申请/专利权人：西安工业大学;西安瑞石机械有限公司

申请日：2019-07-05

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN110293241B

主分类号：B23B41/00

分类号：B23B41/00;B23Q3/00;B23Q3/06;B23Q5/26;B23Q11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2019.11.01#实质审查的生效;2019.10.01#公开

摘要：本发明涉及镗削加工技术领域，具体涉及一种加工180°以内的弯头系统。未解决现有技术存在的加工工件弯头内孔精度差，成本高，效率低的问题，本发明采用的技术方案为包括长方形工作台；长方形工作台的上表面设置有可转动的圆形工作台，圆形工作台上设置有专用夹具，专用夹具的形状为弧形块，弧形块专用夹具的弧度与工件相同，并上表面设置有与工件弧度和外径相同的凹形弧槽；所述的长方形工作台的一侧长边上设置有立柱，立柱靠近圆形工作台的面上设置有可上下移动的刀板，刀板的两侧设置有两个刀具底座，所述的刀具底座的形状为梯形，所述的弯头刀具设置于刀具底座上，液压工作站与刀具底座连接。

主权项：1.一种加工180°以内的弯头系统，包括长方形工作台（1）、专用夹具（3）、弯头刀具（5）和液压油站（9），其特征在于：所述的长方形工作台（1）的上表面设置有可转动的圆形工作台（2），圆形工作台（2）上设置有专用夹具（3），专用夹具（3）的形状为弧形块，弧形块专用夹具（3）的弧度与工件相同，并上表面设置有与工件（4）弧度和外径相同的凹形弧槽；所述的长方形工作台（1）的一侧长边上设置有立柱（8），立柱（8）靠近圆形工作台（2）的面上设置有可上下移动的刀板（7），刀板（7）的两侧设置有两个刀具底座（6），所述的刀具底座（6）的形状为梯形，所述的弯头刀具（5）设置于刀具底座（6）上，液压油站（9）与刀具底座（6）连接；所述的弯头刀具（5）由刀杆（12）、刀架（11）、刀片（10）、液压马达（13）、液压管道（14）组成；所述的刀杆（12）为空心弧形圆柱，刀架（11）设置于刀杆（12）的一个端面处，刀架（11）为比刀杆（12）半径小5mm的圆柱，其圆周上相对设置有用于固定刀片（10）的凹槽，两个刀片（10）设置于刀架相对的凹槽处，并平行错齿固定，刀尖向外；液压马达（13）固设于刀杆（12）内部，并与刀架（11）下面连接，刀架（11）随液压马达（13）旋转，液压管道（14）与液压马达（13）连接，液压管道（14）从刀杆（12）的另一端面伸出穿过刀具底座（6）与液压油站（9）连接，工件（4）左右两端面长于专用夹具（3）两端面50mm。

全文数据：一种加工180°以内的弯头系统技术领域本发明涉及镗削加工技术领域，具体涉及一种加工180°以内的弯头系统。背景技术随着航空航天、机器人、新能源、精密机械、国防科技等技术的发展，对零件的精度、强度、质量、寿命、稳定性等性能的要求不断提升。随着机械的精密、复杂程度的提高、机械制造业的进步以及国内重工业及轻工业的迅速发展，弯曲管道及规则曲线孔的应用范围也在不断扩大。由于弯曲管道在航空航天、核能源、高精度仪表、发动机等精密仪器中的应用，对其精度的要求不断提高。针对弯头内孔的加工系统，少之又少，法国设计了一台数控机床，但仅能加工50°弯头，且加工出来的工件也是非标准的弯曲圆柱面。而研究的专家们则提出了可以使用特种加工的方法来加工弯头的内孔，这种加工方法使用弹簧将电极头和电火花机床的主轴头连接起来，在弹簧自由端的圆周上均匀分布地连接着三根钢丝。起初，弹簧的自由端受三根钢丝的牵拉处于压缩的状态，而钢丝的上端绕过滑轮分别连接到它们的长度调整机构上。在加工时，通过控制各根钢丝的长度调整机构调节它们的释放量，从而控制弹簧自由端的姿势及方位，使其以相应的曲率按照预定的方向弯曲，从而控制与弹簧自由端相连的电极头加工出弯孔。由于电极头和主轴头之间采用的是弹簧连接，在加工过程中，非常难以控制弹簧的振动，从而影响所加工孔的粗糙度、精度；这种加工方法的效率很低。此外，当加工越来越深时，弹簧越来越长，刚性随之越来越差，导致加工过程中的稳定性不断下降。此外就是人工打磨，由于加工困难，所以得到的工件精度差，成本高，效率低。为此设计过一种加工180°以内弯头内孔的镗刀申请号：2019102157310。这种镗刀的结构简单，包括空心圆柱弧形刀杆，其呈95°的圆弧形状，刀杆内部使用万向节传递动力，一端连接刀架，刀架上固定有刀片，另一端连接机床主轴。使用此刀具加工时，首先确定好工件与工作台与刀具的位置，然后开始加工弯头工件，加工角度在90°-93°后退刀，将工件掉头后在重新定位，最后加工另外的一半。采用上述加工180°以内弯头内孔的镗刀的加工系统存在的缺陷为：1、现有的加工180°以内弯头内孔的镗刀的加工系统中，刀具内部采用万向节来传递动力，万向节之间存在间隙，在加工中会出现误差；刀具采用单刃切削，在切削过程中受切削力的影响会发生偏移，影响加工精度；刀具上安装夹紧刀具的刀架过小，降低了机夹式刀片的强度；2、现有的加工180°以内弯头内孔的镗刀的加工系统中，夹紧工件采用压板螺钉的传统装夹方式，工件形状特殊，在装夹时不仅费时费力而且装夹完成后的精度很难保证；3、现有的加工180°以内弯头内孔的镗刀的加工系统中，采用对穿镗孔，工件需要二次夹装，由于工件的特殊性，二次夹装很难保证精度，加工出的工件有明显的连接痕。发明内容有鉴于此，本发明为解决加工工件弯头内孔精度差，成本高，效率低的问题，本发明提供一种加工180°以内的弯头系统。为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种加工180°以内的弯头系统，包括长方形工作台、专用夹具、弯头刀具和液压油站，其特征在于：所述的长方形工作台的上表面设置有可转动的圆形工作台，圆形工作台上设置有专用夹具，专用夹具的形状为弧形块，弧形块专用夹具的弧度与工件相同，并上表面设置有与工件弧度和外径相同的凹形弧槽；所述的长方形工作台的一侧长边上设置有立柱，立柱靠近圆形工作台的面上设置有可上下移动的刀板，刀板的两侧设置有两个刀具底座，所述的刀具底座的形状为梯形，所述的弯头刀具设置于刀具底座上，液压工作站与刀具底座连接；所述的弯头刀具由刀杆、刀架、刀片、液压马达、液压管道组成；所述的刀杆为空心弧形圆柱，刀架设置于刀杆的一个端面处，刀架为比刀杆半径小5mm的圆柱，其圆周上相对设置有用于固定刀片的凹槽，两个刀片设置于刀架相对的凹槽处，并平行错齿固定，刀尖向外；液压马达固设于刀杆内部，并与刀架下面连接，刀架随液压马达旋转，液压管道与液压马达连接，液压管道从刀杆的另一端面伸出穿过刀具底座与液压工作站连接。所述的液压工作站设置于立柱的另一侧。所述的刀片的两刀尖点平行相差0.3mm，两个刀片背吃刀量相差0.5mm。与现有技术相比，本发明的优点如下：1、本发明刀具采用液压马达直接带动刀具旋转，刀具内部是连接马达的液压管道，这样避免了间隙的存在；采用双刃错齿加工，可以适用于加工更高硬度的材料，同时提高工件的表面精度，减少了切削力的影响同时提高了刀具的使用寿命；增大刀架的半径，提高刀片强度，刀具采用机夹式刀片，可以通过更换刀片来实现长时间的加工，提高了刀具的使用寿命，刀片通过刀架上的凹槽和螺钉固定，刀片的伸出长度决定加工尺寸，通过外径千分尺确定刀片的伸出量和加工尺寸，通过调整刀片的伸出长度，提高加工范围。2、本发明采用专用夹具装夹工件，在弧形的方块上，做一个跟工件弧度和外径大小相等的凹槽，把工件放进凹槽，两个端面比工件短50mm，进行固定，在加工时提高了装夹速度和加工精度，同时也降低了工人的劳动强度；3、本发明采用改进的机床进行加工，机床由长方形工作台、圆形工作台、刀具底座、刀板、立柱和液压油站六部分组成，刀具底座是两个分别安装在刀板两侧，刀板放置于立柱上面，立柱后面是液压油站，改进的机床可以实现双刀具加工工件，避免工件的二次夹装，提高加工精度；4、本发明加工系统对工件采用一次装夹两步加工的方式加工，使加工精度进一步提升，加工误差控制在0.02mm；5、本发明的加工系统对刀具进行看全新的设计，这次刀具直接采用液压马达的动力，去掉之前使用的传动装置万向节，从而取消传递动力的间隙，减轻刀具重量，简化工件结构，提高了加工精度；6、本发明的加工系统将刀架半径增大，仅比刀杆半径小5mm，这样可以减少刀片的悬空长度，增加刀片的强度，防止在切削过程中出现跳动，导致加工不到位。7、本发明的加工系统结构简单，便于维护和保养，降低了加工难度系数，可由一般的操作人员直接完成加工。附图说明图1为本发明结构示意图；图2为弯头刀具的结构示意图；图3为弯头刀具的内部结构示意图；标记说明：1-长方形工作台、2-圆形工作台、3-专用夹具、4-工件、5-弯头刀具、6-刀具底座、7-刀板、8-立柱、9-液压油站、10-刀片、11-刀架、12-刀杆。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本实施例提供一种加工180°以内的弯头系统，包括长方形工作台1、圆形工作台2、专用夹具3、弯头刀具5、刀具底座6、刀板7、立柱8和液压油站9；具有前后平移的长方形工作台1上表面设置有可转动的圆形工作台2，圆形工作台2上设置有专用夹具3，专用夹具3的形状为弧形块，弧形块专用夹具3的弧度与工件相同，并上表面设置有与工件4弧度相同的凹形弧槽；所述的长方形工作台1的一侧长边上设置有立柱8，立柱8靠近圆形工作台2的面上设置有可上下移动的刀板7，刀板7的两侧设置有两个刀具底座6，所述的刀具底座6的形状为梯形，所述的弯头刀具5设置于刀具底座6上，液压工作站9设置于立柱8的另一侧，与刀具底座6连接。上述立柱8的长1500mm、高2000mm、厚500mm。上述刀板7的长1500mm、高500mm、厚200mm，设置于立柱8高940mm的位置。刀板7上两侧600mm的位置放置两个240mm梯形刀具底座6，刀具底座6高691mm。刀架11是刀具上的一个部件，用于固定刀片10，刀架11的结构设计主要用于增强刀片10的强度，防止在加工过程中发生跳刀出现。液压马达13固设于刀杆12内部，并与刀架11下面连接，刀架11随液压马达13旋转，液压管道14与液压马达13连接，液压管道14从刀杆12的另一端面伸出穿过刀具底座6与液压工作站9连接，刀杆12外型不变，内部结构采用液压马达直接带动刀架11旋转。液压管道14的作用是为了给液压马达提供动力。刀架11上放置两把刀片10，通过螺钉固定，两把刀片10平行错齿固定，刀尖向外，两刀尖点平行相差0.3mm，两把刀片背吃刀量相差0.5mm，这样双刃错齿加工，对于单刃加工，双刃错齿加工中，两刃的切削力相互抵消，提高加工的稳定性；双刃加工提高加工效率；错齿使被吃刀量减少，可以加工更高硬度材料的工件，同时也提高了加工效率。本发明采用专用夹具，根据工件的圆弧半径，作一个相同圆弧半径的长方体夹具，夹具上面做一个有工件外圆半径大小的半圆形凹槽，夹具的两端要小于工件两端面各50mm。弯头工件是一个弧形的圆柱体，在装夹找正的时候容易发生平移，同时很难在弯头工件上需找到一个合适的基准，对此设计出一个弧形的长方体的夹具，上面左右凹槽，用于放置弯头工件，夹具的内侧是圆弧面，便于以此为基准，夹具的底面是平面，便于夹紧工件，夹具的两端面小于工件两端面50mm，是便于在加工时放置夹具会干涉刀具加工，这样设计提高了夹装速度和找正速度，从而提升了加工效率和降低了工人的劳动强度。现以加工铸铁弯头工件为例，工件外圆为内孔为圆弧半径R为550mm为例，介绍本发明加工系统的使用方法：1、根据工件尺寸，做出专用的夹具3和弯头刀具5；2、将圆形工作台2放置于长方形工作台1上，圆形工作台2与弯头刀具5进行同圆心找正；3、将工件4放置于专用夹具3上，工件4左右两端面长于专用夹具3两端面50mm，加紧固定；4、将专用夹具3放置于圆形工作台2上，对专用夹具3和圆形工作台2进行同圆心找正；5、圆形工作台2上的找正完成后，开始调整刀板7的高度位置，使弯头刀具5的旋转中心与工件4端面的圆心处于同一条线上；6、长方形工作台1移动到一边的弯头刀具5处，通过圆形工作台2旋转加工内孔；7、加工完成后，圆形工作台2旋转退出；8、长方形工作台1移动到另一边的弯头刀具5处，通过圆形工作台2旋转加工内孔；9、加工完成后，圆形工作台2旋转退出；10、这样180°的弯头内孔加工完成。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

权利要求：1.一种加工180°以内的弯头系统，包括长方形工作台（1）、专用夹具（3）、弯头刀具（5）和液压油站（9），其特征在于：所述的长方形工作台（1）的上表面设置有可转动的圆形工作台（2），圆形工作台（2）上设置有专用夹具（3），专用夹具（3）的形状为弧形块，弧形块专用夹具（3）的弧度与工件相同，并上表面设置有与工件（4）弧度和外径相同的凹形弧槽；所述的长方形工作台（1）的一侧长边上设置有立柱（8），立柱（8）靠近圆形工作台（2）的面上设置有可上下移动的刀板（7），刀板（7）的两侧设置有两个刀具底座（6），所述的刀具底座（6）的形状为梯形，所述的弯头刀具（5）设置于刀具底座（6）上，液压工作站（9）与刀具底座（6）连接；所述的弯头刀具（5）由刀杆（12）、刀架（11）、刀片（10）、液压马达（13）、液压管道（14）组成；所述的刀杆（12）为空心弧形圆柱，刀架（11）设置于刀杆（12）的一个端面处，刀架（11）为比刀杆（12）半径小5mm的圆柱，其圆周上相对设置有用于固定刀片（10）的凹槽，两个刀片（10）设置于刀架相对的凹槽处，并平行错齿固定，刀尖向外；液压马达（13）固设于刀杆（12）内部，并与刀架（11）下面连接，刀架（11）随液压马达（13）旋转，液压管道（14）与液压马达（13）连接，液压管道（14）从刀杆（12）的另一端面伸出穿过刀具底座（6）与液压工作站（9）连接。2.根据权利要求1所述的一种加工180°以内的弯头系统，其特征在于：所述的液压工作站（9）设置于立柱（8）的另一侧。3.根据权利要求1或2所述的一种加工180°以内的弯头系统，其特征在于：所述的刀片（10）的两刀尖点平行相差0.3mm，两个刀片背吃刀量相差0.5mm。

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