專利名稱：管材外圓修配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管材外圓修配器，該裝置特別適用于走向復(fù)雜管材距端面40mm 內(nèi)外圓及端面加工。
背景技術(shù)：
管材是各類航空、航天器產(chǎn)品及制冷設(shè)備必不可少的重要組成部分，隨著型號任 務(wù)數(shù)量增多，涉及管材的生產(chǎn)任務(wù)成倍增長，管材種類、規(guī)格、走向多樣化，種類包括Ω型 管、Φ型管、方形熱管等，規(guī)格Φ6 30，其走向多為三維空間布局。導(dǎo)管型材管-管對接 焊前需要對管材距端面30mm內(nèi)管口進(jìn)行修圓加工才能滿足焊接的需求。如焊縫質(zhì)量不合 格，需對不合格焊縫截斷重新進(jìn)行修圓加工，以滿足重新焊接的需求。由于上述導(dǎo)管型材外形多樣，導(dǎo)管空間尺寸大、走向多樣復(fù)雜，待加工管口所處位 置隨機性強、朝向各異，甚至有些導(dǎo)管產(chǎn)品與其它儀器設(shè)備相連無法拆除。在這種情況下， 傳統(tǒng)的車床和銑床無法對導(dǎo)管管口進(jìn)行修圓加工，端面修平器只能通過外圓定位對圓導(dǎo)管 端面進(jìn)行加工，不能加工導(dǎo)管外圓。因此，只能采用手工修銼的方式進(jìn)行。手工修銼管材外圓的方式勞動強度大、生產(chǎn)效率低，不僅不能滿足產(chǎn)品進(jìn)度的需 求，而且不能滿足焊接對導(dǎo)管外圓精度及壁厚精度的要求，嚴(yán)重制約管材焊接的可靠性和 一致性，使其成為管材產(chǎn)品研制生產(chǎn)的瓶頸，急需一種便捷且能快速精確加工管材外圓的
直ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用管材外圓修配器，實現(xiàn)對不 同種類、不同規(guī)格、處于任意彎曲狀態(tài)下的管材待焊管口進(jìn)行外圓精加工。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種管材外圓修配器，包括小托板、動力機構(gòu)、小底板、 大底板、刀架、管件夾持架、芯軸、刀具和對刀條；刀架和動力機構(gòu)安裝在小底板的左右兩 端，刀架的主軸與動力機構(gòu)同軸；小底板安裝在小托板上，小托板為進(jìn)給機構(gòu)，刀架的主軸 與小托板的進(jìn)給方向平行；管件夾持架和小托板安裝在大底板上，刀架的主軸與管件夾持 架的管件夾持架安裝底座的圓弧定位面同軸；依據(jù)加工外圓尺寸選擇相應(yīng)對刀條調(diào)節(jié)安裝 在刀架上刀具的位置，刀具安裝好后，對刀條從主軸中心腔內(nèi)取出；待加工管件固定在夾持 架安裝底座上，芯軸一端為外六角形狀，另一端為夾持端，芯軸夾持端與待加工管件內(nèi)撐配 合后，芯軸的另一端插入主軸中心腔內(nèi)，加工時，芯軸處于靜止?fàn)顟B(tài)，刀架在動力機構(gòu)的驅(qū) 動下相對芯軸做旋轉(zhuǎn)運動，小托板完成直線進(jìn)給，完成加工。還包括旋緊塊，旋緊塊安裝在刀架主軸中心腔內(nèi)，與芯軸外六角端配合，通過旋轉(zhuǎn) 實現(xiàn)待加工管件的裝卸。 所述的通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)待加工管件的裝卸有自動和手動兩種實現(xiàn)方式，當(dāng)自動時， 采用動力機構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)動力；當(dāng)手動時，在主軸上安裝一個助力桿，通過手動旋轉(zhuǎn)助力桿提 供旋轉(zhuǎn)動力。
所述的芯軸包括內(nèi)芯和外套；內(nèi)芯一端為開口縮小的錐體，另一端為外六角形狀； 外套套在內(nèi)芯外，外套夾持端腔內(nèi)為開口縮小的錐腔，與內(nèi)芯相應(yīng)端配合；外套另一端與內(nèi) 芯采用梯形螺接方式實現(xiàn)內(nèi)芯相對于外套的直線運動，進(jìn)而使外套的夾持端外徑變化，實 現(xiàn)對待加工管件的裝卸。 所述的外套采用雙點面定位，實現(xiàn)對待加工管件為彎曲導(dǎo)管時的有效定位。還包括保護(hù)罩，保護(hù)罩由支架安裝板、保護(hù)罩支撐架和透明保護(hù)罩組成；透明保護(hù) 罩通過支架安裝板和保護(hù)罩支撐架支撐并安裝在小底板上，透明保護(hù)罩及保護(hù)罩支撐架通 過保護(hù)罩支撐架的T型槽滑動，實現(xiàn)加工區(qū)域的保護(hù)與開啟。所述的刀具采用4把刀具，按照與待加工管件的接觸先后順序依次為外圓加工刀 具、粗加工刀具、2把精加工刀具；刀具之間沿進(jìn)給方向的距離0. 4 0. 6mm。所述的刀架包括刀架安裝底座、刀架安裝底座上蓋、主軸、軸承套蓋、第一向心球 軸承、軸承套、第二向心球軸承、擋屑螺母；第二向心球軸承內(nèi)嵌在主軸中心腔內(nèi)，擋屑螺母 安裝在主軸的端部，防止金屬屑進(jìn)入主軸中心腔內(nèi)，主軸通過安裝在刀架安裝底座和刀架 安裝底座上蓋的第一向心球軸承實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，主軸端部的刀具安裝槽采用非對稱式設(shè)計，以 保證刀具的切削點位于待加工管件的切線法向位置。所述的主軸中心腔的長度根據(jù)待加工管件的加工長度進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本發(fā)明實現(xiàn)了導(dǎo)管空間尺寸大、走向多樣復(fù)雜、外形多樣導(dǎo)管型材管口 40mm 內(nèi)外圓自動加工。通過活塞式芯軸，實現(xiàn)了管材靜態(tài)加工，能夠?qū)Σ煌N類、規(guī)格的管材端 口 40mm內(nèi)外圓及端面進(jìn)行精加工。(2)本發(fā)明通過采用多刀組合一體化快速加工，實現(xiàn)了導(dǎo)管型材管口 40mm內(nèi)外圓 精加工，外圓尺寸精度高，壁厚均勻，同軸度和橢圓度小于0. 05，為管-管對接焊提供了可 靠的技術(shù)保證；(3)本發(fā)明使生產(chǎn)效率明顯提高、工人勞動強度大幅降低，經(jīng)濟效益顯著。(4)本發(fā)明用于管件距端面40mm范圍內(nèi)外圓加工，通過增加主軸29中心腔及芯 軸7的長度，增加芯軸7在主軸29中心腔內(nèi)的相對直線運動距離，從而增加管件加工時的 進(jìn)給長度，擴展本發(fā)明的加工范圍。(5)本發(fā)明加工效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)外圓加工、粗加工、精加工一次進(jìn)給完成。(6)本發(fā)明加工精度高，采用四個刀加工，每個刀具的切削量小，四個刀具在四個 象限位置同時加工，管件震動小、加工精度高，同軸度和橢圓度小于0. 05。(7)本發(fā)明刀具磨損小，針對外圓加工、粗加工、精加工采用相應(yīng)功能刀具，對刀具 的沖擊力小，刀具壽命長。


圖1為本發(fā)明機構(gòu)的裝配圖，其中，Ia為A-A剖視圖，Ib為主視圖，Ic為左視圖，Id 為俯視圖，Ie為三維視圖；圖2為本發(fā)明對刀條示意圖；圖3為本發(fā)明刀架裝配圖；其中，3a為A-A剖視圖，3b為主視圖，3c為左視圖，3d 為俯視圖，3e為三維視圖4為本發(fā)明管件夾持器裝配圖；其中，4a為A_A剖視圖，4b為主視圖，4c為左視 圖，4d為三維視圖，4e為俯視圖；圖5為本發(fā)明芯軸裝配圖，5a為A_A剖視圖，5b為主視圖，5c為三維視圖；圖6為本發(fā)明保護(hù)罩的示意圖；圖7為本發(fā)明芯軸與管件裝配關(guān)系三維剖視圖；圖8為本發(fā)明4把刀具的裝配關(guān)系示意圖； 圖9為Ω型管加工前模型示意圖；圖10為Ω型管兩把修圓刀具修圓后模型示意圖；圖11為Ω型管經(jīng)過粗加工刀具和精加工刀具加工后模型示意圖。
具體實施例方式如圖1、2、3、4、5、6所示，本發(fā)明管材外圓修配器，包括小托板1、動力機構(gòu)2、小底 板3、大底板4、刀架5、管件夾持架6、芯軸7、Μ10內(nèi)六角圓柱頭螺釘8、Φ 10平墊圈9、Φ 10 彈簧墊圈10、Μ8內(nèi)六角圓柱頭螺釘11(14)、Φ8平墊圈12 (15)、Φ8彈簧墊圈13 (16)、刀具 18、旋緊塊20、助力桿19、保護(hù)罩21、對刀條22 ；刀架5包括刀架安裝底座23、刀架安裝底 座上蓋24、Μ3內(nèi)六角圓柱頭螺釘25、Φ 3平墊圈26、Φ 3彈簧墊圈27、Μ6內(nèi)六角平端緊定 螺釘28、主軸29、軸承套蓋30、Μ2十字槽沉頭螺釘31、100808單列向心球軸承32、軸承套 33、1000803單列向心球軸承34、擋屑螺母35 ；管件夾持器6包括管件夾持架安裝底座36、 固定銷釘37、T型螺母38、頂緊螺釘39、旋轉(zhuǎn)銷釘40、壓緊條41、壓緊螺母42、夾塊組件43 ； 芯軸7包括芯軸內(nèi)芯44和芯軸外套45 ；保護(hù)罩21包括支架安裝板46、保護(hù)罩支撐架47、 透明保護(hù)罩48。整體裝配及運動關(guān)系為刀架5和動力機構(gòu)2 (本例中采用可調(diào)速正反轉(zhuǎn)動力機 構(gòu)，可采用可調(diào)速正反轉(zhuǎn)電鉆或電機)，采用螺接安裝在小底板3上，刀架5的主軸29與動 力機構(gòu)2同軸；小底板3采用螺接安裝在小托板1上，小托板1為進(jìn)給機構(gòu)，刀架5的主軸 29與小托板1的進(jìn)給方向平行；管件夾持架6和小托板1采用螺接安裝在大底板4上，刀 架5的主軸29與管件夾持架6的管件夾持架安裝底座36的圓弧定位面同軸；刀具18用刀 架5上的Μ6內(nèi)六角平端緊定螺釘28安裝在刀架5上，依據(jù)加工外圓尺寸選擇相應(yīng)對刀條 22調(diào)節(jié)安裝在刀架5上刀具18的位置，刀具18安裝好后，對刀條22 (如圖2所示)從主軸 29中心腔內(nèi)取出。刀具18采用4刀系統(tǒng)，分別完成修圓、粗加工和精加工，按照與待加工管 件的接觸先后順序依次為外圓加工刀具、粗加工刀具、2把精加工刀具；刀具之間沿進(jìn)給方 向的距離0. 4 0. 6mm。端面加工時，將刀具18向軸心偏移并貼近刀架5 ；芯軸7與刀架5 的1000803單列向心球軸承34軸孔配合，加工時管件位于17處，芯軸7處于靜態(tài)，隨著小 托板1的進(jìn)給與1000803單列向心球軸承內(nèi)襯做相對直線運動；旋緊塊20位于刀架5的主 軸29中心腔圓槽內(nèi)，通過在槽內(nèi)沿主軸29軸線滑動實現(xiàn)與芯軸7的外六角配合和脫離，用 助力桿19手動實現(xiàn)芯軸7與管件的鎖緊與松脫，也可不采用助力桿19，通過動力機構(gòu)正反 轉(zhuǎn)自動實現(xiàn)芯軸7與管件的鎖緊與松脫。如圖3所示，刀架5的裝配及運動關(guān)系為第二向心球軸承34 (采用1000803單列 向心球軸承)內(nèi)嵌在主軸29中心腔內(nèi)，擋屑螺母35安裝在主軸29的端部，防止金屬屑進(jìn) 入主軸29中心腔內(nèi)，主軸通過安裝在刀架安裝底座23和刀架安裝底座上蓋24的第一向心球軸承32 (采用100808單列向心球軸承)實現(xiàn)轉(zhuǎn) 動，主軸上的刀具安裝槽采用非對稱式設(shè) 計，以保證刀具18的切削點位于待加工管件的切線法向位置(如圖3中3c所示，刀具18 安裝在3c圖中的4個槽內(nèi)，由16個M6內(nèi)六角平端緊定螺釘28固定刀具18，刀具18的安 裝狀態(tài)如圖8所示，通過調(diào)整M6內(nèi)六角平端緊定螺釘28使刀具的切削方向與管件切削位 置的切線重合，使刀具具有最佳的切削位置。圖8中刀具a完成修外圓加工，刀具b完成粗 加工，刀具c、d完成兩次精加工，當(dāng)反向進(jìn)給時刀具d再次完成一次精加工)。主軸29中 心腔的長度根據(jù)待加工管件的加工長度可以進(jìn)行調(diào)整。如圖4所示，管件夾持器6的裝配與運動關(guān)系為松動壓緊螺母42，壓緊條41以 旋轉(zhuǎn)銷釘40為軸旋轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)依據(jù)管材外形對夾塊組件43的更換，通過轉(zhuǎn)動T型螺母38 和頂緊螺釘39調(diào)節(jié)夾塊組件43無圓弧部分b(如圖4中4c所示)實現(xiàn)對管材的固定，夾 塊組件43圓弧部分a(如圖4中4c所示)實現(xiàn)與管件夾持架安裝底座36的配合。如圖5所示，所述的芯軸7包括內(nèi)芯44和外套45 ；內(nèi)芯44 一端為開口縮小的錐 體，另一端為外六角形狀；外套45套在內(nèi)芯44外，外套45夾持端腔內(nèi)為開口縮小的錐腔， 與內(nèi)芯44相應(yīng)端配合；外套45另一端與內(nèi)芯44采用梯形螺接方式實現(xiàn)內(nèi)芯44相對于外 套45的直線運動，進(jìn)而使外套45的夾持端外徑變化，實現(xiàn)對待加工管件的裝卸，芯軸與管 件裝配關(guān)系剖視圖如圖7所示。芯軸7的裝配及運動關(guān)系為通過芯軸內(nèi)芯44和芯軸外套 45實現(xiàn)對管件的鎖緊與松脫，芯軸外套45采用雙點面定位，實現(xiàn)對彎曲導(dǎo)管的有效定位。如圖6所示，保護(hù)罩21由支架安裝板46、保護(hù)罩支撐架47和透明保護(hù)罩48組成， 保護(hù)罩21采用螺接安裝在小底板3上。保護(hù)罩21的裝配及運動關(guān)系為透明保護(hù)罩48通 過支架安裝板46和保護(hù)罩支撐架47支撐并安裝在小底板3上，支架安裝板46和保護(hù)罩支 撐架47可以沿保護(hù)罩支撐架47的T型槽滑動，實現(xiàn)加工區(qū)域的保護(hù)與開啟。加工時使管材處于靜態(tài)加工狀態(tài)，采用活塞式芯軸定位，芯軸可以從裝置腔體內(nèi) 抽出，且與腔體精密配合，實現(xiàn)導(dǎo)向和精確定位功能。采用4個刀具，實現(xiàn)異型管(如方管、 翼型管、Ω型管)修圓、粗加工、精加工一次完成，其中精加工刀具隨活塞式芯軸在腔體內(nèi) 的進(jìn)出實現(xiàn)兩次精加工。這里以一段Ω型管為例，說明該裝置的加工過程1)管材安裝將加工前的管材(如圖9所示)在圖1中17所示的位置裝入，裝入至芯軸7定位 處，管材與芯軸7裝配關(guān)系如圖7所示，順時針轉(zhuǎn)動T型螺母38，固定管材。2)芯軸快速裝配向前撥動圖1所示旋緊塊20、助力桿19，正向驅(qū)動，完成管材快速定位，向后撥動 旋緊塊20、助力桿19。3)管材加工正向驅(qū)動，利用圖1中小托板1正向進(jìn)給，進(jìn)行管材加工，直接達(dá)到如圖11所示狀 態(tài)(圖10為Ω型管只用修圓刀具修圓后模型示意圖)，利用圖1中小托板1反向進(jìn)給，再 次完成精加工；4)芯軸快速拆卸向前撥動圖1所示旋緊塊20、助力桿19，反向驅(qū)動，完成管材快速拆卸，向后撥動 旋緊塊20、助力桿19。
5)取出管材 逆時針轉(zhuǎn)動圖1所示T型螺母38，取出管材。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種管材外圓修配器，其特征在于包括小托板(1)、動力機構(gòu)( 、小底板C3)、大底 板、刀架(5)、管件夾持架(6)、芯軸(7)、刀具(18)和對刀條02)；刀架(5)和動力機 構(gòu)⑵安裝在小底板⑶的左右兩端，刀架(5)的主軸09)與動機機構(gòu)(2)同軸；小底板 (3)安裝在小托板(1)上，小托板(1)為進(jìn)給機構(gòu)，刀架(5)的主軸09)與小托板(1)的進(jìn) 給方向平行；管件夾持架(6)和小托板(1)安裝在大底板(4)上，刀架(5)的主軸09)與 管件夾持架(6)的管件夾持架安裝底座(36)的圓弧定位面同軸；依據(jù)加工外圓尺寸選擇相 應(yīng)對刀條02)調(diào)節(jié)安裝在刀架(5)上刀具(18)的位置，刀具(18)安裝好后，對刀條02) 從主軸09)中心腔內(nèi)取出；待加工管件固定在管件夾持架(6)的夾塊組件上，芯軸 (7) 一端為外六角形狀，另一端為夾持端，芯軸(7)夾持端與待加工管件內(nèi)撐配合后，芯軸 (7)的另一端插入主軸09)中心腔內(nèi)，加工時，芯軸(7)處于靜止?fàn)顟B(tài)，刀架( 在動力機 構(gòu)的驅(qū)動下相對芯軸(7)做旋轉(zhuǎn)運動，小托板(1)完成直線進(jìn)給，完成加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材外圓修配器，其特征在于還包括旋緊塊(20)，旋緊塊 (20)安裝在刀架(5)主軸09)中心腔內(nèi)，與芯軸(7)外六角端配合，通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)待加工 管件的裝卸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管材外圓修配器，其特征在于所述的通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)待加工 管件的裝卸有自動和手動兩種實現(xiàn)方式，當(dāng)自動時，采用動力機構(gòu)(2)提供旋轉(zhuǎn)動力；當(dāng)手 動時，在主軸09)上安裝一個助力桿(19)，通過手動旋轉(zhuǎn)助力桿(19)提供旋轉(zhuǎn)動力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管材外圓修配器，其特征在于所述的芯軸(7)包括內(nèi) 芯(44)和外套(45)；內(nèi)芯(44) 一端為開口縮小的錐體，另一端為外六角形狀；外套(45) 套在內(nèi)芯G4)外，外套05)夾持端腔內(nèi)為開口縮小的錐腔，與內(nèi)芯G4)相應(yīng)端配合；外套 (45)另一端與內(nèi)芯04)采用梯形螺接方式實現(xiàn)內(nèi)芯G4)相對于外套05)的直線運動，進(jìn) 而使外套0 的夾持端外徑變化，實現(xiàn)對待加工管件的裝卸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的管材外圓修配器，其特征在于所述的外套0 采用雙點面 定位，實現(xiàn)對待加工管件為彎曲導(dǎo)管時的有效定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管材外圓修配器，其特征在于還包括保護(hù)罩(21)，保護(hù) 罩由支架安裝板(46)、保護(hù)罩支撐架07)和透明保護(hù)罩08)組成；透明保護(hù)罩08) 通過支架安裝板G6)和保護(hù)罩支撐架G7)支撐并安裝在小底板(3)上，透明保護(hù)罩08) 及保護(hù)罩支撐架G7)通過保護(hù)罩支撐架07)的T型槽滑動，實現(xiàn)加工區(qū)域的保護(hù)與開啟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材外圓修配器，其特征在于所述的刀具(18)采用4把刀 具，按照與待加工管件的接觸先后順序依次為外圓加工刀具、粗加工刀具、2把精加工刀具； 刀具之間沿進(jìn)給方向的距離0. 4 0. 6mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管材外圓修配器，其特征在于所述的刀架( 包括刀架 安裝底座(23)、刀架安裝底座上蓋(M)、主軸( )、軸承套蓋(30)、第一向心球軸承(32)、 軸承套(33)、第二向心球軸承(34)、擋屑螺母(35)；第二向心球軸承(34)內(nèi)嵌在主軸09)中心腔內(nèi)，擋屑螺母(3 安裝在主軸09)的 端部，防止金屬屑進(jìn)入主軸09)中心腔內(nèi)，主軸09)通過安裝在刀架安裝底座和刀 架安裝底座上蓋04)的第一向心球軸承(32)實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，主軸09)端部的刀具安裝槽采用 非對稱式設(shè)計，以保證刀具(18)的切削點位于待加工管件的切線法向位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管材外圓修配器，其特征在于所述的主軸09)中心腔的長度根據(jù)待加工管件的加工長度進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
一種管材外圓修配器，刀架和動力機構(gòu)安裝在小底板的左右兩端，刀架的主軸與動力機構(gòu)同軸；小底板安裝在小托板上，小托板為進(jìn)給機構(gòu)，刀架的主軸與小托板的進(jìn)給方向平行；管件夾持架和小托板安裝在大底板上，刀架的主軸與管件夾持架的管件夾持架安裝底座的圓弧定位面同軸；依據(jù)加工外圓尺寸選擇相應(yīng)對刀條調(diào)節(jié)安裝在刀架上刀具的位置，刀具安裝好后，對刀條從主軸中心腔內(nèi)取出；待加工管件固定在夾持架安裝底座上，芯軸一端為外六角形狀，另一端為夾持端，芯軸夾持端與待加工管件內(nèi)撐配合后，芯軸的另一端插入主軸中心腔內(nèi)，加工時，芯軸處于靜止?fàn)顟B(tài)，刀架在動力機構(gòu)的驅(qū)動下相對芯軸做旋轉(zhuǎn)運動，小托板完成直線進(jìn)給，完成加工。
文檔編號B23D79/02GK102069235SQ20101057547
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者侯文德, 徐杰, 杜會橋, 楊頌華, 王奇娟, 王文超, 薛忠明, 路永平, 高戰(zhàn)蛟 申請人:北京衛(wèi)星制造廠