一种切割防脱落装置及筒件切割方法

技术领域

本发明涉及车削设备领域，尤其涉及一种切割防脱落装置及筒件切割方法。

背景技术

随着航空航天领域的快速发展，大型锻件制成的压力容器应用越来越广泛，相较于卷板焊接技术，由于大型锻件的周壁上没有焊缝，因此大型锻件的结构强度更好。由于大型锻件为一体式成型，为了满足使用需求，通常需要对大型锻件进行分切，在分切时，需要将大型锻件放置在旋转台上，旋转台带动大型锻件转动，进一步地，通过切刀将大型锻件切断。

在切割大型锻件过程中，由于大型锻件重量较重，并且在切割时大型锻件处于旋转状态，因此，大型锻件的切除部分容易受到离心力的作用掉落，从而导致安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，为此，第一方面，本发明提供一种切割防脱落装置。能够在切割筒件的过程中防止余料脱落，避免了安全隐患。

第二方面，本发明提供一种筒件切割方法，用于使用第一方面的切割防脱落装置进行切割筒件，在提高了作业安全的基础上，自动化程度高，加工品质更好。

根据本发明第一方面实施例的一种切割防脱落装置，其特征在于，包括夹持单元，所述夹持单元包括：

基座，所述基座上设置有导向孔，调节孔和滑槽；

作用力杆，沿所述作用力杆的长度方向依次设置有滑轨段、避让段和夹持段，所述滑轨段活动地设置在所述导向孔中，所述滑轨段沿自身长度方向移动；所述避让段朝远离所述基座的方向凸起；筒件的周壁上设置有环切槽，所述环切槽将筒件分为位于环切槽上部的切除部和位于环切槽下部的主体部；所述滑轨段位于所述基座的下端的部分抵接所述切除部的内周壁，所述夹持段抵接所述主体部的内周壁；

锁紧丝杆，所述锁紧丝杆转动地设置在所述调节孔中；

活动爪，所述活动爪滑动设置在所述滑槽中；在所述锁紧丝杆转动时，能够驱动所述活动爪远离或靠近所述作用力杆的方向移动，所述活动爪抵接所述切除部的外周壁。

根据本发明的一些实施例，所述滑轨段上设置有导向面，所述基座对应所述滑轨段的外轮廓设置有所述导向孔。

根据本发明的一些实施例，所述活动爪包括滑块部，所述滑块部滑动设置在所述滑槽中，所述滑块部一端设置有弧形槽，所述弧形槽内设有螺纹，所述滑块部的另一端设置有夹持部。

根据本发明的一些实施例，所述夹持部靠近所述作用力杆的一侧设置有弧形面。

根据本发明的一些实施例，所述弧形面上设置有防滑齿。

根据本发明的一些实施例，还包括顶撑机构，所述顶撑机构设置有支撑环，所述支撑环的下端设置有伸缩组件；所述支撑环包括第一位置状态和第二位置状态，其中，所述第一位置状态为所述支撑环抵接所述作用力杆，所述第二位置状态为所述支撑环脱离所述作用力杆，所述伸缩组件在运动时能够驱动所述支撑环在所述第一位置状态或所述第二位置状态间变换。

根据本发明的一些实施例，所述支撑环上设置有凹槽，所述凹槽对所述作用力杆的下端进行限位。

根据本发明第二方面实施例的一种筒件切割方法，所述切割防脱落装置包括夹持单元和顶撑机构；

筒件切割方法包括以下步骤：

S10：将筒件的下端安装在机床的旋转台上，将N个所述夹持单元布置在筒件的上端；其中，N≥3；

S20：基于环切槽的高度，调整所述作用力杆的竖直高度，使所述夹持单元的避让段的中心位置与所述环切槽的中心位置高度相同；

S30：基于旋转台旋转，通过检测机构检测所述夹持单元在所述筒件上的分布位置；

S40：基于所述夹持单元的分布位置，获取所述筒件上所述夹持单元分布密度最大区域，切刀由所述筒件上夹持单元分布密度最大区域的轴向对称处下刀；

S50：所述机床采集所述切刀的进刀量和所述旋转台的旋转周数判断环切槽的深度，当所述筒件即将切断时，所述顶撑机构的支撑环上升，所述支撑环抵接所述作用力杆的下端；当所述筒件完全切断时，所述支撑环下降，所述支撑环脱离所述作用力杆的下端。

根据本发明的一些实施例，步骤S10中，所述夹持单元至少设置有6个，其中4个所述夹持单元等分布置，其余的所述夹持单元全部设置在其中任一个等分布置的所述夹持单元为中心的1/4圆周内。

根据本发明的一些实施例，步骤S50中，当H-S*T≤1.2T时，所述伸缩组件开始运动，控制所述支撑环抵接所述作用力杆的下端，其中，H为所述筒件的壁厚，T为所述切刀的进刀量，S为所述旋转台的旋转周数。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

根据本发明的实施例，夹持单元设置在筒件的上端，夹持单元包括基座、作用力杆、锁紧丝杆和活动爪，基座上设置有导向孔，调节孔和滑槽；作用力杆设置有滑轨段、避让段和夹持段；其中，滑轨段活动地设置在导向孔中，避让段能够避免切刀误切，夹持段抵接筒件的内周壁；活动爪靠近作用力杆的一侧抵接筒件的外周壁，在本实施例中，根据环切槽，将筒件分为位于环切槽上部的切除部和位于环切槽下部的主体部；滑轨段位于基座的下端的部分抵接切除部内周壁，夹持段抵接主体部的内周壁，活动爪抵接切除部的外周壁上，通过活动爪和夹持段的共同作用，夹持单元能够牢固地固定在筒件的周壁上，保持切除部的轴线和主体部的轴线共线，避免在旋转台旋转过程中，切除部从主体部上滑落，并且能够提高环切槽的切除品质，提高断面的表面质量。

根据本发明的实施例，通过在滑轨段上设置导向面，作用力杆在基座上下调整的过程中能够避免作用力杆发生转动，保持避让段的凹部靠近环切槽，凸部远离环切槽。

根据本发明的实施例，活动爪通过弧形槽中的螺纹，与锁紧丝杆螺纹连接，在锁紧丝杆转动的过程中，能够带动活动爪靠近或远离作用力杆，通过本结构的设计，结构简单，使用方便。

根据本发明的实施例，夹持部靠近作用力杆的一侧设置有弧形面，通过在活动爪的夹持部上设置弧形面，能够提高夹持部与筒件外周壁的接触面积，进而提高夹持单元的稳定性。

根据本发明的实施例，通过在弧形面上设置防滑齿，能够提高夹持部与筒件外周壁的摩擦力，进而提高夹持单元的稳定性。

根据本发明的实施例，在环切过程中，由于切刀需要将筒件上的部分材料切除形成环切槽，为了避免当部分筒件切断时，筒件具有朝向已切断部分倾斜的趋势，导致未切断部分处的应力集中，因此，在本实施例中，还设置有顶撑机构，通过顶撑机构的支撑环抵接支撑夹持单元的下端，将切除部托起。以此避免环切槽部分切断后，未切断部分的应力集中问题。

根据本发明的实施例，顶撑机构的支撑环抵接支撑夹持单元的下端时，通过在支撑环上设置凹槽，能够对作用力杆的下端进行限位，避免在支撑过程中因支撑力分布不均而导致作用力杆发生倾斜。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的一种剖视结构示意图；

图3为本发明的夹持单元的一种结构示意图；

图4为本发明的夹持单元的一种剖视结构示意图；

图5为本发明的活动爪的结构示意图；

图中：

100-夹持单元，110-基座，111-导向孔，112-调节孔，113-滑槽，120-作用力杆，121-滑轨段，1211-导向面，122-避让段，123-夹持段，130-锁紧丝杆，140-活动爪，141-滑块部，142-弧形槽，143-夹持部，1431-弧形面，1432-防滑齿；

200-顶撑结构，210-支撑环，211-凹槽，220-伸缩组件；

300-筒件，301-环切槽，310-切除部，320-主体部；

400-旋转台，410-切刀。

具体实施方式

现在将参照示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述的实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

图1示意性表示本发明的一种结构图。如图1所示，本实施例公开了本发明提供的一种切割防脱落装置，切割防脱落装置包括夹持单元100，其中，夹持单元100包括基座110、作用力杆120、锁紧丝杆130和活动爪140；基座110上设置有导向孔111，调节孔112和滑槽113；作用力杆120沿自身长度方向依次设置有滑轨段121、避让段122和夹持段123；滑轨段121活动地设置在导向孔111中，沿滑轨段121的长度方向移动；避让段122朝远离基座110的方向凸起，具体的，避让段122为U型杆段；锁紧丝杆130转动地设置在调节孔112中；活动爪140滑动设置在滑槽113中，在锁紧丝杆130转动时，能够控制活动爪140远离或靠近作用力杆120。具体的，夹持单元100设置在筒件300上，根据筒件300上的环切槽301的位置，将筒件300分为位于环切槽301上部的切除部310和位于环切槽301下部的主体部320；滑轨段121位于基座110的下端的部分抵接切除部310内周壁，夹持段123抵接主体部320的内周壁，活动爪140抵接切除部310的外周壁上，通过活动爪140和夹持段123的共同作用，夹持单元100能够牢固地固定在筒件300的周壁上，保持切除部310的轴线和主体部320的轴线共线，避免在旋转台400旋转过程中，切除部310从主体部320上滑落，并且能够提高环切槽301的切除品质，提高断面的表面质量。

在本发明的一些实施例中，滑轨段121上设置有导向面1211，导向孔111对应滑轨段121的外轮廓设置有导向孔111。通过在滑轨段121上设置导向面1211，作用力杆120在基座110上下调整的过程中能够避免作用力杆120发生转动，保持避让段的凹部靠近环切槽301，凸部远离环切槽301。具体的，在本实施例中避让段为U型管段。在本实施例中，可以通过在滑轨段121的上端连接气缸，通过气缸控制作用力杆120上下运动；或者在基座110上垂直于导向孔111的轴线方向上设置限位孔，通过在限位孔中装入基米螺栓抵接作用力杆120，在调整作用力杆120至合适位置后，使作用力杆120保持固定。

在本发明的一些实施例中，活动爪140包括滑块部141，滑块部141滑动设置在滑槽113中，滑块部141一端设置有弧形槽142，弧形槽142内设有螺纹，滑块部141的另一端设置有夹持部143。在本实施例中，弧形槽142中的螺纹可设置为矩形螺纹；锁紧丝杆130对应设置为矩形螺纹丝杆，矩形螺纹相对于普通螺纹能够承载更大的夹持力。在本实施例中，锁紧丝杆130转动设置在基座110中，锁紧丝杆130在转动时能够控制活动爪140靠近或远离作用力杆120，锁紧丝杆130的远离基座110的一端可以设置为螺栓头，通过人工的方式旋转锁紧丝杆130；也可以通过电机传动连接锁紧丝杆130的一端，通过电机自动控制锁紧丝杆130的转动，从而实现夹持单元100的自动化控制。

在本发明的一些实施例中，夹持部143靠近作用力杆120的一侧设置有弧形面1431。通过在活动爪140的夹持部143上设置弧形面1431，能够提高夹持部143与筒件300外周壁的接触面积，进而提高夹持单元100的稳定性。

在本发明的一些实施例中，弧形面1431上设置有防滑齿1432。通过在弧形面1431上设置防滑齿1432，能够提高夹持部143与筒件300外周壁的摩擦力，进而提高夹持单元100的稳定性。

在本发明的一些实施例中，还包括顶撑机构200，顶撑机构200设置有支撑环210，支撑环210的下端设置有伸缩组件220，支撑环210包括第一位置状态和第二位置状态，其中，第一位置状态为支撑环210抵接作用力杆120，第二位置状态为支撑环210脱离作用力杆120，伸缩组件220在运动时能够驱动支撑环210在第一位置状态或第二位置状态间变换。具体的，伸缩组件220为液压油缸或电缸。在环切过程中，由于切刀410需要将筒件300上的部分材料切除形成环切槽301，为了避免当部分筒件300切断时，筒件300具有朝向已切断部分倾斜的趋势，导致未切断部分处的应力集中，因此，在本实施例中，设置有顶撑机构200，通过顶撑机构200的支撑环210抵接支撑夹持单元100的下端，将切除部310托起。以此避免环切槽301部分切断后，未切断部分的应力集中问题。

在本发明的一些实施例中，支撑环210上设置有凹槽211。顶撑机构200的支撑环210抵接支撑夹持单元100的下端时，通过在支撑环210上设置凹槽211，能够对作用力杆120的下端进行限位，避免在支撑过程中因支撑力分布不均而导致作用力杆120发生倾斜。

根据本发明第二方面实施例的一种筒件300切割方法，包括以下步骤：

S10：将筒件300的下端安装在机床的旋转台400上，将N个夹持单元100布置在筒件300的上端；其中，N≥3；具体的，N个夹持单元100布置在筒件300的上端，能够形成多点限位，从而在环切的过程中保持切除部310的轴线和主体部320的轴线共线。

S20：基于环切槽301的高度，调整作用力杆120的竖直高度，使避让段122的中心位置与环切槽301的中心位置高度相同；具体的，通过机床设定的参数，确定环切槽301的高度；然后调整作用力杆120，使避让段122的中心位置靠近环切槽301，避免切刀410在作业时产生误切；

S21：通过电机驱动锁紧丝杆130转动，使活动爪140靠近作用力杆120，夹持单元100进行夹持固定。

S30：基于旋转台400旋转，通过检测机构检测夹持单元100在筒件300上的分布位置；具体的，机床启动，旋转台400开始预热旋转，通过机床的检测机构检测夹持单元100在筒件300上的分布位置，在本实施例中，可以采用在机床上设置激光检测元件的方式扫描筒件300上的基座110，从而实现检测功能；也可以在基座110上设置信号发生装置将夹持单元100的位置信号传输至机床内部。

S40：基于夹持单元100的分布位置，获取筒件300上夹持单元100分布密度最大区域，切刀410由筒件300上夹持单元100分布密度最大区域的轴向对称处下刀；具体的，在本步骤中，当切刀410开始切断筒件300时，筒件300具有朝向已切断部分倾斜的趋势，导致未切断部分处的应力集中，因此，通过在夹持单元100分布密度最大区域的轴向对称处下刀，使得切断部分由夹持单元100分布密度最大区域的轴向对称处开始，在完全切断的过程中，夹持单元100分布密度最大区域处筒件300的倾斜趋势最大，因此通过在倾斜趋势最大处设置多个夹持单元100能够保证切除部310和主体部320的同心度，从而提高切槽的切除品质，提高断面的表面质量。

S50：机床采集切刀410的进刀量和旋转台400的旋转周数判断环切槽301的深度，当筒件300即将切断时，顶撑机构200的支撑环210上升，支撑环210抵接作用力杆120的下端；当筒件300完全切断时，支撑环210下降，支撑环210脱离作用力杆120的下端。由于切刀410需要将筒件300上的部分材料切除形成环切槽301，为了避免当部分筒件300切断时，筒件300具有朝向已切断部分倾斜的趋势，导致未切断部分处的应力集中，因此，在本实施例中，还设置有顶撑机构200，通过顶撑机构200的支撑环210抵接支撑夹持单元100的下端，将切除部310托起。以此避免环切槽301部分切断后，未切断部分的应力集中问题。

在本发明的一些实施例中，步骤S10中，夹持单元100至少设置有6个，其中4个夹持单元100等分布置，其余的夹持单元100设置在其中任一个夹持单元100为中心的1/4圆周内。以形成夹持单元100分布密度最大区域。

在本发明的一些实施例中，步骤S50中，当H-S*T≤1.2T时，伸缩组件220开始运动，控制支撑环210抵接作用力杆120的下端，其中，H为筒件300的壁厚，T为切刀410的进刀量，S为旋转台400的旋转周数。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。