一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置及方法

技术领域

本发明属于工件校形技术领域，具体涉及一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置及方法。

背景技术

随着电子产品的快速发展，电动汽车、便携式电子设备和可再生能源系统的日益普及，对高质量铜箔的需求量也越来越大。目前，全球生产铜箔的方法一般均采用电解法，而阴极辊是生产电解铜箔的核心设备。由于钛合金具有质轻、强度高、耐腐蚀、耐高温等显著优点，所以现有阴极辊结构由之前的不锈钢辊表面镀铬，改为纯钛辊面。纯钛辊面由两种方式实现。一种是用钛板卷制焊接而成，另一种是强力旋压而成。由于焊接后，焊缝表面处理技术要求非常高，当表面组织处理效果和母材组织结构不一致时，生产的铜箔在焊缝处会产生一道亮带，影响铜箔成品质量；所以铜箔生产商，要求阴极辊辊面一般均采用强力旋压无缝钛筒制作。

随着超大规格阴极辊需求量的不断增加，强力旋压无缝钛筒形件规格也在逐步增大。直径由500mm、1000mm、2016mm、2700mm、发展到3000mm、4000mm，而厚度仅为30mm厚，直径与壁厚比达到133倍以上，属于超大型薄壁零件，其直线度、椭圆度不易控制。尤其对于强力旋压钛筒形件，旋压时，分几刀一次性连续旋压而成，过程中不可控因素较多。加之，钛合金强度高、塑性差、抗变形能力强，弹性模量小、回弹严重，价格昂贵。强力旋压超大规格钛筒形件成品尺寸偏差较大，尺寸一致性差，后序加工余量较小。所以，必须对超大规格钛筒形件成品进行精确校形。

有鉴于此，本发明人提供一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置及方法，该精确校形装置包括外校形机构和内校形机构，其外校形机构设置有校形组件，内校形机构设置有内校形块，两者均用于校正待校形筒形件圆度，再结合该精确校形方法，从而保证了对待校形筒形件校形的精确度和均匀性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一方面一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置，包括外校形机构和内校形机构，所述外校形机构用于对待校形筒形件相对标准圆外凸处进行内压校正，所述内校形机构用于对待校形筒形件相对标准圆内凹处进行外推校正；

其中，所述外校形机构包括支架，所述支架由多个间隔且平行布设于待校形筒形件周面上的环形槽钢和若干根沿待校形筒形件轴向设置的支撑管组成，且若干根所述支撑管将多个所述环形槽钢连接为一体，每个所述环形槽钢上均匀设置有多个校形组件；

所述内校形机构包括支撑底板，所述支撑底板上固定设置有立柱，所述立柱上螺接有水平设置的中心固定块，所述中心固定块两端分别设有内校形块，且所述内校形块与中心固定块之间均设置有能够调节长度的伸缩组件。

进一步地，每个所述伸缩组件包括调节丝杆，所述调节丝杆的一端与中心固定块螺接，另一端螺接有支撑杆的一端，所述支撑杆的另一端连接有内校形块。

进一步地，所述支架两端的环形槽钢两侧面上分别均匀设置有多个校形组件，其中，外侧面上可拆卸连接多个校形组件，内侧面固定连接有多个校形组件，所述支架中间的多个环形槽钢均在一侧面均匀固定连接有多个校形组件。

进一步地，每个所述校形组件包括底板、支撑螺杆和外校形块，所述底板的一侧面与环形槽钢固定连接，另一侧面设置有滑道，所述滑道上设置有滑块，所述支撑螺杆的一端与滑块连接固定，另一端与外校形块连接，通过移动滑块来改变外校形块的位置。

进一步地，所述外校形块和内校形块与待校形筒形件贴紧的面为弧形，且采用Q235碳钢板制作，所述外校形块的弧面直径与待校形筒形件的外圆面直径相同，所述内校形块的弧面直径与待校形筒形件的内圆面直径相同。

进一步地，所述外校形块和内校形块的弧形表面均设置有铜带，通过沉头螺钉沿外校形块厚度方向的外周将铜带与外校形块连接固定。

进一步地，所述外校形块和内校形块中间均设置有呈球形沉孔，所述外校形块与支撑螺杆转动连接，所述内校形块与支撑杆转动连接。

进一步地，所述滑道的侧面设置有测量刻度尺。

进一步地，所述立柱为螺纹杆，所述立柱与中心固定块中间处开设的螺纹孔螺纹连接，所述立柱与中心固定块通过螺纹配合用于调整内校形机构的高度。

另一方面一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形方法，基于超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置，所述精确校形方法包括以下步骤：

步骤1：测量待校形筒形件的高度，判断是否需要安装所述支架两端的环形槽钢外侧面上的多个校形组件，然后调整好精确校形装置；

步骤2：测量待校形筒形件多个部位的内径尺寸，然后标记待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差最大位置；

步骤3：在步骤1和2完成后，将待校形筒形件套入精确校形装置内，根据尺寸偏差最大位置的形态，选择外校形机构和/或内校形机构对待校形筒形件的校形顺序，具体顺序如下所示：

若待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差的最大位置为外凸形态时，则先调整外校形机构，从待校形筒形件的外凸处开始校形，校形组件以待校形筒形件的轴线为中心对称进给，参照同一支撑管方向上的滑道测量刻度值，然后推动滑块使外校形块向待校形筒形件的圆心方向给一定数值的进给量，再调整相邻环形槽钢上的滑块使外校形块给圆心方向的进给量为尺寸偏差最大位置处进给量的1/2，最后调整其余位置外校形块的进给量，将所有外校形块的弧面与待校形筒形件紧密贴合，使在同一支撑管方向上的滑道刻度值一致，即完成待校形筒形件外凸处的校正；

若待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差的最大位置为内凹形态时，则先调整内校形机构，从待校形筒形件的内凹处开始校形，内校形块以待校形筒形件的轴线为中心对称进给，转动调节丝杆使内校形块向待校形筒形件移动并将内凹处向外顶出，当内校形块校形完成后，再根据校形情况对外校形块进行调整；

若待校形筒形件相比标准圆尺寸偏差最大位置既包含外凸形态又包含内凹形态时，外校形机构和内校形机构对待校形筒形件的校形顺序任意选择。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置，该精确校形装置包括外校形机构和内校形机构，外校形机构用于对待校形筒形件相对标准圆外凸处进行内压校正，所述内校形机构用于对待校形筒形件相对标准圆内凹处进行外推校正，外校形机构和内校形机构可分开校形，也可以共同配合校形待校形筒形件，校形灵活度高，且一致性好，保证了校形的精确度。

2.本发明一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形方法，基于该精确校形装置，根据待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差最大位置的形态，选择外校形机构和/或内校形机构对待校形筒形件的校形顺序，且校形方式为对称校形，从而达到方便且精确的校形待校形筒形件的目的。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置的结构示意图；

图2为本发明超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置的外校形机构结构示意图；

图3为本发明超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置的外校形机构部分结构示意图；

图4为本发明超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置的内校形机构结构示意图。

其中：1为外校形机构；2为内校形机构；11为支架；12为环形槽钢；13为支撑管；14为校形组件；21为支撑底板；22为立柱；23为中心固定块；24为伸缩组件；25为内校形块；141为底板；142为支撑螺杆；143为外校形块；144为滑道；145为滑块；241为支撑杆；242为调节丝杆。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

请参阅图1～4，本发明实施例提供一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置，包括外校形机构1和内校形机构2，所述外校形机构1用于对待校形筒形件相对标准圆外凸处进行内压校正，所述内校形机构2用于对待校形筒形件相对标准圆内凹处进行外推校正；

其中，外校形机构1包括一个支架11，该支架11由5个间隔且平行布设于待校形筒形件周面上的环形槽钢12和6根沿待校形筒形件轴向设置的支撑管13组成，6根支撑管13将5个环形槽钢12连接为一体，优选的，环形槽钢12和支撑管13选用Q235碳钢板，每个环形槽钢12上均匀布设有34个用于校正待校形筒形件圆度的校形组件14；内校形机构2包括支撑底板21，该支撑底板21上固定设置有立柱22，在立柱22的上螺接有水平设置的中心固定块23，在中心固定块23两端分别设有内校形块25，该内校形块25与中心固定块23之间均设置有能够调节长度的伸缩组件24，每个伸缩组件24包括调节丝杆242，该调节丝杆242的一端与中心固定块23螺接，另一端螺接有支撑杆241的一端，该支撑杆241的另一端连接有内校形块25，该内校形块25中间均设置有呈球形沉孔，内校形块25与支撑杆241转动连接。

本发明实施例中，如图2～3所示，支架11两端的环形槽钢12两侧面上分别均匀设置有34个校形组件14，支架11中间的3个环形槽钢12均在一侧面均匀设置有34个校形组件14；支架11两端的环形槽钢12外侧面上通过螺栓分别连接34个校形组件14；在支架11两端的环形槽钢12内侧面以及所有中间环形槽钢12通过焊接的方式分别连接有34个校形组件14，另外，每个环形槽钢12上设置的多个校形组件14沿待校形筒形件的轴向平行设置，且其包含的外校形块143形成圆环面，该圆环面的中心与待校形筒形件的截面中心重合，这样的结构可以对称校形，保证校形受力均匀且易校形；另外，待校形筒形件的底部设置有专属垫块，专属垫块固定在沿待校形筒形件周向分布的校形组件14所对应的平台位置上，为了减少外校形机构1应力，且可调节待校形筒形件的高度。具体的，每个校形组件14包括底板141、支撑螺杆142和外校形块143，其中，底板141的一侧面与环形槽钢12固定连接，另一侧面设置有滑道144，在滑道144上设置有滑块145，支撑螺杆142的一端与滑块145连接固定，另一端与外校形块143连接，在外校形块143中心设计有沉孔，沉孔由数控加工制成，其结构为球形，便于根据待校形筒形件实际表面偏差进行多方向调节，使外校形块143与待校形筒形件的表面贴合更好，保证校形力更均匀的传递到待校形筒形件表面。

具体的，外校形块143是根据待校形筒形件的加工特点采用模具冲压方式加工制成，其规格为宽度50mm，长度150mm，厚度10mm，形状为弧形，且外校形块143的弧面直径与待校形筒形件的外圆面直径相同，是为了在校形过程中，增强待校形筒形件的钢性。

在外校形块143的弧形表面上设置有铜带，通过沉头螺钉沿外校形块143厚度方向的外周将铜带与外校形块143连接固定，因此铜带更换拆卸易于实现，该铜带的规格为厚度0.5mm，宽200mm，设置铜带为了防止校形过程中待校形筒形件的表面发生铁污染。滑道144的侧面设置有测量刻度尺，该测量刻度尺零位时为待校形筒形件的理论尺寸值。

优选的，外校形机构1均采用精加工面，为了使每个环形槽钢12上布设的校形组件14在同一个圆周上，保证在对待校形筒形件校形时，所有校形组件14的支撑力在同一个圆面上，从而减少校形过程中受力不均匀的情况。

本发明实施例中，如图4所示，调节丝杆242与中心固定块23、支撑杆241为螺纹连接，可以根据待校形筒形件的内径大小，对内校形机构2的长度进行调节，内校形块25是根据待校形筒形件加工特点制作而成，其规格为50×50mm，形状为弧形，且弧面直径与待校形筒形件的内圆面直径相同，在内校形块25的弧形表面上设置有铜带，通过沉头螺钉沿内校形块25厚度方向的外周将铜带与内校形块25连接固定，因此铜带更换拆卸易于实现，该铜带的规格为厚度0.5mm，宽200mm，设置铜带为了防止校形过程中待校形筒形件的表面发生铁污染。优选的，立柱22为螺纹杆，立柱22与中心固定块23中间处开设的螺纹孔螺纹连接，且立柱22与中心固定块23通过螺纹配合用于调整内校形机构2的高度。

本发明提供一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形方法，该精确校形方法基于超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置，该精确校形方法包括以下步骤：

步骤1：测量待校形筒形件的高度，判断是否需要安装所述支架11两端的环形槽钢12外侧面上的多个校形组件14，然后调整好精确校形装置；

步骤2：测量待校形筒形件多个部位的内径尺寸，然后标记待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差最大位置；

步骤3：在步骤1和2完成后，将待校形筒形件套入精确校形装置内，根据尺寸偏差最大位置的形态，选择外校形机构1和/或内校形机构2对待校形筒形件的校形顺序，具体顺序如下所示：

若待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差的最大位置为外凸形态时，则先调整外校形机构1，从待校形筒形件的外凸处开始校形，校形组件14以待校形筒形件的轴线为中心对称进给，参照同一支撑管13方向上的滑道144测量刻度值，然后推动滑块145使外校形块143向待校形筒形件的圆心方向给一定数值的进给量，以待校形筒形件的轴线为中心，对称位置的外校形块143给待校形筒形件相同的进给量，再调整相邻环形槽钢12上的滑块145使外校形块143给圆心方向的进给量为尺寸偏差最大位置处进给量的1/2，同样对称位置外校形块143给待校形筒形件相同的进给量，最后调整其余位置外校形块143的进给量，同样对称位置外校形块143给待校形筒形件相同的进给量，将所有外校形块143的弧面与待校形筒形件紧密贴合，使在同一支撑管13方向上的滑道144刻度值一致，即完成待校形筒形件外凸处的校正；

若待校形筒形件相对标准圆尺寸偏差的最大位置为内凹形态时，则先调整内校形机构2，从待校形筒形件的内凹处开始校形，内校形块25以待校形筒形件的轴线为中心对称进给，然后转动调节丝杆242使内校形块25向待校形筒形件移动并将内凹处向外顶出，当内校形块25校形完成后，再根据校形情况对外校形块133进行调整；

若待校形筒形件相比标准圆尺寸偏差最大位置既包含外凸形态又包含内凹形态时，外校形机构1和内校形机构2对待校形筒形件的校形顺序任意选择。

在待校形筒形件校形工序完成后，如需对待校形筒形件进行精加工，执行以下步骤

步骤1：测量校形后的待校形筒形件的椭圆度和直线度，若校形后的待校形筒形件校形尺寸合格时，则对所有外校形块143沿校形后的待校形筒形件的圆心方向给3mm进给量；

步骤2：取出内校形机构2后，车加工校形后的待校形筒形件进行切割，切削掉校形后的待校形筒形件的80％～90％，然后边加工边给切割处喷一定量的乳化液进行冷却，防止切削热引起的加工变形；

步骤3：校形后的待校形筒形件切割完成后，静置3小时～4小时，然后将所有外校形块143退出进给量的60％，再静置6小时后，得到精加工后的待校形筒形件；

步骤4：对精加工后的待校形筒形件进行打磨，边打磨边喷洒乳化液冷却。

一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置对待校形筒形件进行校形，精确校形装置及精确校形方法是不能单一地各自进行，只有在基于精确校形装置的前提下，才能保证待校形筒形件的准确度和均匀性。因此，本发明一种超大规格无缝纯钛筒形件的精确校形装置及方法中方法的步骤及所涉参数等都是有机的整体，不能任意进行调换及修改。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。