CN113751768B - 一种在线机械结构加工装置 - Google Patents

Abstract

一种在线机械结构加工装置，属于机械加工技术领域。技术方案：包括：支承***、操作机构、回转机构、驱动***、切削机构，所述操作机构与所述支承***连接，所述回转机构与所述支承***可旋转连接，所述驱动***安装在所述回转机构上、并与所述切削机构连接，所述切削机构与所述回转机构可旋转连接。有益效果:本发明采用在挤压机挤压动梁承压端面修复的处理方式，与现有承压端面变形必须采用楔垫片的中心基准的修复方式进行比较，减少了维修频次，基准恢复精准可靠，提高设备中心基准的恢复效率；缩短了维修时间和降低了维修费用，进一步保证了设备中心基准的恢复及时性和可靠性。

Description

一种在线机械结构加工装置

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种在线机械结构加工装置。

背景技术

卧式铜及铜合金挤压机是热加工生产铜管、铜棒及异型材的主要设备，由于设备本身的结构特点，挤压杆支撑体工作中受较大的冲击力和压力，长期在水平力和重力的共同作用下挤压动梁承压端面就产生不规则的塑性变形。承压端面的变形就会导致挤压工作时中心力发生偏移，生产的管材制品壁厚偏心超差，严重情况下报废。

传统解决承压端面的变形方式是：一是选取合适的偏心垫片进行调整，因承压端面变形是不规则的，难度大，几乎没有精准的补偿。频次多调整困难。二是对设备进行解体大修，在大型的镗床上通过机加工的方式修平端面，然后选取合适的平垫进行补偿，该种方式机会少，费用高。

发明内容

为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提出一种在线机械结构加工装置，该装置能进行挤压动梁承压端面修复，改变了传统的通过解体大修、或反复调整楔垫片方式实现端面纠偏的维修方式，在设备不解体的情况下，采用在线修复装置找正加工平整端面，辅助以高强度平垫实现设备基准恢复，保证工作状态下精度达标。

技术方案如下：

一种在线机械结构加工装置，包括：支承***、操作机构、回转机构、驱动***、切削机构，所述操作机构与所述支承***连接，所述回转机构与所述支承***可旋转连接，所述驱动***安装在所述回转机构上、并与所述切削机构连接，所述切削机构与所述回转机构可旋转连接。

进一步的，所述支承***包括：上盖、支承板、联接板、固定基座，所述上盖安装在所述支承板上方，所述支承板通过所述联接板与所述固定基座连接。

进一步的，所述操作机构包括：手柄、支架、若干组齿轮传动模块，所述支架49安装在所述支承***上，所述手柄安装在所述支架上，所述手柄与所述齿轮传动模块连接，所述若干组齿轮传动模块依次传动连接。

进一步的，所述齿轮传动模块包括：齿轮轴B、齿轮C、齿轮D、齿轮E、齿轮F、齿轮轴C、齿轮G、齿轮轴D、齿轮H、齿轮I、齿轮轴E，所述齿轮轴D上安装所述齿轮H，所述齿轮轴C上安装所述齿轮F和齿轮G，所述齿轮轴E上安装所述齿轮I和齿轮E，所述齿轮轴B上安装所述齿轮C和齿轮D，所述齿轮H与所述齿轮F啮合连接，所述齿轮G与所述齿轮I啮合连接，所述齿轮E与所述齿轮D啮合连接。

进一步的，所述回转机构包括：旋转基板、盖、主轴盖、旋转主轴、轴承C、轴承D、衬套B、衬套C、支承套B、轴承定位套、轴承E、轴承盖、旋转主轴齿轮，所述旋转主轴齿轮安装在所述旋转主轴上，所述轴承E与所述旋转主轴连接，所述轴承E上方安装所述轴承盖，所述旋转主轴与支承***连接处上方设置所述轴承定位套，所述旋转主轴与支承***连接处下方设置所述支承套B，所述旋转主轴上安装所述轴承C和轴承D，所述轴承D上方安装所述衬套B和衬套C，所述旋转主轴下端依次连接主轴盖、旋转基板、盖。

进一步的，还包括锁紧背帽A、锁紧背帽B，所述轴承定位套与支承***连接处设置所述锁紧背帽A和锁紧背帽B。

进一步的，所述驱动***包括：电机、齿轮B、衬套A、齿轮轴A、电机支架、齿轮J,所述电机支架安装在所述回转机构上，所述电机安装在所述电机支架上方，所述电机与所述齿轮轴A连接，所述齿轮轴A上设置所述齿轮B、衬套A和齿轮J，所述衬套A位于所述齿轮B和齿轮J之间。

进一步的，所述切削机构包括：刀体、旋转刀体、主轴A、移动套筒、齿轮A、轴承A、轴承B、支承套A，所述齿轮A安装在所述主轴A上端，所述移动套筒安装在所述齿轮A上，所述主轴A上安装所述轴承A、轴承B、支承套A，所述主轴A下端连接所述旋转刀体，所述旋转刀体上安装若干所述刀体。

进一步的，还包括：锁紧螺母A、锁紧螺母B、定位套、限位架、进刀螺母，所述支承***与所述主轴A的连接处安装所述锁紧螺母A和锁紧螺母B，所述支承套A上安装所述定位套，所述支承***上安装所述限位架和进刀螺母，所述限位架和进刀螺母连接。

进一步的，还包括配重块，所述回转机构上设置所述配重块。

本发明的有益效果是：

本发明所述的在线机械结构加工装置修复挤压动梁承压端面平整度，采用在线挤压机不解体加工方式，即将本装置固定在挤压动梁端面手动控制切削刀具的公转旋转方向和进给量，控制电机带动刀具高速旋转，使变形的端面经过铣削加工，达到和挤压动梁端面（基准平面）平行，实现设计基准面恢复。

本发明加工装置在挤压机挤压动梁承压端面修复的处理方式，与现有承压端面变形必须采用楔垫片的中心基准的修复方式进行比较，减少了维修频次，基准恢复精准可靠，提高设备中心基准的恢复效率。

本发明加工装置在挤压机挤压动梁承压端面修复的处理方式，与现有承压端面变形必须采用解体离线，在大型卧式镗床或大型立式车床上机加工进行的中心基准修复进行比较，缩短了维修时间和降低了维修费用，进一步保证了设备中心基准的恢复及时性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。其中：

图1为本发明装置组成总图；

图2为本发明操作机构结构示意图；

图3为本发明切削机构结构示意图；

图4为本发明衬套A结构示意图；

图5为本发明支承套结构示意图；

图6为本发明齿轮轴A结构示意图；

图7为本发明齿轮轴B结构示意图；

图8为本发明齿轮轴C结构示意图；

图9为本发明齿轮轴D结构示意图；

图10为本发明刀体结构示意图；

图11为本发明电机座结构示意图；

图12为本发明定位套结构示意图；

图13为本发明联接板结构示意图；

图14为本发明上盖结构示意图；

图15为本发明底支板结构示意图；

图16为本发明锁紧背帽A结构示意图；

图17为本发明限位架结构示意图；

图18为本发明旋转刀体结构示意图；

图19为本发明旋转基板结构示意图；

图20为本发明旋转主轴结构示意图；

图21为本发明移动套筒结构示意图；

图22为本发明支承板结构示意图；

图23为本发明轴承定位套结构示意图1；

图24为本发明轴承定位套结构示意图2；

图25为本发明主轴A结构示意图；

图中附图标记如下：1-上盖、2-支承板、3-联接板、4-刀体、5-旋转刀体、6-主轴A、7-轴承A、8-轴承B、9-锁紧螺母A、10-锁紧螺母B、11-支承套A、12-定位套、13-旋转基板、14-限位架、15-进刀螺母、16-移动套筒、17-齿轮A、18-电机、19-齿轮B、20-固定基座、21-衬套A、23-齿轮轴A、24-电机支架、25-盖、26-主轴盖、27-旋转主轴、28-轴承C、29-轴承D、30-衬套B、31-衬套C、32-支承套B、33-锁紧背帽A、34-锁紧背帽B、35-轴承定位套、36-轴承E、37-轴承盖、38-齿轮轴B、39-齿轮C、40-齿轮D、41-齿轮E、42-齿轮F、43-齿轮轴C、44-齿轮G、45-齿轮轴D、46-齿轮H、47-手柄、48-配重块、49-支架、50-齿轮I、51-齿轮轴E、52-旋转主轴齿轮、53-齿轮J。

具体实施方式

下面将参照附图1-25更详细地描述本发明一种在线机械结构加工装置。

一种在线机械结构加工装置，包括：支承***、操作机构、回转机构、驱动***、切削机构，所述操作机构与所述支承***连接，所述回转机构与所述支承***可旋转连接，所述驱动***安装在所述回转机构上、并与所述切削机构连接，所述切削机构与所述回转机构可旋转连接。

优选地，所述支承***包括：上盖1、支承板2、联接板3、固定基座20，所述上盖1安装在所述支承板2上方，所述支承板2通过所述联接板3与所述固定基座20连接。

优选地，所述操作机构包括：手柄47、支架49、若干组齿轮传动模块，所述支架49安装在所述支承***上，所述手柄47安装在所述支架49上，所述手柄47与所述齿轮传动模块连接，所述若干组齿轮传动模块依次传动连接。

优选地，所述齿轮传动模块包括：齿轮轴B38、齿轮C39、齿轮D40、齿轮E41、齿轮F42、齿轮轴C43、齿轮G44、齿轮轴D45、齿轮H46、齿轮I50、齿轮轴E51，所述齿轮轴D45上安装所述齿轮H46，所述齿轮轴C43上安装所述齿轮F42和齿轮G44，所述齿轮轴E51上安装所述齿轮I50和齿轮E41，所述齿轮轴B38上安装所述齿轮C39和齿轮D40，所述齿轮H46与所述齿轮F42啮合连接，所述齿轮G44与所述齿轮I50啮合连接，所述齿轮E41与所述齿轮D40啮合连接。

优选地，所述回转机构包括：旋转基板13、盖25、主轴盖26、旋转主轴27、轴承C28、轴承D29、衬套B30、衬套C31、支承套B32、轴承定位套35、轴承E36、轴承盖37、旋转主轴齿轮52，所述旋转主轴齿轮52安装在所述旋转主轴27上，所述轴承E36与所述旋转主轴27连接，所述轴承E36上方安装所述轴承盖37，所述旋转主轴27与支承***连接处上方设置所述轴承定位套35，所述旋转主轴27与支承***连接处下方设置所述支承套B32，所述旋转主轴27上安装所述轴承C28和轴承D29，所述轴承D29上方安装所述衬套B30和衬套C31，所述旋转主轴27下端依次连接主轴盖26、旋转基板13、盖25；还包括锁紧背帽A33、锁紧背帽B34，所述轴承定位套35与支承***连接处设置所述锁紧背帽A33和锁紧背帽B34。

优选地，所述驱动***包括：电机18、齿轮B19、衬套A21、齿轮轴A23、电机支架24、齿轮J53,所述电机支架24安装在所述回转机构上，所述电机18安装在所述电机支架24上方，所述电机18与所述齿轮轴A23连接，所述齿轮轴A23上设置所述齿轮B19、衬套A21和齿轮J53，所述衬套A21位于所述齿轮B19和齿轮J53之间。

优选地，所述切削机构包括：刀体4、旋转刀体5、主轴A6、移动套筒16、齿轮A17、轴承A7、轴承B8、支承套A11，所述齿轮A17安装在所述主轴A6上端，所述移动套筒16安装在所述齿轮A17上，所述主轴A6上安装所述轴承A7、轴承B8、支承套A11，所述主轴A6下端连接所述旋转刀体5，所述旋转刀体5上安装若干所述刀体4；还包括：锁紧螺母A9、锁紧螺母B10、定位套12、限位架14、进刀螺母15，所述支承***与所述主轴A6的连接处安装所述锁紧螺母A9和锁紧螺母B10，所述支承套A11上安装所述定位套12，所述支承***上安装所述限位架14和进刀螺母15，所述限位架14和进刀螺母15连接。

优选地，还包括配重块48，所述回转机构上设置所述配重块48。

单人手动操作手柄47，手柄47转动带动齿轮轴D45旋转，继而带动齿轮H46转动，从而带动下一级齿轮传动模块转动，同理，4个齿轮传动模块逐级带动，最终通过齿轮C与旋转主轴齿轮52啮合连接，从而带动旋转主轴27转动，旋转主轴27带动旋转基板13进行转动。接通电源并启动电机18，电机18转动打动齿轮轴A23转动，通过齿轮J53与所述齿轮A17啮合连接，从而带动主轴A6，旋转刀体5随之旋转，继而带动刀体4旋转。手动匀速转动刀体4固定装置，沿环面旋转一周，加工一周后，停机，检查加工实际量，制定下道次加工率。松开刀体4锁紧螺丝，再次调整进给量，这样循环加工求。经过多次旋转环面的360°加工周期，完成铣削加工，实现了承压端面变形的平面修复工作。

本发明的技术方案：针对挤压机动梁结构特点，设计一套适应人工操作的电动铣削装置，采用人工机械公转和电动自转结合的方式，对变形区域进行铣削平整。该装置主要组成包括：切削机构、回转机构、驱动***、操作机构、固定基座。

修复加工操作：拆除挤压工具（包括承压垫）→固定加工装置→安装调整刀具→调整进给位置→启动驱动***→双刀刀具旋转→人工控制旋转加工区域和控制进给量→反复循环直至加工到平整（垂直）尺寸→选配合适的高强度过渡垫装配→安装工具→检测精度→恢复生产。

在本发明采用的主要工艺过程中，

加工前准备工作：

1、拆除挤压动梁上安装的挤压工具：挤压杆固定法兰、挤压杆、穿孔针及其相连的支撑***、挤压承压垫等。

2、清理挤压动梁原固定法兰的端面（简称挤压动梁端面）杂物及螺纹孔，并检查端面的平整度（必要时修正），检查动梁承压面变形程度，和固定法兰端面的平行度，记录相关数据。

加工过程：

1、采用双头螺栓将本装置本体框架固定在挤压动梁原固定法兰的端面上，并调整至与挤压梁端面平行。

2、安装好刀架，并根据加工平面大小调整刀架至合适的加工区域，铣刀用专用工具调整至最外加工面，手动顺时针方向是退刀，逆时针方向进刀，进刀量不要太大，以免打刀，铣刀用专用工具安装好后锁紧螺丝，以防脱落。

3、加工余量（深度）一次铣削调整控制在0.2mm左右。接通电源并启动，刀架旋转切削，手动匀速转动铣刀固定装置，沿环面旋转一周（360°）约30分钟，可保证加工均匀和精度。

4、待加工一周360°后，停机，检查加工实际量，制定下道次加工率。松开铣刀锁紧螺丝，再次调整进给量，这样循环加工，直至满足工件要求。

加工后停机工作：

加工结束后，复检确认承压端面的加工量，做好档案记录。停电电源，拆除电源线，将本装置从挤压动梁上拆除下来。存放到指定专用区域做好相关保养和保管工作。

挤压动梁基准功能恢复：

根据加工量选择和安装合适的高强度过渡承压垫片，用以补偿加工切削量，恢复原始设计尺寸和精度。安装合格的挤压杆、穿孔针及相关的零部件，恢复动梁的结构完整性。

全面检测挤压机静止和动态相对位置精度，进行必要的调整，恢复正常挤压生产工作。

实施例

在40MN卧式双动铜及铜合金挤压机上，对挤压动梁承压端面变形的修复。

40MN卧式双动铜及铜合金挤压机，是综合功能最强的大型挤压机，已投产18年，未进行过解体大修。生产工作中挤压杆承受向下的重力和液压***提供的水平方向作用力，两种力的作用产生与水平方向约6°角的反作用力传给挤压动梁承压端面，长期反复作用导致承压端面出现上下斜度差约8mm的塑形变形。挤压工作力、穿孔力方向发生不定向偏移，影响管材产品结构性质量，出现壁厚严重偏差，导致报废和设备安全隐患。

发生挤压动梁承压端面塑形变形，初期采用约1--2mm厚度不等的半圆形环垫进行端面变形补偿，随着塑形变形程度的增加采用，制作的楔形环形垫加厚度不一的半圆形垫进行补偿和调整，同时也产生一些不定向的塑形变形，难以补偿和调整。本发明投入运行前，因承压端面变形严重和不规则，采用加不同外园规格和厚度垫、以及外部一些导向装置的调整，也解决不了中心基准线的恢复，停产时间十余天。

采用本发明的修复过程。

拆除40MN卧式双动铜及铜合金挤压机挤压动梁安装的：挤压杆固定法兰、挤压杆、穿孔针及其相连的支撑***、挤压承压垫等挤压工具。

清理挤压动梁上固定法兰的端面及螺纹孔，检查端面的平整度，相对完整没有变形；以挤压动梁上固定法兰的端面为基准，检查动梁承压面变形程度，相对原始结构，塑形变形最深区域为观察方向面左偏下，深度7.83mm，另外中心水平线左侧变形深5.42mm、右侧变形深3.78mm，上部变形最浅区域深1.68mm。

加工过程：

采用四只M64双头螺栓将本装置本体框架固定在动梁原固定法兰的挤压动梁端面上，用塞尺检查连接缝隙，调整至与挤压动梁端面平行。

安装好刀架，根据加工平面大小调整刀架至合适的加工区域，直径300mm，用专用工具把铣刀调整至最外加工面，锁紧铣刀螺丝。然后将铣削加工量调整控制在0.2mm左右。

单人手动操作。接通电源并启动，刀架旋转，手动匀速转动铣刀固定装置，沿环面约30分钟旋转一周（360°）。加工一周后，停机，检查加工实际量，制定下道次加工率。松开铣刀锁紧螺丝，再次调整进给量，这样循环加工求。经过40次旋转环面的360°加工周期，历时约20个小时的铣削加工，实现了承压端面变形7.83mm的平面修复工作。经检测，修复后承压面表面粗糙度Ra 为3.2，平面度（£）为0.03，与挤压梁端面平行度(∥)为0.05。

加工后停机工作：

加工结束后，复检确认承压端面的加工量8.05mm，做好档案记录。停电电源，拆除电源线，将本装置从挤压动梁上拆除下来。存放到指定专用区域做好相关保养和保管工作。

挤压动梁基准功能恢复：

根据加工量选择和安装高强度过渡承压垫片厚度为8.00±0.03，用以补偿加工切削量，恢复原始设计尺寸和精度。安装合格的挤压杆、穿孔针及相关的零部件，恢复挤压动梁的结构完整性。

全面检测挤压机静止和动态相对位置精度，调整挤压动梁、挤压筒外壳、穿孔动梁进行相关的调整，挤压杆的水平度为0，整机中心线同轴度（⊙）0.1，试生产60根TUI￠110×8管材制品，壁厚偏差最大的≤4.6%，满足产品质量要求，40MN卧式双动铜及铜合金挤压机恢复正常挤压生产工作。

本发明特定机械加工装置，采用公转、自转相结合的工作组合原理，能够实现特定机械结构平面，设备不解体，多角位的变形修复，修复速度快，费用低。

应说明的是，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种在线机械结构加工装置，其特征在于，包括：支承***、操作机构、回转机构、驱动***、切削机构，所述操作机构与所述支承***连接，所述回转机构与所述支承***可旋转连接，所述驱动***安装在所述回转机构上、并与所述切削机构连接，所述切削机构与所述回转机构可旋转连接；

所述操作机构包括：手柄（47）、支架（49）、若干组齿轮传动模块，所述支架（49）安装在所述支承***上，所述手柄（47）安装在所述支架（49）上，所述手柄（47）与所述齿轮传动模块连接，所述若干组齿轮传动模块依次传动连接；

所述齿轮传动模块包括：齿轮轴B（38）、齿轮C（39）、齿轮D（40）、齿轮E（41）、齿轮F（42）、齿轮轴C（43）、齿轮G（44）、齿轮轴D（45）、齿轮H（46）、齿轮I（50）、齿轮轴E（51），所述齿轮轴D（45）上安装所述齿轮H（46），所述齿轮轴C（43）上安装所述齿轮F（42）和齿轮G（44），所述齿轮轴E（51）上安装所述齿轮I（50）和齿轮E（41），所述齿轮轴B（38）上安装所述齿轮C（39）和齿轮D（40），所述齿轮H（46）与所述齿轮F（42）啮合连接，所述齿轮G（44）与所述齿轮I（50）啮合连接，所述齿轮E（41）与所述齿轮D（40）啮合连接；

所述回转机构包括：旋转基板（13）、盖（25）、主轴盖（26）、旋转主轴（27）、轴承C（28）、轴承D（29）、衬套B（30）、衬套C（31）、支承套B（32）、轴承定位套（35）、轴承E（36）、轴承盖（37）、旋转主轴齿轮（52），所述旋转主轴齿轮（52）安装在所述旋转主轴（27）上，所述轴承E（36）与所述旋转主轴（27）连接，所述轴承E（36）上方安装所述轴承盖（37），所述旋转主轴（27）与支承***连接处上方设置所述轴承定位套（35），所述旋转主轴（27）与支承***连接处下方设置所述支承套B（32），所述旋转主轴（27）上安装所述轴承C（28）和轴承D（29），所述轴承D（29）上方安装所述衬套B（30）和衬套C（31），所述旋转主轴（27）下端依次连接主轴盖（26）、旋转基板（13）、盖（25）；

所述驱动***包括：电机（18）、齿轮B（19）、衬套A（21）、齿轮轴A（23）、电机支架（24）、齿轮J（53）,所述电机支架（24）安装在所述回转机构上，所述电机（18）安装在所述电机支架（24）上方，所述电机（18）与所述齿轮轴A（23）连接，所述齿轮轴A（23）上设置所述齿轮B（19）、衬套A（21）和齿轮J（53），所述衬套A（21）位于所述齿轮B（19）和齿轮J（53）之间。

2.如权利要求1所述的在线机械结构加工装置，其特征在于，所述支承***包括：上盖（1）、支承板（2）、联接板（3）、固定基座（20），所述上盖（1）安装在所述支承板（2）上方，所述支承板（2）通过所述联接板（3）与所述固定基座（20）连接。

3.如权利要求1所述的在线机械结构加工装置，其特征在于，还包括锁紧背帽A（33）、锁紧背帽B（34），所述轴承定位套（35）与支承***连接处设置所述锁紧背帽A（33）和锁紧背帽B（34）。

4.如权利要求1所述的在线机械结构加工装置，其特征在于，所述切削机构包括：刀体（4）、旋转刀体（5）、主轴A（6）、移动套筒（16）、齿轮A（17）、轴承A（7）、轴承B（8）、支承套A（11），所述齿轮A（17）安装在所述主轴A（6）上端，所述移动套筒（16）安装在所述齿轮A（17）上，所述主轴A（6）上安装所述轴承A（7）、轴承B（8）、支承套A（11），所述主轴A（6）下端连接所述旋转刀体（5），所述旋转刀体（5）上安装若干所述刀体（4）。

5.如权利要求4所述的在线机械结构加工装置，其特征在于，还包括：锁紧螺母A（9）、锁紧螺母B（10）、定位套（12）、限位架（14）、进刀螺母（15），所述支承***与所述主轴A（6）的连接处安装所述锁紧螺母A（9）和锁紧螺母B（10），所述支承套A（11）上安装所述定位套（12），所述支承***上安装所述限位架（14）和进刀螺母（15），所述限位架（14）和进刀螺母（15）连接。

6.如权利要求1所述的在线机械结构加工装置，其特征在于，还包括配重块（48），所述回转机构上设置所述配重块（48）。