筒体旋转加工方法和设备.pdf

本发明涉及一种筒体的成型方法和设备，特别是一种筒体旋转加工方法和设备。所述筒体旋转加工方法包括以下步骤：使钢管环绕自身的轴向旋转，使加工辊轮朝钢管的径向方向移近钢管，与钢管产生接触压力，与此同时，辊轮还可沿钢管的轴向移动，所述的钢管旋转及辊轮的径向和轴向移动，可将钢管旋压成各种形状和尺寸。所述筒体旋转加工设备包括以下机构构：使钢管被夹紧的夹紧旋转机构，使钢管饶自身轴向转动的旋转机构，以及使加工辊轮发生沿钢管的轴向和径向移动的驱动机构。本设备只使用一个加工辊轮，不存在惯性问题；辊轮与工件接触的面积少，摩擦产生的热量有限；可加工不同种类的产品。

1.  一种筒体的成型方法，其特征在于：使钢管环绕自身的轴向旋转，使加工辊轮朝钢管的径向方向移近钢管，与钢管产生接触压力，与此同时，辊轮还可沿钢管的轴向移动，所述的钢管旋转及辊轮的径向和轴向移动，可将钢管旋压成各种形状和尺寸。

2.  一种筒体的成型设备，其特征在于：所述筒体的成型设备包括使钢管被夹紧的夹紧旋转机构，使钢管饶自身轴向转动的旋转机构，以及使加工辊轮沿钢管的轴向和径向移动的驱动机构。

3.  根据权利要求2所述的筒体的成型设备，其特征在于：该设备包括一个底座1，在底座1的左侧设有夹紧旋转机构6，其内夹设有钢管4；底座1的左侧还设有旋转机构5，夹紧旋转机构6设于旋转机构5内；在底座1的右侧设有辊轮驱动机构3，该机构上设有可使加工辊轮13朝钢管4的轴向和径向移动的移动器。

4.  根据权利要求3所述的筒体的成型设备，其特征在于：旋转机构5固定在底座1的左侧，旋转机构5中设有旋转轴8，旋转轴8内设有夹紧旋转机构6，旋转轴8的左端固设有驱动轮2，驱动轮2通过传送带10与电机9相连。

5.  根据权利要求3或4所述的筒体的成型设备，其特征在于：夹紧旋转机构6与驱动轮2通过法兰盘7相连接，使夹紧旋转机构6穿设于旋转轴8内，夹紧旋转机构6上设有连杆11，连杆11的右端固设有弹簧夹头12，钢管4夹设在弹簧夹头12内，连杆11可沿着钢管4的轴向来回移动。

6.  根据权利要求2所述的筒体的成型设备，其特征在于：所述驱动机构包括可使加工辊轮沿横向和纵向移动的两个移动器。

7.  根据权利要求6所述的筒体的成型设备，其特征在于：所述第一移动器22设在底座1上面，其结构为：底座1上固设有滑轨14，在滑轨14上设有可以横向移动的移动平台15，丝杆18与移动平台15螺接，丝杆18与电机19相接。

8.  根据权利要求6所述的筒体的成型设备，其特征在于：所述第二移动器23设在第一移动器22上面，其结构为：移动平台15上固设有滑轨16，在滑轨16上设有可以纵向移动的移动平台17，丝杆20与移动平台17螺接，丝杆20与电机21相接。

筒体旋转加工方法和设备
技术领域
本发明涉及一种筒体的成型方法和设备，特别是一种筒体旋转加工方法和设备。
背景技术
在日本专利(Japanese Patent Post-Exam，Publication No.H4-46647)中，有关于如何把一个钢管拉成更小直径的钢管的旋转加工法。
对该方法的描述如图4和图5所示：一组加工辊轴103沿着钢管102分布，而钢管102由夹管101环绕，以保证加工辊轴103沿着图3中箭头C所示的方向环绕静止的钢管102旋转。这些加工辊轴103在沿着钢管纵向方向E被送入的同时，还朝着钢管102的径向方向D移动，以将钢管的直径拉成如104断面。
另一个旋转加工方法由日本专利(Japanese Patent ApplicationLaid-Open，Publication No.H10-24323)披露。与上一个方法不同，该方法不是旋转加工辊轴，而是旋转钢管。
还有一个旋转加工方法由美国专利(No：us6386010B1)披露。该方法在加工辊轴旋转同时，钢管以其相反方向旋转，是前二种方法的综合。对该方法的描述如图6：使钢管4环绕其纵轴方向旋转α，使一组环绕钢管放置的加工辊轴23以与钢管4旋转方向相反的方向环绕钢管纵轴方向旋转β。当环型盘26在圆柱体25的驱动下向左侧移动时，面27会推动支架21的面22沿着径向朝钢管径向方向被送入的同时，在驱动装置34的驱动下，圆轴33在旋转的同时，还沿着纵轴方向(A-B方向)前后移动，从而带动滑轨31也沿着纵轴方向(A-B方向)前后移动，从而将钢管拉成更小直径。
发明内容
在当前市场竞争激烈环境下，产品单个利润逐步走低，生产者通过扩大生产规模，增大产量来降低生产成本在市场竞争中获利，生产效率是关键。这里不仅仅局限于在旋转加工方法上提高加工速度，而且对整个装置的快速置换性，操作方便性，使用稳定性同样也决定着加工速度。传统方法中，无论是钢管与辊轴同时相反旋转，还是旋转钢管或旋转辊轴，都无法做到功能多样化、生产高效率。
本项发明者发现传统旋转加工方法有两个方面是无法做到的。第1方面：传统旋转加工方法是无法把钢管两端加工成各种形状(球头，斜面，封口等)。由于传统加工方法使用了一组加工辊轴其运动轨迹只能以直线方式运动，只局限于把钢管拉成更小点直径的钢管。第2方面：传统旋转加工方法是无法大幅度提高生产效率，虽然是钢管与辊轴同时相反旋转能比更传统的方法提高旋转速度，但是始终无法彻底解决加工辊轴驱动机构过于庞大的问题，限制了旋转速度的进一步提高，是导致加工速度无法进一步提高的原因。据了解目前传统旋转加工法的旋转速度在800转/分左右，由于上述原因，传统旋转加工方法只能简单地把钢管直径变小、低效率的生产。
特别是传统旋转加工方法中安装了一组加工辊轴，还包括改变这组加工辊轴旋转轨迹的变轨机构。由于变轨机构依靠两个斜面以简单直线方式运动，加工辊轴旋转轨迹朝径向方向做简单直线运动，配合纵轴方向移动只能把钢管拉成更小直径钢管。另外加工辊轴的驱动机构的复杂和笨重，惯性问题非常突出，另外加辊轴的旋转速度增加时，会有巨大离心力，阻止加工辊轴朝径向方向的移动，只能用很低转速旋转。由于上述原因，尽管采取钢管与加工辊轴同时旋转，比原始旋转加工法提高加工速度。还没有把加工速度提高到钢管能够承受的极限速度，加工辊轴机构复杂和笨重、运动轨迹单一是无法满足多样化高效率生产需求。
一般在加工过程中，工件(钢管)旋转速度决定了进给速度，进给速度决定了旋转加工时间，工件(钢管)旋转速度大幅度提高可以将加工时间大幅度缩短。在现实当中受加工辊轴旋转机构惯性限制，其旋转速度只能以几百转低速旋转，更不可想象旋转速度能达到几千转。
本项发明的一个目的是提供一种旋转加工方法，该方法能够解决上述问题，并通过一个加工辊轮减少与钢管摩擦产生热量，使钢管不产生硬化，以大幅度提高钢管旋转速度和加工辊轮移动速度来提高加工速度，由于加工辊轮机构简单又轻巧的设计使得钢管旋转速度可以高达4000转/分，以及加工辊轮纵、横两向同步移动(移动速度高达8米/分)能够快速完成各种复杂形状零件加工，达到高效益目的。
本项发明的另一个目的是提供相应的旋转加工设备，该设备能实现上述加工方法。
本发明是按如下的方式来实现的：
所述筒体旋转加工方法包括以下步骤：使钢管环绕自身的轴向旋转，使加工辊轮朝钢管的径向方向移近钢管，与钢管产生接触压力，与此同时，辊轮还可沿钢管的轴向移动，所述的钢管旋转及辊轮的径向和轴向移动，可将钢管旋压成各种形状和尺寸。
所述筒体旋转加工设备包括以下机构构：使钢管被夹紧的夹紧旋转机构，使钢管饶自身轴向转动的旋转机构，以及使加工辊轮发生沿钢管的轴向和径向移动的驱动机构。
本发明的积极效果如下：
由于本装置使用的是一个加工辊轮，只是与工件(钢管)接触时产生自转，根本就不存在着惯性问题。另外与工件接触的面积非常少，摩擦产生的热量有限，是多个辊轴产生热量的1/3左右，这就不会遇到传统旋转加工方法中增加相对旋转速度而遇到的各种问题。
另外本装置工件夹紧旋转部分被直接固定在底板上，工件在轴向方向是静止的，由于加工辊轮纵、横两向可以同时以不同移动速度移动，通过调整纵、横两向移动速度达到加工不同种类产品。如电机皮带轮，汽车三元催化装置，摩托车排气管等，都可以用旋转加工法在本装置上实现生产。
图1：本发明旋转加工设备图
图2：图1侧视图
图3：图1仰视图
图4：第一种传统旋转加工设备图
图5：图4的前视图
图6：第二种传统旋转加工设备图
图中，1底座，2驱动轮，3辊轮驱动机构，4钢管，5旋转机构，6夹紧旋转机构，7法兰盘，8旋转轴，9电机，10传送带，11连杆，12簧夹头，13加工辊轮，14滑轨，15移动平台，16丝杆18与移动平台15螺接，16滑轨，17移动平台，18丝杆，19电机，20丝杆，21电机，22移动器，23移动器。
本发明所述的筒体旋转加工设备如图1图2所示。该设备包括一个底座1，在底座1的左侧设有夹紧旋转机构6，其内夹设有钢管4；底座1的左侧还设有旋转机构5，夹紧旋转机构6设于旋转机构5内；在底座1的右侧设有辊轮驱动机构3，该机构可使加工辊轮13朝钢管4的轴向(图3中Z’-Z”)和径向(图3中X’-X”)移动。
旋转机构5固定在底座1的左侧，旋转机构5中设有旋转轴8，旋转轴8内设有夹紧旋转机构6，旋转轴8的左端固设有驱动轮2，驱动轮2通过传送带10与电机9相连，电机9带动驱动轮2，使旋转轴8沿钢管的轴向(图1中Y-Y)旋转(图1中α)。
夹紧旋转机构6与驱动轮2通过法兰盘7相连接，使夹紧旋转机构6穿设于旋转轴8内，夹紧旋转机构6上设有连杆11，连杆11的右端固设有弹簧夹头12，钢管4夹设在弹簧夹头12内，连杆11可沿着钢管4的轴向(图1中Y-Y)来回移动，使弹簧夹头12夹紧或放松钢管4。当弹簧夹头12夹紧钢管4时，旋转轴8的转动，即带动钢管4同轴转动。
所述驱动机构3，包括可使加工辊轮13沿横向和纵向移动的两个移动器22和23。
所述第一移动器22设在底座1上面，其结构为：底座1上固设有滑轨14，在滑轨14上设有可以横向)移动的移动平台15，丝杆18与移动平台15螺接，丝杆18与电机19相接，电机19带动丝杆18转动，使移动平台17做横向移动(见图3中Z’-Z”)。
所述第二移动器23设在第一移动器22上面，其结构为：移动平台15上固设有滑轨16，在滑轨16上设有可以纵向(钢管径向)移动的移动平台17，丝杆20与移动平台17螺接，丝杆20与电机21相接，电机21带动丝杆18转动，使移动平台17做纵向移动(见图3中X’-X)。
下面开始描述上文所述的旋转加工设备是如何完成对钢管加工的。
加工开始前，先将钢管4放入弹簧夹头12，夹紧旋转机构往Z′方向发力，弹簧夹头夹紧钢管4，这时旋转轴8在电机9的驱动下，使得旋转轴8按照α方向以4000转/分速度旋转，加工辊轮13在电机19和21的同时驱动下，沿着钢管4的轴向(Z′-Z″方向)与钢管4地径向(X′-X″方向)以20米/分移动速度接近钢管，然后加工辊轮13沿着程序设计的轨迹以8米/分移动速度接触工件(钢管)，加工辊轮13在逐渐减少其旋转轨迹的同时，钢管4被旋压成所需的形状和尺寸。