一种高精度大型薄壁筒件机加设备

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种高精度大型薄壁筒件机加设备。

背景技术

在对大型薄壁筒件(以下简称工件)内壁进行盲孔及其盲孔的密封面进行加工时，由于受其加工件结构的限制，在加工操作时非常困难。特别是在现有的机加设备中，无法对直径超过2400mm，长度超过12m，壁厚超过28mm的薄壁筒件进行直接加工，而是需要将工件分为几段单独进行加工，加工完成后在进行对筒焊接，这就导致在焊接过程中工件会产生形变，无法保证加工精度。并且在加工时因为加工设备的限制，在对盲孔进行加工时无法达到加工所需精度要求，导致加工难度极大。

同时现有的加工设备中无法对盲孔的各密封面进行加工，使得加工作业成为对盲孔加工的一大难题。

因此，针对无法对大型薄壁筒件进行盲孔加工，且采用现有设备加工精度不高的问题，现在需要提供一种高精度大型薄壁筒件机加设备。

发明内容

本发明意在提供一种高精度大型薄壁筒件机加设备，解决现有加工设备加工精度低且无法直接对盲孔进行加工的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明用于对大型薄壁筒件盲孔及其密封面进行直接加工，有效提高加工精度，具体为一种高精度大型薄壁筒件机加设备，包括固定结构，设于固定结构上的卡接结构，以及与卡接结构相对设置的操作结构；所述固定结构包括底座，设于底座上的支撑台，以及设于底座上的工件托圈结构；所述卡接结构转动设于所述支撑台上；所述底座内设有传送组件；所述操作结构设于所述传送组件上，并沿所述底座滑动。

本方案的原理及优点是：

本方案中首先通过传送组件控制操作结构的位移位置，使操作结构能够直接对装夹在卡接结构上的工件进行盲孔加工，从而满足对大型筒件盲孔的加工需求，同时通过精准控制操作结构的进给量，保证加工精准度。并且通过固定结构和卡接结构配合可满足对大型薄壁筒件的夹持固定，满足多种不同外径的工件夹持，提高设备通用性，增加工件在转动时的稳定性，而不用再分段加工处理，从而节省加工环节，同时也避免二次焊接影响加工精度。

其次，操作人员可直接通过操作结构对工件内部进行加工作业，提高可操作性，便于操作人员控制调节，提高作业效率。

优选的，作为一种改进，所述工件托圈结构包括设于所述底座上的滚轮组件，以及设于所述滚轮组件上的顶紧组件。通过工件托圈结构增加对工件的稳定性，满足对大型薄壁筒件的夹持固定作用，保证加工稳定性和安全性。

优选的，作为一种改进，所述滚轮组件包括设于底座上的托轮架，以及设于托轮架上的滚轮组，所述滚轮组与所述顶紧组件滚动接触；所述顶紧组件包括设于工件外围的托圈，以及设于托圈内壁的圆弧板，所述圆弧板与工件外壁接触。通过滚轮组件在工件下方对工件进行支撑，同时不会对工件的转动造成影响，并对工件四周加设顶紧组件，保证工件在转动过程中的稳定性，防止松动和脱落。

优选的，作为一种改进，所述操作结构包括移动组件和支撑座；所述支撑座套设于所述移动组件上，并带动所述移动组件移动，所述支撑座设于所述传送组件上。通过支撑座可提高移动组件的稳定性，进而保证加工精准度，同时通过支撑座带动调节移动组件，移动精度更准确，移动时更平稳。

优选的，作为一种改进，所述移动组件包括移动杆和操作台；所述操作台设于所述移动杆首部，并与所述卡接结构相对设置。操作人员可直接通过操作台对盲孔进行加工，操作更方便快捷。

优选的，作为一种改进，所述移动杆为筒状结构，长度为18000mm-22000mm，所述移动杆包括依次连接的操作段和配重段。所述移动杆内设有多根横竖相交的加强筋。将移动杆设置为筒状结构，可便于操作人员随时进入，更利于操作和实施检查加工状态；为了满足对大型薄壁筒件的加工，提升加工时移动杆的稳定性，对移动杆后端增设有配重段，同时增设多根加强筋以提高移动杆的强度，保证作业安全性。

优选的，作为一种改进，所述操作台上活动设有数控刀架。通过数控刀架可精准控制刀具的进给量，从而实现对盲孔密封面的加工，同时保证加工精准度。

优选的，作为一种改进，所述卡接结构包括转动盘和卡接组件；所述转动盘活动设于所述支撑台上，所述卡接组件设于所述转动盘上。通过卡接组件可对多种不同直径的工件进行装夹固定，增加设备通用性，达到对大型薄壁筒件的加工需求。

优选的，作为一种改进，所述卡接组件包括固定件和夹紧件；所述固定件活动设于所述转动盘中心位置，所述夹紧件活动设于所述转动盘四周，所述夹紧件长度为500mm-800mm。通过固定件和夹紧件增加对工件的夹持力度，防止工件松动脱落，保证工件加工过程的稳定性，提高设备安全性。

优选的，作为一种改进，所述支撑座包括基座和环形支架，所述环形支架设于所述基座上，所述环形支架套设于所述移动杆上；所述基座固设于所述传送组件上。基座能平衡移动杆重量，确保移动杆作业时的稳定性，同时环形支架更能提升移动杆的稳定性和安全性，避免移动杆与支撑座相对滑动，影响作业精准度。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中工件托圈结构的结构示意图；

图3为本发明实施例中移动组件的结构示意图；

图4为本发明实施例中支撑座的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：固定结构1、底座101、支撑台102、卡接结构2、转动盘201、固定件211、夹紧件212、操作结构3、移动杆401、操作台402、数控刀架411、支撑座5、基座501、环形支架502、传送组件6、工件托圈结构7、托轮架701、螺栓702、圆弧板703、滚轮组704、托圈705。

实施例基本如附图1所示：

一种高精度大型薄壁筒件机加设备，用于加工大型薄壁筒件盲孔及其密封面。具体包括固定结构1，设于固定结构1上的卡接结构2，与所述卡接结构2相对设置的操作结构3。所述固定结构1包括横向设于底部的底座101，设于底座上的工件托圈结构7，以及设于底座101上的支撑台102。在所述底座101上设有承重轨道，在承重轨道内设有传送组件6。本实施例中，所述底座101采用大型卧式车床，长度为30m；所述传送组件6为将回转运动转化为直线运动的滚珠丝杠，并通过设于底座101内部的电机带动滚珠丝杆转动。

具体的，如附图2所示，所述工件托圈结构7包括设于所述底座101上的滚轮组件，以及设于所述滚轮组件上的顶紧组件。所述滚轮组件包括通过螺栓连接在所述承重轨道上的托轮架701，以及设于所述托轮架701两侧的滚轮组704，所述滚轮组704与所述顶紧组件相切，并滚动接触。所述顶紧组件包括套设于工件外围的托圈705，以及活动设于托圈705内壁的圆弧板705；所述圆弧板705通过螺栓702活动固定在所述托圈705内壁上，并与工件外壁接触。本实施例中，所述工件托圈结构7设置为两个，分别套设于工件的前中部和后中部，当工件放入顶紧组件内后，通过调节螺栓702以此使圆弧板705将工件夹紧，并通过滚轮组件带动托圈705及工件一起转动，以保证工件的稳定性。

具体的，所述底座101上通过螺钉固设有支撑台102，所述支撑台102的一侧通过螺钉连接有卡接结构2。所述卡接结构2包括通过旋转轴卡接在所述支撑台102上的转动盘201，以及设于所述转动盘201上的卡接组件。所述卡接组件包括活动设于所述转动盘201中心处的固定件211，以及设于所述转动盘201四周的夹紧件212。所述固定件211为电动伸缩杆，通过转动可调节所述固定件211的长度。所述转动盘201上设有滑槽，所述夹紧件212卡接于所述滑槽内，并可在滑槽内滑动；所述夹紧件212呈阶梯状结构，工件通过夹紧件212装夹在所述转动盘201上，同时根据工件的直径和长度可选择夹紧件212对应的卡接梯度位置，并通过滑动调节夹紧件212将工件加紧固定，以满足多种外径工件的装夹。本实施例中，所述夹紧件212长度为550mm；当工件装夹在转动盘201上时，能够加强对工件的夹持作用，同时通过调节所述固定件211将工件接触抵紧，对工件进一步形成支撑固定作用。

具体的，所述操作结构3包括移动组件4和支撑座5。所述移动组件4包括移动杆401以及设于移动杆401首部的操作台402。如附图3所示，所述移动杆401为整体呈筒状的镗杆结构，所述移动杆401整体长度为18000mm-22000mm,所述移动杆401包括依次连接的操作段和配重段，所述操作台402设于所述操作段首部；所述配重段用于平衡所述移动杆401重量，以保持移动杆401稳定。所述移动杆401采用中空的筒状结构，操作人员可通过内部进入，并到达位于首部的操作台402处，便于对盲孔进行精准加工。在所述移动杆401内壁上还设有多段横竖相交的加强筋，以增加移动杆401整体强度，保证作业安全。

具体的，所述移动杆401整体长度设置为20000mm，实现可加工深度为13000mm，能够满足大型薄壁筒件内壁盲孔的加工需求。所述操作台402上安装有数控刀架411，通过调节数控刀架411可精准控制刀具的进给量，满足纵向行程1500mm，横向行程1000mm的加工精度需求，实现对内壁盲孔以及其密封面的操作加工需求。

具体的，如附图4所示，所述支撑座5内设有多组加强筋，以提高支撑座5整体强度。所述支撑座5包括整体呈梯形柱的基座501，以及通过螺栓固定设于所述基座501上的环形支架502。所述环形支架502内径与所述移动杆401外径相同，并环抱套设于所述移动杆401上，使所述移动杆401的首端正对所述卡接结构2。所述基座501通过螺栓滑动连接在所述底座101的承重滑轨上，并与所述传送组件6固定连接，所述传送组件6带动所述基座501在承重滑轨上移动，以此带动所述移动杆401前后移动，实现所述数控刀架411的径向进给。本实施例中，所述支撑座5设置为两个，分别设置在所述移动杆401的重心附近和尾部位置。

具体实施过程如下：

如附图1至附图4所示，在加工操作时，首先需要对工件内壁进行盲孔加工，然后再对盲孔各密封面进行加工。因此先将工件套入工件托圈结构7，然后通过卡接组件固定在转动盘201上，同时调节所述固定件211将工件抵紧固定，并通过调节螺栓702使圆弧板705将工件夹紧固定，使转动盘201能够带动工件以及顶紧组件绕自身转动。然后设置移动组件4进给量参数，使传送组件6带动所述移动组件4在承重轨道上向前或向后移动，使数控刀架411能前后进给，启动设备后，在工件转动下对工件内壁进行盲孔加工。

当盲孔加工完成后，操作人员进入移动杆401内部到达操作台402处，同时设置数控刀架411的具体进给量参数，通过数控刀架411对盲孔各密封面进行加工。实现可直接在工件内部对盲孔及其密封面加工作业的效果，提高加工精准度，保证加工效率。

本实施例中，通过固定结构1的工件托圈结构7对大型工件进行固定，从而满足对大型薄壁筒件的一次性加工需求，同时通过卡接结构2可装夹0-5米不等的不同外径的薄壁筒件，能够适应多种工件装夹加工，增加设备的通用性；操作结构3能够实现直接对大型薄壁筒件(特别是长度超过12m，直径超过2400mm，壁厚超过28mm)的内壁盲孔及其密封面进行加工，而不用在分段进行加工作业，极大节省作业工序，减少后续衔接作业。同时通过操作台402可实现对刀具的精准控制，把握进给量，进而可满足对高精度要求端面的加工，达到密封面上下平面平行度0.7，平面度0.6，与筒壁垂直度为3的加工精度要求，并且还可实现对粗糙度为6.3的槽加工。极大降低加工作业难度。

同时，本实施例中，对移动杆401设置长度为20000mm，且增加配重段，从而平衡移动杆401自身重量，并设置支撑座5对移动杆进行移动和支撑，既能满足对移动杆401的精准移动调控，又能提高对移动杆401的稳定支撑作用，保证移动杆401在作业过程中的稳定性，减少振动，进而保证加工精度。

并且，本实施例中，操作人员可直接进入移动杆401内，通过在操作台402上控制数控刀架411，从而达到对盲孔密封面的精准加工，极大提高作业便捷性，增强可操作性，解决无法对精度要求为1mm的大型薄壁筒件盲孔及其端面进行加工的难题。同时，移动杆401内设有多段加强筋，以及加上支撑座5，完全能够保证作业的安全性，提升设备可靠性。

同时为了提高作业效率，现在都会采用自动化作业流程，而针对这种大型薄壁筒件的盲孔及其密封面的加工，现有的自动化加工设备都是将工件分为多段，然后分别进行加工，以此运用现有的自动化设备来提高作业效率，然后再将工件进行焊接。但是在焊接的过程中会对薄壁筒件产生形变，影响加工精度，导致对盲孔的加工成为一大难题。而本申请并不采用惯用的分段加工模式，而是直接将工件进行固定加工，使作业满足加工需求，进而避免焊接过程。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。