。所以断面留有凹凸不平的断裂处。
石墨芯部实现与外壁部分的分离,外壁部分形成石墨坩埚毛坯,芯部另行取出。芯部断裂处的表面虽然有些凹凸不平,但是不影响外壁部分作为坩埚使用,而且也可以通过后续的精细加工,使得坩埚的内表面光滑平整。
该断裂过程,可以使得外壁和芯部快速分离,提高制造效率,而且可以避免特制铣刀的刀身形成过大的悬臂梁负荷力矩,减小刀具断裂或者切削功率过大电机过热的危险。
石墨坩埚毛坯制成后,送入烧结炉进行热处理,获得物理和化学性能稳定的石墨坩埚成品坯料。
有益效果:
本实用新型的石墨坩埚为整体结构,在挤压成型的石墨坯料基础上进行加工,无需复杂的前期烧制定型的生产工艺,而在制成坩埚毛坯后再进行烧结定型,所获得的成品机械强度高。而且本加工设备对坩埚的加工精度较高,坩埚壁面为标准的圆柱面,底部(即芯部尾端)能够形成圆柱状端面或者圆台面的坩埚底。坩埚内表面基本平滑而致密,盛放的高温液体物料不会渗漏出去。加工成型速度较快,尤其是芯部自由丢落,提高了成型效率,又不影响坩埚的多种用途。
附图说明
图1是本实用新型的一种立体结构示意图;
图2是本实用新型的一种刀具的剖面结构示意图;
图3是采用本实用新型切削去除的一种石墨坩埚芯部的剖面示意图;
图4是采用本实用新型切削去除的另一种石墨坩埚芯部的剖面示意图;
图中,1- 底座、2-石墨支承座、3夹持驱动部件(石墨卡盘)、4-传动机构、5-圆柱状石墨、6-特制铣刀、7-圆柱壳状刀筒、8--通道(内置刀具连杆)、9-刀具连杆驱动机构、10-刀具座移动机构、60-连接孔、61-圆弧形刀身、62-刀头、70-石墨芯部端面、71-石墨芯部柱面、72-石墨芯部圆台面(切断面)、73-断裂处。
具体实施方式
如附图1所示的石墨坩埚制造机床,在机床底座上具有按轴向依次设置的刀具座、圆柱壳状刀盘、石墨支承座、石墨旋转驱动机构;石墨支承座上具有四只可转动的轴承,其上安放圆柱状石墨;石墨旋转驱动机构夹持并能驱动圆柱状石墨围绕中心轴旋转;刀具座固定连接着圆柱壳状刀盘,能够从端面开始切削石墨,并保证圆柱壳状刀盘的中心轴基本与圆柱状石墨中心轴在一条直线上,圆柱壳状刀盘能够沿着中心轴向轨道前进或后退,以保证刀具在加工时前后移动。
圆柱壳状刀盘的外壳中具有一个平行于中心轴的通道,通道中埋设有刀具连杆;刀具连杆的尾端与刀具座硬性连接,刀具连杆的前端连接有伸出圆柱壳状刀盘的特制铣刀。如图2所示,所述的特制铣刀具有圆弧形刀身,刀身与刀具连杆连接处为梅花型连接,刀身的另一端固定连接有铣削刀头。
刀具连杆的尾端能够由刀具座上的传动机构驱动引起转动,引起特制铣刀围绕着连接处转动,使得特制铣刀的刀头由圆柱壳状刀盘所在圆周向中心轴方向逐渐移动,在圆柱状石墨旋转时继续切削石墨的径向部分,在圆柱形空洞的尾部形成一个端面。
在上述切削轨迹接近轴心线,至圆柱状石墨半径的1/5-1/8时,利用石墨芯部自身的重量,使得芯部从外壁上断裂掉下,如图3所示,完成石墨坩埚的切削过程。
Claims (5)
1.一种石墨坩埚加工用机床,在机床底座上具有按轴向依次设置的刀具座、圆柱壳状刀盘、石墨支承座、石墨旋转驱动机构;其特征在于:
石墨支承座上安放着圆柱状石墨,石墨旋转驱动机构夹持着并能驱动圆柱状石墨围绕中心轴旋转;
刀具座固定连接着圆柱壳状刀盘,并保证圆柱壳状刀盘的中心轴基本与圆柱状石墨中心轴在一条直线上,圆柱壳状刀盘能够沿着中心轴向轨道前进或后退。
2.如权利要求1所述的石墨坩埚加工用机床,其特征在于:石墨支承座上具有四只可转动的轴承。
3.如权利要求1所述的石墨坩埚加工用机床,其特征在于:圆柱壳状刀盘的外壳中具有一个平行于中心轴的通道,通道中埋设有刀具连杆;刀具连杆的尾端与刀具座硬性连接,刀具连杆的前端连接有伸出圆柱壳状刀盘的特制铣刀。
4.如权利要求3所述的石墨坩埚加工用机床,其特征在于:所述的特制铣刀具有圆弧形刀身,刀身与刀具连杆连接处为可控制转动角度的活动连接形式,刀身的另一端固定连接有铣削刀头。
5.如权利要求1所述的石墨坩埚加工用机床,其特征在于:刀具连杆的尾端能够由刀具座上的传动机构驱动引起转动,引起特制铣刀围绕着连接处转动,使得特制铣刀的刀头由圆柱壳状刀盘所在圆周向中心轴方向逐渐移动。
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