CN104874830A - 钢管束翼板孔数控加工设备 - Google Patents

钢管束翼板孔数控加工设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢管束翼板孔数控加工设备，包括起支承作用的基座，沿所述的基座的长度方向上平行排布有若干输送辊，若干所述的输送辊用以构成钢管束构件加工用工作台；所述的基座上设置有可沿基座的长度方向移动的用以安装若干钻削动力头的龙门机架，所述的钻削动力头在齿轮齿条传动副作用下沿龙门机架横向移动；所述的钻削动力头的底部安装有用以钢管束构件孔加工用刀具的钻头。本发明使钢管束翼板钻孔工作实现自动化，在保证产品质量与生产效率的同时，减轻了生产人员的劳动强度。

Description

钢管束翼板孔数控加工设备
技术领域
本发明涉及一种钢管束翼板孔数控加工设备。
背景技术
I型钢管束构件是一种新型钢结构墙体构件，它是由若干根薄壁U型钢管与一根用于封堵U型钢管开口的等宽方钢管，经叠加组立并焊接在一起构成钢管束构件。其中I型钢管束构件的外形结构见图1a所示，U型钢管的结构见图1b所示，其中A为冷弯成型的U型钢管，B为方钢管，A1为U型钢管的翼缘，A2为腹板，A3为板孔。在组成钢管束的各U型钢管的翼板上，布置有用于在楼板建造施工中穿插钢筋的数组小孔。
I型钢管束的规格为：
长度范围约为4000—12000mm，厚度范围约为130—200mm，高度范围约为310—2100mm，钢管束板厚约为4—6mm。
I型钢管束构件翼板孔的加工工序，研制初期均采用摇臂钻床进行加工，即在I型钢管束构件组立焊接完成后，由工人操作摇臂钻对钢管束翼板上的小孔逐个进行钻削加工。这道工序存在着劳动强度大、生产效率低、成本高等问题。
发明内容
为了克服现有钢管束翼板钻孔工序手工操作存在的上述缺陷，本发明提供一种使钢管束翼板钻孔工作实现自动化，在保证产品质量与生产效率的同时，减轻生产人员劳动强度的钢管束翼板孔数控加工设备。
本发明采用的技术方案是：
钢管束翼板孔数控加工设备，包括起支承作用的基座，其特征在于：沿所述的基座的长度方向上平行排布有若干输送辊，若干所述的输送辊用以构成钢管束构件加工用工作台；
所述的基座上设置有可沿基座的长度方向移动的用以安装若干钻削动力头的龙门机架，所述的钻削动力头可沿所述的龙门机架横向移动；所述的钻削动力头的底部安装有用以钢管束构件孔加工用刀具的钻头。
所述的龙门机架上安装有横向溜板，所述的横向溜板通过滚动直线导轨副安装在龙门机架上，且所述的横向溜板的顶部安装有横向移动电机，所述的横向溜板带动钻削动力头沿龙门机架横向移动。
所述的龙门机架的顶部还安装有齿轮齿条传动副，所述的齿轮齿条传动副与所述的横向移动电机驱动连接，若干所述的钻削动力头在齿轮齿条传动副作用下分别沿龙门机架横向移动。
所述的钻削动力头包括主轴电机和多轴齿轮箱，所述的主轴电机的上端连接联轴节，下端设置有所述的多轴齿轮箱，所述的多轴齿轮箱包括主传动轴，所述的主传动轴的两侧分别通过齿轮传动副与一主轴传动连接，所述的主轴的底部安装有所述的钻头。
若干所述的输送辊通过输送辊机架安装在基座上，且所述的输送辊由电机通过链轮传动。
所述的输送辊机架的下方安装有用于排出切屑的排屑器，所述的排屑器包括安装在工作台两端的排屑器尾轮、套设在排屑器尾轮上的并可随排屑器尾轮转动而旋转的排屑链板以及安装在工作台末端的具有切屑排出口的切屑排出端，所述的排屑链板与切屑排出端相互配合。
所述的工作台的两侧分别设置有固定式横向定夹装置和根据钢管束构件的不同尺寸调整横向间距的移动式横向定夹装置。
所述的工作台的左右两端分别设置有用以在加工过程中对钢管束构件长度方向的定位与夹紧的纵向定夹装置。
每根所述的输送辊的两侧的中间部位分别安装有中间托辊，且所述的中间托辊与输送辊抵接，所述的中间托辊通过中间托辊支架固设在基座上。
用于I型钢管束翼板钻孔生产的数控加工设备，其主要结构组成及功能特征如下：
基座：作为设备基础件，用于安装、联接及支撑设备其它组成部件。
排屑器尾轮：作为排屑器的重要部件，与切屑排出端及排屑链板共同组成排屑器，并在排屑器传动电机的带动下，支撑并拖动排屑链板作排屑循环运动，将切屑从切屑排出端排除。
输送辊机架：用于支撑由链轮传动的输送辊。
输送辊：数根输送辊安装在输送辊机架上，由电机通过链轮拖动同步旋转，共同构成钢管束构件加工用工作台。
龙门机架：用于安装钻削动力头，并作为设备行走部件，带动钻削动力头，沿基座长度方向(纵向)运行，实现孔加工纵向定位。
齿轮齿条传动副：安装在龙门机架的顶部，在横向伺服电机拖动下，带动钻削动力头沿基座宽度方向(横向)运行，实现孔加工的横向定位。
横向移动电机：安装在横向溜板顶部，用于驱动齿轮齿条传动副，带动各钻削动力头能够分别沿龙门机架横向移动，实现钢管束各U型钢管翼板孔的钻削定位。
横向溜板：用滚动直线导轨副安装在龙门机架上，其上采用滚动直线导轨安装钻削动力头，在电机拖动下，带动钻削动力头实现横向定位运动。
多轴齿轮箱：作为钻削动力头的重要组成部件之一，安装于主轴电机下部，将电机的单轴运动，通过传动齿轮副，变为可带动两根钻削主轴运动，实现每个动力头的双孔同步钻削。
钢管束构件：由数根U型钢管及一根方钢管焊接构成，钻削加工时，水平定位夹紧在工作台上；各U型钢管上沿长度方向均布三组(每组2*2个翼板孔)孔需要加工。
横向定夹装置：布置在工作台的上下两侧，一侧为固定式，作为构件定位基准，另一侧可以横向移动，实现对工件的侧向夹紧。
中间托辊：作为工作台的各输送辊为细长杆件，为了在加工过程中提高输送辊的刚性，避免长期使用发生变形，故采用中间托辊支撑方式加强刚度。
纵向定夹装置：安装在工作左右两端，用于在加工过程中，对工件长度方向的定位与夹紧。
本发明的有益效果体现在：
1)多钻削动力头：为了能够提高加工效率，并适合钢管束构件宽度尺寸大的实际情况，特采用多钻削动力头进行同步钻削加工，具有加工效率高、孔位精度高、占用加工场地集中等优点。
2)多轴钻削加工：在每个钻削动力头上，均设有两个钻削主轴，见图4所示，通过主轴电机及联轴节，将旋转运动传递给主传动轴，再经过齿轮传动副的传动，将旋转运动传递给两个钻削主轴，最终带动两根钻头作旋转主运动，实现了单动力多轴钻削加工；提高了加工效率，降低了加工能耗，并且也保证了每个U型钢管对每排孔位间距的精度要求。
3)输送辊刚度提高办法：作为组成设备工作台的输送辊，为细长杆类部件，在钻削加工过程中，输送辊中部将因长度过大而导致刚度减弱，这将严重影响钢管束构件的翼板孔钻加工，为了提高输送辊的整体刚度，在输送辊下部采用中间托辊的支撑方式，来解决输送辊刚度弱的问题。
附图说明
图1a是I型钢钢管束结构示意图。
图1b是U型钢管束结构示意图。
图2是本发明整体结构主视图。
图3是本发明整体结构俯视图。
图4是本发明整体结构侧视图。
图5a是本发明钻削动力头局部结构示意图。
图5b是本发明钻削动力头整体结构示意图。
图6a是本发明中间托辊整体结构示意图。
图6b是本发明中间托辊局部结构示意图。
具体实施方式
参照图1a至图6b，钢管束翼板孔数控加工设备，包括起支承作用的基座1，沿所述的基座1的长度方向上平行排布有若干输送辊4，若干所述的输送辊4用以构成钢管束构件12加工用工作台；
所述的基座1上设置有可沿基座的长度方向移动的用以安装若干钻削动力头的龙门机架5，所述的钻削动力头8可沿所述的龙门机架5横向移动；所述的钻削动力头8的底部安装有用以钢管束构件孔加工用刀具的钻头11。
所述的龙门机架5上安装有横向溜板9，所述的横向溜板9通过滚动直线导轨副安装在龙门机架5上，且所述的横向溜板9的顶部安装有横向移动电机7，所述的横向溜板9带动钻削动力头8沿龙门机架5横向移动。
所述的龙门机架5的顶部还安装有齿轮齿条传动副6，所述的齿轮齿条传动副6与所述的横向移动电机7驱动连接，若干所述的钻削动力头8在齿轮齿条传动副6作用下分别沿龙门机架5横向移动。
所述的钻削动力头8包括主轴电机81和多轴齿轮箱10，所述的主轴电机81的上端连接联轴节82，下端设置有所述的多轴齿轮箱10，所述的多轴齿轮箱包括主传动轴103，所述的主传动轴103的两侧分别通过齿轮传动副102与一主轴101传动连接，所述的主轴101的底部安装有所述的钻头11。
若干所述的输送辊4通过输送辊机架3安装在基座1上，且所述的输送辊4由电机通过链轮传动。
所述的输送辊机架3的下方安装有用于排出切屑的排屑器，所述的排屑器包括安装在工作台两端的排屑器尾轮2、套设在排屑器尾轮2上的并可随排屑器尾轮转动而旋转的排屑链板以及安装在工作台末端的具有切屑排出口的切屑排出端16，所述的排屑链板与切屑排出端16相互配合。
所述的工作台的两侧分别设置有固定式横向定夹装置13和根据钢管束构件的不同尺寸调整横向间距的移动式横向定夹装置。
所述的工作台的左右两端分别设置有用以在加工过程中对钢管束构件长度方向的定位与夹紧的纵向定夹装置15。
每根所述的输送辊的两侧的中间部位分别安装有中间托辊14，且所述的中间托辊14与输送辊抵接，所述的中间托辊14通过中间托辊支架141固设在基座1上。
用于I型钢管束翼板钻孔生产的数控加工设备，其主要结构组成及功能特征如下：
基座：作为设备基础件，用于安装、联接及支撑设备其它组成部件。
排屑器尾轮：作为排屑器的重要部件，与切屑排出端及排屑链板共同组成排屑器，并在排屑器传动电机的带动下，支撑并拖动排屑链板作排屑循环运动，将切屑从切屑排出端排除。
输送辊机架：用于支撑由链轮传动的输送辊。
输送辊：数根输送辊安装在输送辊机架上，由电机通过链轮拖动同步旋转，共同构成钢管束构件加工用工作台。
龙门机架：用于安装钻削动力头，并作为设备行走部件，带动钻削动力头，沿基座长度方向(纵向)运行，实现孔加工纵向定位。
齿轮齿条传动副：安装在龙门机架的顶部，在横向伺服电机拖动下，带动钻削动力头沿基座宽度方向(横向)运行，实现孔加工的横向定位。
横向移动电机：安装在横向溜板顶部，用于驱动齿轮齿条传动副，带动各钻削动力头能够分别沿龙门机架横向移动，实现钢管束各U型钢管翼板孔的钻削定位。
横向溜板：用滚动直线导轨副安装在龙门机架上，其上采用滚动直线导轨安装钻削动力头，在电机拖动下，带动钻削动力头实现横向定位运动。
多轴齿轮箱：作为钻削动力头的重要组成部件之一，安装于主轴电机下部，将电机的单轴运动，通过传动齿轮副，变为可带动两根钻削主轴运动，实现每个动力头的双孔同步钻削。
钢管束构件：由数根U型钢管及一根方钢管焊接构成，钻削加工时，水平定位夹紧在工作台上；各U型钢管上沿长度方向均布三组(每组2*2个翼板孔)孔需要加工。
横向定夹装置：布置在工作台的上下两侧，一侧为固定式，作为构件定位基准，另一侧可以横向移动，实现对工件的侧向夹紧。
中间托辊：作为工作台的各输送辊为细长杆件，为了在加工过程中提高输送辊的刚性，避免长期使用发生变形，故采用中间托辊支撑方式加强刚度。
纵向定夹装置：安装在工作台左右两端，用于在加工过程中，对工件长度方向的定位与夹紧。
本实施例中，钢管束翼板孔数控加工设备的生产工艺过程如下：
1、钢管束构件的吊装与定位：操作人员用起重设备将钢管束构件吊至工作台上，平整摆放、靠紧侧、端定位夹紧机构后,对钢管束构件进行侧、端各向及顶部夹紧。
2、钻削动力头的位置调整：由于构成钢管束构件的U型钢管具有不同规格，则各钢管束构件的翼板孔间距也不相同，在利用钻削动力头对各U型钢管进行同步钻削前，需要对钻削动力头的水平间距及垂直高度进行调整，以满足不同规格钢管束翼板孔间距的要求；纵向位置调整依靠龙门机架的纵向运动来实现，横向孔位置的调整依靠各钻削动力头沿龙门机架的横向移动来完成。
3、钢管束翼板孔的钻削：在调整好各钻削动力头的间距后，即可对钢管束构件每组翼板孔实行同步自动钻削。钻头的旋转运动由主轴电机旋转拖动实现，钻头的上下运动由垂直运动的液压缸来推动。钻削时，采用各动力头分别负责各U型钢管上三组(每根U型钢管上每组翼板孔有2*2个孔)翼板孔的加工方法，每个翼板孔由上、下翼板孔组成通孔，各钻削动力头带有两个钻削主轴，可同时对U型钢管上的每排两个孔进行加工。首先从钢管束的一端第一组孔的第一排两个孔开始，各钻削动力头在自动控制下，进行同步钻削加工。当各U型钢管上的第一排两个孔钻削完成后，各钻削动力头由龙门机架带动，移动到第一组孔的第二排两个孔位处，并进行钻孔加工。如果组成钢管束的U型钢管数量多于设备钻削动力头的数量，则在首批孔位钻削加工完成后，各钻削动力头将沿龙门机架实现纵向移动，自动定位到未钻孔位处，继续进行钻削加工，直到钢管束的每组孔全部钻削完成为止。
4、当钢管束构件第一组翼板孔钻削完毕后，在数控***的指令下，龙门机架带动各钻削动力头，自动横移到第二组孔的第一排孔位处进行定位钻削，如此循环钻削加工，直到一根钢管束构件的三组翼板孔全部加工完毕。
5、当钢管束构件全部翼板孔加工完毕后，操作人员使用起重设备，将钢管束构件从输送辊工作台上卸下，并准备进行下一个钢管束构件的孔加工工作。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.钢管束翼板孔数控加工设备，包括起支承作用的基座，其特征在于：沿所述的基座的长度方向上平行排布有若干输送辊，若干所述的输送辊用以构成钢管束构件加工用工作台；
所述的基座上设置有可沿基座的长度方向移动的用以安装若干钻削动力头的龙门机架，所述的钻削动力头可沿所述的龙门机架横向移动；所述的钻削动力头的底部安装有用以钢管束构件孔加工用刀具的钻头。
2.如权利要求1所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：所述的龙门机架上安装有横向溜板，所述的横向溜板通过滚动直线导轨副安装在龙门机架上，且所述的横向溜板的顶部安装有横向移动电机，所述的横向溜板带动钻削动力头沿龙门机架横向移动。
3.如权利要求2所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：所述的龙门机架的顶部还安装有齿轮齿条传动副，所述的齿轮齿条传动副与所述的横向移动电机驱动连接，若干所述的钻削动力头在齿轮齿条传动副作用下分别沿龙门机架横向移动。
4.如权利要求1～3之一所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：所述的钻削动力头包括主轴电机和多轴齿轮箱，所述的主轴电机的上端连接联轴节，下端设置有所述的多轴齿轮箱，所述的多轴齿轮箱包括主传动轴，所述的主传动轴的两侧分别通过齿轮传动副与一主轴传动连接，所述的主轴的底部安装有所述的钻头。
5.如权利要求4所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：若干所述的输送辊通过输送辊机架安装在基座上，且所述的输送辊由电机通过链轮传动。
6.如权利要求5所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：所述的输送辊机架的下方安装有用于排出切屑的排屑器，所述的排屑器包括安装在工作台两端的排屑器尾轮、套设在排屑器尾轮上的并可随排屑器尾轮转动而旋转的排屑链板以及安装在工作台末端的具有切屑排出口的切屑排出端，所述的排屑链板与切屑排出端相互配合。
7.如权利要求6所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：所述的工作台的两侧分别设置有固定式横向定夹装置和根据钢管束构件的不同尺寸调整横向间距的移动式横向定夹装置。
8.如权利要求6或7所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：所述的工作台的左右两端分别设置有用以在加工过程中对钢管束构件长度方向的定位与夹紧的纵向定夹装置。
9.如权利要求8所述的钢管束翼板孔数控加工设备，其特征在于：每根所述的输送辊的两侧的中间部位分别安装有中间托辊，且所述的中间托辊与输送辊抵接，所述的中间托辊通过中间托辊支架固设在基座上。
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