CN209021095U - 超前小导管前端缩尖全自动加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超前小导管前端缩尖全自动加工设备，包括缩管机部分、高频感应加热部分、夹持送料部分和电控部分。本超前小导管前端缩尖全自动加工设备将超前小导管的前端插入至高频加热线圈内可以实现对超前小导管的前端进行高频感应加热；夹持送料部分可以夹持着已完成前端加热的超前小导管向前移动使其前端进入缩管机部分的旋转的旋压模具内，在模具体的锥形压模面及轴向力的作用下，红热状态的超前小导管的前端发生挤压变形、在锥形压模面区域内产生缩口塑性变形形成锥形结构，制作过程中全程自动化操作，生产效率高，在实现超前小导管前端的圆锥状结构快速成型的前提下实现标准的圆锥状结构，特别适用于对超前小导管的加工制作。

Description

超前小导管前端缩尖全自动加工设备

技术领域

本实用新型涉及一种全自动加工设备，具体是一种适用于对超前小导管的前端进行缩尖加工的全自动加工设备，属于机械加工技术领域。

背景技术

超前小导管施工工艺是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。超前小导管施工工艺是稳定开挖工作面的一种非常有效的辅助施工方法，在软弱及破碎岩层施工中，超前小导管对松散岩层起到加固作用，注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。超前小导管施工过程中可采用引孔或直接顶入的方式将超前小导管插入岩层中。

超前小导管一般采用直径38～50mm的无缝钢管制作，通常超前小导管的前端是制作成约10cm长的圆锥状，尾端焊接直径6～8mm钢筋箍，距尾端100cm内不开孔、剩余部分按20～30cm梅花形布设直径6mm的溢浆孔。

目前针对超前小导管的前端进行缩尖加工的加工制作依然大量采用传统的制作方法，即将无缝钢管前端通过切割的方式去除一部分材料，然后烘烤后采用铁锤锤击方式让超前小导管前端合拢一起形成粗糙的尖形，最后用电焊点焊牢固成型。这种传统的制作方法不仅生产效率较低，而且制作成的超前小导管前端的圆锥状结构极不标准，在将超前小导管插入岩层中的过程中易造成超前小导管因受力不均发生偏移支护方向的问题，进而影响支护效果。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种超前小导管前端缩尖全自动加工设备，生产效率高，能够在实现超前小导管前端的圆锥状结构快速成型的前提下实现标准的圆锥状结构，特别适用于对超前小导管的加工制作。

为实现上述目的，本超前小导管前端缩尖全自动加工设备包括缩管机部分、高频感应加热部分、夹持送料部分和电控部分；

所述的缩管机部分包括底架和旋转模腔；旋转模腔固定安装在底架上，旋转模腔是前后方向设置的筒型结构，筒型结构内部的轴心位置安装有旋压模具和旋压模具旋转驱动，旋压模具包括模具体，模具体上设有前尖后大的锥形压模面；

所述的高频感应加热部分包括高频加热线圈，高频加热线圈的内径尺寸与超前小导管的外径尺寸间隙配合，高频加热线圈与旋转模腔同轴设置、且高频加热线圈位于旋转模腔的后方；

所述的夹持送料部分固定设置在缩管机部分的后方，夹持送料部分包括底支撑架、滑轨、移动平台、移动平台推拉部件、下夹持部件、上夹持部件和夹持控制部件；滑轨前后方向固定架设安装在底支撑架上；移动平台通过与滑轨配合的滑移机构架设安装在滑轨上；移动平台推拉部件是前后方向设置的伸缩结构，移动平台推拉部件的本体端固定安装在底支撑架上、伸缩端与移动平台固定安装连接；下夹持部件的顶平面上设有沿前后方向贯通的弧形凹槽一、且弧形凹槽一的纵截面是与超前小导管的外径尺寸配合的劣弧结构，下夹持部件的底平面固定安装在移动平台上、且弧形凹槽一与旋转模腔同轴设置；夹持控制部件是竖直设置的伸缩结构，夹持控制部件的本体端通过支撑架固定安装在移动平台上、伸缩端正对下夹持部件；上夹持部件固定安装在夹持控制部件的伸缩端底部，上夹持部件的底平面上设有沿前后方向贯通的弧形凹槽二、且弧形凹槽二的纵截面是与超前小导管的外径尺寸配合的劣弧结构，弧形凹槽二与旋转模腔同轴设置；

所述的电控部分包括控制器、高频加热控制回路、缩管机控制回路、夹持送料控制回路，控制器分别与高频加热线圈、旋压模具旋转驱动、移动平台推拉部件和夹持控制部件电连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，旋压模具的模具体包括多件沿周向均布设置的分体结构，每个分体结构上均设有部分锥形压模面、多个分体结构的部分锥形压模面共同围成整体结构的前尖后大的锥形压模面。

作为本实用新型的优选方案，模具体包括四件沿周向均布设置的分体结构。

作为本实用新型的进一步改进方案，相邻的分体结构之间设有安装间隙。

作为本实用新型的进一步改进方案，上夹持部件的弧形凹槽二和下夹持部件的弧形凹槽一的表面均设有耐磨衬垫。

作为本实用新型的进一步改进方案，底支撑架上还固定设有辅助定位圈，辅助定位圈竖直设置在高频加热线圈的正后方、且辅助定位圈与旋转模腔同轴设置，辅助定位圈的内径尺寸与超前小导管的外径尺寸间隙配合、且辅助定位圈的内径尺寸小于高频加热线圈的内径尺寸。

作为本实用新型的优选方案，夹持控制部件和移动平台推拉部件均是气缸，夹持控制部件和移动平台推拉部件分别通过气动控制阀与电控部分的控制器电连接。

与现有技术相比，本超前小导管前端缩尖全自动加工设备由于设有高频感应加热部分，因此将超前小导管的前端插入至高频加热线圈内可以实现对超前小导管的前端进行高频感应加热；由于设有缩管机部分和夹持送料部分，因此夹持送料部分可以夹持着已完成前端加热的超前小导管向前移动使其前端进入缩管机部分的旋转的旋压模具内，夹持送料部分可提供超前小导管前端在旋压模具内发生塑性变形的轴向力，在模具体的锥形压模面及轴向力的作用下，红热状态的超前小导管的前端发生挤压变形、在锥形压模面区域内产生切向拉伸的缩口塑性变形并最终形成锥形结构，制作过程中全程自动化操作，生产效率高，在实现超前小导管前端的圆锥状结构快速成型的前提下实现标准的圆锥状结构，特别适用于对超前小导管的加工制作。

附图说明

图1是本实用新型的三维结构示意图；

图2是本实用新型模具体的每个分体结构的三维结构示意图；

图3是本实用新型模具体的整体三维结构示意图。

图中：1、缩管机部分，11、旋转模腔，12、旋压模具，2、高频感应加热部分，21、高频加热线圈，3、夹持送料部分，31、底支撑架，32、滑轨，33、移动平台，34、移动平台推拉部件，35、下夹持部件，36、上夹持部件，37、夹持控制部件，38、辅助定位圈，4、电控部分，5、超前小导管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明(以下以超前小导管的前端所在方向为前方进行描述)。

如图1所示，本超前小导管前端缩尖全自动加工设备包括缩管机部分1、高频感应加热部分2、夹持送料部分3和电控部分4。

所述的缩管机部分1包括底架和旋转模腔11；旋转模腔11固定安装在底架上，旋转模腔11是前后方向设置的筒型结构，筒型结构内部的轴心位置安装有旋压模具12和旋压模具旋转驱动，旋压模具12包括模具体，模具体上设有前尖后大的锥形压模面。

所述的高频感应加热部分2包括高频加热线圈21，高频加热线圈21的内径尺寸与超前小导管5的外径尺寸间隙配合，高频加热线圈21与旋转模腔11同轴设置、且高频加热线圈21位于旋转模腔11的后方。

所述的夹持送料部分3固定设置在缩管机部分1的后方，夹持送料部分3包括底支撑架31、滑轨32、移动平台33、移动平台推拉部件34、下夹持部件35、上夹持部件36和夹持控制部件37；滑轨32前后方向固定架设安装在底支撑架31上；移动平台33通过与滑轨32配合的滑移机构架设安装在滑轨32上；移动平台推拉部件34是前后方向设置的伸缩结构，移动平台推拉部件34的本体端固定安装在底支撑架31上、伸缩端与移动平台33固定安装连接，通过控制移动平台推拉部件34的伸缩可以实现移动平台33在滑轨32上前后移动；下夹持部件35的顶平面上设有沿前后方向贯通的弧形凹槽一、且弧形凹槽一的纵截面是与超前小导管5的外径尺寸配合的劣弧结构，下夹持部件35的底平面固定安装在移动平台33上、且弧形凹槽一与旋转模腔11同轴设置；夹持控制部件37是竖直设置的伸缩结构，夹持控制部件37的本体端通过支撑架固定安装在移动平台33上、伸缩端正对下夹持部件35；上夹持部件36固定安装在夹持控制部件37的伸缩端底部，上夹持部件36的底平面上设有沿前后方向贯通的弧形凹槽二、且弧形凹槽二的纵截面是与超前小导管5的外径尺寸配合的劣弧结构，弧形凹槽二与旋转模腔11同轴设置，上夹持部件36的弧形凹槽二和下夹持部件35的弧形凹槽一可共同围成超前小导管5的夹持容纳空间，通过控制夹持控制部件37的伸缩可以实现上夹持部件36与下夹持部件35合毕夹持超前小导管5或分开松开超前小导管5。

所述的电控部分4包括控制器、高频加热控制回路、缩管机控制回路、夹持送料控制回路，控制器分别与高频加热线圈21、旋压模具旋转驱动、移动平台推拉部件34和夹持控制部件37电连接。

本超前小导管前端缩尖全自动加工设备在初始状态时，移动平台推拉部件34处于完全缩入状态、移动平台33处于滑轨32的后极限位置、夹持控制部件37处于完全缩入状态、上夹持部件36处于远离下夹持部件35的上极限位置。

对超前小导管的前端进行缩尖加工时，操作人员将超前小导管5前后方向架设在下夹持部件35的弧形凹槽一内、并将超前小导管5的前端插入至高频加热线圈21内；启动高频加热控制回路后，控制器即控制高频加热线圈21通电对超前小导管5的前端进行高频感应加热，至设定时间后控制器控制高频加热线圈21断电，此时超前小导管5的前端即被加热至红热状态；启动缩管机控制回路后，控制器即控制旋压模具旋转驱动动作带动旋压模具12旋转；启动夹持送料控制回路后，控制器首先控制夹持控制部件37伸出至设定距离、上夹持部件36即与下夹持部件35合毕呈夹持超前小导管5的状态，然后控制器再控制移动平台推拉部件34伸出、移动平台33即通过上夹持部件36和下夹持部件35载着已完成前端加热的超前小导管5向前移动，已完成前端加热的超前小导管5前移过程中插入旋转模腔11内的模具体内，移动平台推拉部件34继续伸出对已完成前端加热的超前小导管5施加轴向方向的推力，已完成前端加热的超前小导管5的红热状态的前端即在此轴向推力及旋压模具12的旋转力作用下进入模具体的锥形压模面发生挤压变形、在锥形压模面区域内产生切向拉伸的缩口塑性变形并最终形成锥形结构，至设定时间完成成型后控制器控制夹持控制部件37缩入至初始状态、移动平台33即载着已成型的超前小导管5向后移动至初始位置，然后控制器控制夹持控制部件37缩入至初始状态、上夹持部件36即与下夹持部件35分离呈松开已成型的超前小导管5的状态，操作人员将已成型的超前小导管5取下即可。制作过程中全程自动化操作，生产效率高。

考虑到超前小导管前端尖型特点、且锥度比较大，因此实现旋压模具12对超前小导管5前端的更好的成型效果，作为本实用新型的进一步改进方案，如图3所示，旋压模具12的模具体包括多件沿周向均布设置的分体结构，如图2所示，每个分体结构上均设有部分锥形压模面、多个分体结构的部分锥形压模面共同围成整体结构的前尖后大的锥形压模面。

模具体的多件分体结构可以采用沿周向均布设置的三件，也可以采用沿周向均布设置的四件，由于四件分体结构的中心角均为90°、更便于加工制作，因此优选四件分体结构，即，作为本实用新型的优选方案，模具体包括四件沿周向均布设置的分体结构。

由于高频加热后呈红热状态的超前小导管5的前端在挤压变形过程中其表面的氧化皮会出现脱落的情况，因此为了便于氧化皮的脱落、避免氧化皮附着在锥形压模面上影响成型后的锥形表面质量，作为本实用新型的进一步改进方案，相邻的分体结构之间设有安装间隙。间隙的设置不仅可以确保模具运动量、防止模具受热变形，而且便于氧化皮的排泄。

试验结果表明轴向推力小于800N时缩管效果不好，超前小导管5的前端无法闭合，形成不了尖锥形形状。超前小导管5的红热状态的前端在轴向推力及旋压模具12的旋转力作用下进入模具体的锥形压模面发生挤压变形的过程中，为了能够实现提供足够的轴向推力、且实现避免过大的轴向推力造成模具体或移动平台推拉部件34的损坏，作为本实用新型的进一步改进方案，上夹持部件36的弧形凹槽二和下夹持部件35的弧形凹槽一的表面均设有耐磨衬垫。合理控制夹持控制部件37的伸缩量可以实现合理控制夹持力的大小、合理控制移动平台推拉部件34的伸缩输入动力可以实现合理控制轴向推力的大小，即，当已完成前端加热的超前小导管5前移插入旋转模腔11内的模具体内时，移动平台推拉部件34的伸缩输入动力继续推动移动平台33前移的过程中一方面夹持控制部件37提供的适当夹持力可以实现维持红热状态的超前小导管5的前端塑性变形需要的轴向力，另一方面，多余的轴向力可被上夹持部件36的弧形凹槽二和下夹持部件35的弧形凹槽一沿超前小导管5的表面进行摩擦滑移的摩擦滑移力抵消，而耐磨衬垫可以防止上夹持部件36和下夹持部件35的损伤，进而实现避免过大的轴向推力造成模具体及移动平台推拉部件34的损坏。

在将超前小导管5的前端插入至高频加热线圈21内的过程中，为了避免超前小导管5的前端碰触高频加热线圈21的内表面、进而造成高频加热线圈21损伤，作为本实用新型的进一步改进方案，底支撑架31上还固定设有辅助定位圈38，辅助定位圈38竖直设置在高频加热线圈21的正后方、且辅助定位圈38与旋转模腔11同轴设置，辅助定位圈38的内径尺寸与超前小导管5的外径尺寸间隙配合、且辅助定位圈38的内径尺寸小于高频加热线圈21的内径尺寸。先将超前小导管5的前端穿过辅助定位圈38、再插入至高频加热线圈21内，辅助定位圈38即可防止超前小导管5的前端碰触高频加热线圈21的内表面。

夹持控制部件37和移动平台推拉部件34可以采用液压缸结构，也可以采用气缸结构，由于生产车间压力气源丰富，且气动控制反应速度较快、生产效率较高，因此优选气动结构，即，作为本实用新型的优选方案，夹持控制部件37和移动平台推拉部件34均是气缸，夹持控制部件37和移动平台推拉部件34分别通过气动控制阀与电控部分4的控制器电连接。

Claims (7)

1.一种超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，包括缩管机部分(1)、高频感应加热部分(2)、夹持送料部分(3)和电控部分(4)；

所述的缩管机部分(1)包括底架和旋转模腔(11)；旋转模腔(11)固定安装在底架上，旋转模腔(11)是前后方向设置的筒型结构，筒型结构内部的轴心位置安装有旋压模具(12)和旋压模具旋转驱动，旋压模具(12)包括模具体，模具体上设有前尖后大的锥形压模面；

所述的高频感应加热部分(2)包括高频加热线圈(21)，高频加热线圈(21)的内径尺寸与超前小导管(5)的外径尺寸间隙配合，高频加热线圈(21)与旋转模腔(11)同轴设置、且高频加热线圈(21)位于旋转模腔(11)的后方；

所述的夹持送料部分(3)固定设置在缩管机部分(1)的后方，夹持送料部分(3)包括底支撑架(31)、滑轨(32)、移动平台(33)、移动平台推拉部件(34)、下夹持部件(35)、上夹持部件(36)和夹持控制部件(37)；滑轨(32)前后方向固定架设安装在底支撑架(31)上；移动平台(33)通过与滑轨(32)配合的滑移机构架设安装在滑轨(32)上；移动平台推拉部件(34)是前后方向设置的伸缩结构，移动平台推拉部件(34)的本体端固定安装在底支撑架(31)上、伸缩端与移动平台(33)固定安装连接；下夹持部件(35)的顶平面上设有沿前后方向贯通的弧形凹槽一、且弧形凹槽一的纵截面是与超前小导管(5)的外径尺寸配合的劣弧结构，下夹持部件(35)的底平面固定安装在移动平台(33)上、且弧形凹槽一与旋转模腔(11)同轴设置；夹持控制部件(37)是竖直设置的伸缩结构，夹持控制部件(37)的本体端通过支撑架固定安装在移动平台(33)上、伸缩端正对下夹持部件(35)；上夹持部件(36)固定安装在夹持控制部件(37)的伸缩端底部，上夹持部件(36)的底平面上设有沿前后方向贯通的弧形凹槽二、且弧形凹槽二的纵截面是与超前小导管(5)的外径尺寸配合的劣弧结构，弧形凹槽二与旋转模腔(11)同轴设置；

所述的电控部分(4)包括控制器、高频加热控制回路、缩管机控制回路、夹持送料控制回路，控制器分别与高频加热线圈(21)、旋压模具旋转驱动、移动平台推拉部件(34)和夹持控制部件(37)电连接。

2.根据权利要求1所述的超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，旋压模具(12)的模具体包括多件沿周向均布设置的分体结构，每个分体结构上均设有部分锥形压模面、多个分体结构的部分锥形压模面共同围成整体结构的前尖后大的锥形压模面。

3.根据权利要求2所述的超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，模具体包括四件沿周向均布设置的分体结构。

4.根据权利要求2或3所述的超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，相邻的分体结构之间设有安装间隙。

5.根据权利要求1至3任一权利要求所述的超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，上夹持部件(36)的弧形凹槽二和下夹持部件(35)的弧形凹槽一的表面均设有耐磨衬垫。

6.根据权利要求1至3任一权利要求所述的超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，底支撑架(31)上还固定设有辅助定位圈(38)，辅助定位圈(38)竖直设置在高频加热线圈(21)的正后方、且辅助定位圈(38)与旋转模腔(11)同轴设置，辅助定位圈(38)的内径尺寸与超前小导管(5)的外径尺寸间隙配合、且辅助定位圈(38)的内径尺寸小于高频加热线圈(21)的内径尺寸。

7.根据权利要求1至3任一权利要求所述的超前小导管前端缩尖全自动加工设备，其特征在于，夹持控制部件(37)和移动平台推拉部件(34)均是气缸，夹持控制部件(37)和移动平台推拉部件(34)分别通过气动控制阀与电控部分(4)的控制器电连接。