CN210388274U - 一种自动化加工镶齿刀圈的装置及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及盾构机制造领域，具体说是一种自动化加工镶齿刀圈的装置及设备，包括镶齿筒、合金齿储存盒、镶齿杆机构以及合金齿隔离机构，所述镶齿筒固定设置于立式机床的床身卡盘一侧；所述合金齿储存盒垂直固定设置于镶齿筒的顶部，所述镶齿筒储存盒底部敞口设置，合金齿排列设置于合金齿储存盒内；所述镶齿杆机构一端套插在所述镶齿通孔内，另一端固定设置于液压机上将合金齿压入待加工刀圈的齿孔内；所述合金齿隔离机构可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，该装置和设备能够实现镶齿过程自动化，在同一机床上实现钻孔、铰孔、挤孔、镶齿工序，齿孔与合金齿安装精度更高，另外不需要人工参与，同时保证了人员安全。

Description

一种自动化加工镶齿刀圈的装置及设备

技术领域

本实用新型涉及盾构机制造领域，具体说是一种自动化加工镶齿刀圈的装置及设备。

背景技术

刀圈是盾构机等机械在盾构掘进时所采用的关键零件，用于对地下的岩土层进行破碎，随着城市地下建设进度的加快，对滚刀的要求也越来越高，常规滚刀在部分地层上表现寿命较短，效率较低，目前已有部分TBM和常规盾构开始采用镶齿滚刀进行破岩，能够大大减少滚刀的磨损情况。

现有的镶齿刀圈，其结构包括一个刀圈体，刀圈体的外圆周上安装有一圈合金齿，通过刀圈体转动时合金齿与岩土层的碰撞进行盾构掘进。镶齿滚刀的加工难度较大，目前大多采用钻床钻孔后将刀圈移至液压机上进行镶齿工序，镶齿过程分步进行，需要进行半成品转移，镶齿效率较低；人工控制液压机进行镶齿，人工放置合金齿，自动化程度低，一致性差，准确度不高，且有一定危险；镶齿过程中无法保证齿孔与合金齿的均匀密切配合，造成压装困难或不同心，导致在实际对岩层进行持续破碎的过程中容易因为高速碰撞，使合金齿与刀圈体之间产生空隙和振动，从而使合金齿无法承受较高的冲击而断裂破损，导致镶齿滚刀损坏频繁而需要进行更换，镶齿滚刀成本较常规滚刀更高，因此增加了地下工程的建设成本，因此，如何克服上述存在的技术问题和缺陷成为重点需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于克服背景技术中所描述的缺陷，从而实现一种自动化加工镶齿刀圈的装置及设备，该装置和设备能够实现镶齿过程自动化，在同一机床上实现钻孔、铰孔、挤孔、镶齿工序，齿孔与合金齿安装精度更高，增强了镶齿刀圈耐冲击性，另外不需要人工参与，克服了因人为误差导致的镶齿精度和效率低下的缺陷，同时保证了人员安全。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案是：一种自动化加工镶齿刀圈的装置，包括镶齿筒，所述镶齿筒固定设置于立式机床的床身卡盘一侧，且镶齿筒轴线方向设置有前后贯通的镶齿通孔，镶齿筒内与镶齿通孔垂直且连通设置有合金齿落入孔；合金齿储存盒，所述合金齿储存盒垂直固定设置于镶齿筒的顶部，所述镶齿筒储存盒底部敞口设置，且与合金齿落入孔连通，合金齿排列设置于合金齿储存盒内；镶齿杆机构，所述镶齿杆机构一端套插在所述镶齿通孔内，另一端固定设置于液压机上，用于顶推镶齿杆，将合金齿压入待加工刀圈的齿孔内；以及合金齿隔离机构，所述合金齿隔离机构可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，用于阻隔多余合金齿滑入合金齿落入孔从而进入镶齿通孔内。

进一步地，镶齿杆机构包括镶齿杆和推板，所述推板外端固定设置于镶齿杆位于镶齿筒外侧端上，推板随镶齿杆一起运动，推板上设置有供合金齿通过的缺口，且推板的非固定端与合金齿隔离机构抵接。

进一步地，所述镶齿杆机构还包括磁吸头，所述磁吸头固定设置于镶齿杆位于镶齿通孔内的端部，磁吸头端面上设置有与合金齿相对应的凹槽，当合金齿落下时通过磁铁将合金齿吸附。

进一步地，所述合金齿隔离机构包括复位弹簧和隔离板，所述隔离板可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，且隔离板一端与推板抵接，所述复位弹簧设置于隔离板与推板抵接端的相对一端，用于隔离板的复位。

进一步地，所述待加工刀圈的外围同轴焊接设置有经过热处理的耐磨层，所述耐磨层上通过立式机床加工圆周均布开设有用于镶嵌合金齿的齿孔。

本实用新型还公开一种自动化加工镶齿刀圈的设备，包括立式机床，所述立式机床的床身上设置有如上所述的自动化加工镶齿刀圈的装置，带耐磨层热处理后的刀圈，通过机床卡爪卡装于立式机床的卡盘上。

进一步地，所述自动化加工镶齿刀圈的装置固定安装在与机床主轴呈现90°角处的机床床身上，当加工完刀圈全部孔的1/4时，机床卡爪已带动待加工刀圈旋转90度，此时可以进行镶齿工作。

本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备的工作原理：

首先，待加工刀圈表面焊接耐磨层并且经过热处理，通过数控立式车床上安装的机床卡爪将待加工刀圈内孔固定；其次，机床卡爪带动待加工刀圈旋转，机床主轴根据工序不同，安装有相应尺寸的钻头、铰刀、挤光刀，对待加工刀圈进行齿孔的钻孔、铰孔、挤孔加工，保证加工出齿孔达到设计要求，由于在同一位置加工，可以保证较高精度；当立式车床加工刀圈完全部孔的1/4时，机床卡爪已带动待加工刀圈旋转90度，此时可以进行镶齿工作；合金齿储存盒内根据需要装入合金齿，合金齿在重力作用下下落，镶齿杆通过螺纹等方式与磁吸头连接，可以根据不同合金齿外形更换磁吸头。

镶齿筒的镶齿通孔尺寸比合金齿直径稍大，保证合金齿在其中自由移动，合金齿隔离机构的复位弹簧处于自然状态时，隔离板刚好处在合金齿储存盒下方，合金齿无法下落至镶齿筒内。镶齿杆后端安装在压力机上，在压力机带动下向前运动，将磁吸头所吸附的合金齿镶嵌入刀圈的齿孔内，随着镶齿杆向前移动，同时带动推板向前运动，并且推动隔离板向前移动，使合金齿储存盒中合金齿通过隔离板的缺口下落至镶齿筒内，由于镶齿筒内的镶齿杆前端已平移过合金齿落入孔，合金齿落入镶齿筒的合金齿落入孔内无法继续下落，其余合金齿储存盒中合金齿也不会下落。

镶齿杆完成镶齿后进行后退，此时隔离板在复位弹簧作用下复位，挡住合金齿储存盒，镶齿杆上方合金齿落入孔内的合金齿由于镶齿杆后退而落到镶齿通孔内，使合金齿再次被磁吸头吸附，等待机床卡爪已带动待加工刀圈旋转至下一个齿孔，由此循环镶齿，最终完成整把待加工刀圈钻孔、镶齿操作。

本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备的有益效果：

1.本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备，能够实现镶齿过程自动化，在同一机床上实现钻孔、铰孔、挤孔、镶齿工序，齿孔与合金齿安装精度更高，增强了镶齿刀圈耐冲击性，延长了镶齿滚刀的使用寿命。

2.本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备，安装在现有数控立式车床上，实现镶齿过程自动化，在同一机床上实现钻孔铰孔挤孔镶齿工序，不需要人工参与，减少了人为因素影响，保证了人员安全。

3.本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备，避免了半成品从不同机床上的转移，加工时间更短，各工序同步进行，显著提高了镶齿刀圈的生产效率，缩短了工期；另外，通过简单的换装合金齿储存盒和磁吸头，就可以加工各种不同的镶齿刀圈，设备适应性更高。

附图说明

图1是本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的设备的结构示意图；

图2是本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置的平面结构示意图；

图3是本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置的立体结构示意图；

图4是本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置的立体剖视结构示意图。

图中：1-镶齿筒，101-镶齿通孔，102-合金齿落入孔，2-合金齿储存盒，3-镶齿杆机构，301-镶齿杆，302-推板，303-磁吸头，4-合金齿隔离机构，401-复位弹簧，402-隔离板，5-合金齿，6-机床卡爪，7-待加工刀圈，701-耐磨层，8-齿孔，9-机床主轴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施方式对本实用新型的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备做更加详细的描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

参见图2-4，本实施例的自动化加工镶齿刀圈的装置，包括镶齿筒、合金齿储存盒、镶齿杆机构以及合金齿隔离机构，所述镶齿筒固定设置于立式机床的床身卡盘一侧，且镶齿筒轴线方向设置有前后贯通的镶齿通孔，镶齿筒内与镶齿通孔垂直且连通设置有合金齿落入孔；所述合金齿储存盒垂直固定设置于镶齿筒的顶部，所述镶齿筒储存盒底部敞口设置，且与合金齿落入孔连通，合金齿排列设置于合金齿储存盒内；所述镶齿杆机构一端套插在所述镶齿通孔内，另一端固定设置于液压机上，用于顶推镶齿杆，将合金齿压入待加工刀圈的齿孔内，所述待加工刀圈的外围同轴焊接设置有经过热处理的耐磨层，所述耐磨层上通过立式机床加工圆周均布开设有用于镶嵌合金齿的齿孔；所述合金齿隔离机构可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，用于阻隔多余合金齿滑入合金齿落入孔从而进入镶齿通孔内。

参见图2，在本实施例中，镶齿杆机构包括镶齿杆、推板和磁吸头，所述推板外端固定设置于镶齿杆位于镶齿筒外侧端上，推板随镶齿杆一起运动，推板上设置有供合金齿通过的缺口，且推板的非固定端与合金齿隔离机构抵接；所述磁吸头固定设置于镶齿杆位于镶齿通孔内的端部，磁吸头端面上设置有与合金齿相对应的凹槽，当合金齿落下时通过磁铁将合金齿吸附，保证合金齿在压入齿孔前的角度，增加合金齿顶压过程的稳定性。

参见图2，在本实施例中，合金齿隔离机构包括复位弹簧和隔离板，所述隔离板可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，且隔离板一端与推板抵接，所述复位弹簧设置于隔离板与推板抵接端的相对一端，用于隔离板的复位。

参见图1，本实用新型还公开一种自动化加工镶齿刀圈的设备，包括立式机床，所述立式机床的床身上设置有如上所述的自动化加工镶齿刀圈的装置，带耐磨层热处理后的刀圈，通过机床卡爪卡装于立式机床的卡盘上。

所述自动化加工镶齿刀圈的装置固定安装在与机床主轴呈现90°角处的机床床身上，当加工完刀圈全部孔的1/4时，机床卡爪已带动待加工刀圈旋转90度，此时可以进行镶齿工作，可以一边进行刀圈齿孔的加工，一边进行镶齿操作，镶齿滚刀的生产效率得到显著提升。

本实施例的自动化加工镶齿刀圈的装置及设备的工作过程：首先，待加工刀圈表面焊接耐磨层并且经过热处理，通过数控立式车床上安装的机床卡爪将待加工刀圈内孔固定；其次，机床卡爪带动待加工刀圈旋转，机床主轴根据工序不同，安装有相应尺寸的钻头、铰刀、挤光刀，对待加工刀圈进行齿孔的钻孔、铰孔、挤孔加工，保证加工出齿孔达到设计要求，由于在同一位置加工，可以保证较高精度；当立式车床加工刀圈完全部孔的1/4时，机床卡爪已带动待加工刀圈旋转90度，此时可以进行镶齿工作；合金齿储存盒内根据需要装入合金齿，合金齿在重力作用下下落，镶齿杆通过螺纹等方式与磁吸头连接，可以根据不同合金齿外形更换磁吸头。

镶齿筒的镶齿通孔尺寸比合金齿直径稍大，保证合金齿在其中自由移动，合金齿隔离机构的复位弹簧处于自然状态时，隔离板刚好处在合金齿储存盒下方，合金齿无法下落至镶齿筒内。镶齿杆后端安装在压力机上，在压力机带动下向前运动，将磁吸头所吸附的合金齿镶嵌入刀圈的齿孔内，随着镶齿杆向前移动，同时带动推板向前运动，并且推动隔离板向前移动，使合金齿储存盒中合金齿通过隔离板的缺口下落至镶齿筒内，由于镶齿筒内的镶齿杆前端已平移过合金齿落入孔，合金齿落入镶齿筒的合金齿落入孔内无法继续下落，其余合金齿储存盒中合金齿也不会下落。

镶齿杆完成镶齿后进行后退，此时隔离板在复位弹簧作用下复位，挡住合金齿储存盒，镶齿杆上方合金齿落入孔内的合金齿由于镶齿杆后退而落到镶齿通孔内，使合金齿再次被磁吸头吸附，等待机床卡爪已带动待加工刀圈旋转至下一个齿孔，由此循环镶齿，最终完成整把待加工刀圈钻孔、镶齿操作。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中如使用“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，如使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种自动化加工镶齿刀圈的装置，其特征在于：包括

镶齿筒，所述镶齿筒固定设置于立式机床的床身卡盘一侧，且镶齿筒轴线方向设置有前后贯通的镶齿通孔，镶齿筒内与镶齿通孔垂直且连通设置有合金齿落入孔；

合金齿储存盒，所述合金齿储存盒垂直固定设置于镶齿筒的顶部，所述镶齿筒储存盒底部敞口设置，且与合金齿落入孔连通，合金齿排列设置于合金齿储存盒内；

镶齿杆机构，所述镶齿杆机构一端套插在所述镶齿通孔内，另一端固定设置于液压机上，用于顶推镶齿杆，将合金齿压入待加工刀圈的齿孔内；以及

合金齿隔离机构，所述合金齿隔离机构可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，用于阻隔多余合金齿滑入合金齿落入孔从而进入镶齿通孔内。

2.根据权利要求1所述的自动化加工镶齿刀圈的装置，其特征在于：镶齿杆机构包括镶齿杆和推板，所述推板外端固定设置于镶齿杆位于镶齿筒外侧端上，推板随镶齿杆一起运动，推板上设置有供合金齿通过的缺口，且推板的非固定端与合金齿隔离机构抵接。

3.根据权利要求2所述的自动化加工镶齿刀圈的装置，其特征在于：所述镶齿杆机构还包括磁吸头，所述磁吸头固定设置于镶齿杆位于镶齿通孔内的端部，磁吸头端面上设置有与合金齿相对应的凹槽，当合金齿落下时通过磁铁将合金齿吸附。

4.根据权利要求2或3所述的自动化加工镶齿刀圈的装置，其特征在于：合金齿隔离机构包括复位弹簧和隔离板，所述隔离板可伸缩设置于合金齿落入孔的入口处，且隔离板一端与推板抵接，所述复位弹簧设置于隔离板与推板抵接端的相对一端，用于隔离板的复位。

5.根据权利要求1所述的自动化加工镶齿刀圈的装置，其特征在于：所述待加工刀圈的外围同轴焊接设置有经过热处理的耐磨层。

6.一种自动化加工镶齿刀圈的设备，其特征在于：包括立式机床，所述立式机床的床身上设置有如权利要求1-5任一项权利要求所述的自动化加工镶齿刀圈的装置。

7.根据权利要求6所述的自动化加工镶齿刀圈的设备，其特征在于：所述自动化加工镶齿刀圈的装置固定安装在与机床主轴呈现90°角处的机床床身上。

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