专利名称：杆、管或管坯切削加工的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及对杆、管或管坯，尤其是连续铸造的铜管坯，进行切削加工的方法和设备，在这种方法和设备中，被加工的工件支承在切削加工的横向平面中工件外圆周上，并在刀具与工件沿工件纵向彼此相对地连续运动时，沿工件长度铣削其外圆周。
众所周知，作为杆或管的粗加工材料，通常采用连续浇注或斜辊穿轧的铸锭或空心坯，在对它们作进一步加工前，必须先加工其外表面。若例如将铜的空心坯(管坯)送入冷轧或冷拉设备，则必须除去在空心坯外表面上的氧化皮，要不然这种氧化皮会被压入产品中去，从而显著降低成品质量。
目前，空心坯在进一步加工成管子前，经酸洗、刮削、铣削或刨进行清整，在所有的情况下均或多或少地要从表面上去除许多材料。酸洗时表面的减少量最小，当然酸洗后留下的仍是一个粗糙的表面，在进一步加工例如刮削时，首先必须预成形。这样一来空心坯的壁厚较薄。业已证明，加工杆、管或管坯表面的恰当方法是表面铣削，这种铣削通常已知为有旋转铣刀的单齿铣刀，或有多个铣刀的纵向铣刀。在采用单齿铣刀时，铣刀在一个垂直平面内偏心地绕要铣削的工件旋转，而作为纵向铣刀是采用成型铣刀，它的形状与工件的外形相配，沿纵向加工外表面，通常需要在工件周围并列设有多个铣刀。
在这两种铣削方法中，被铣削的工件均必须在铣削时产生的横向力作用下可靠地支承着，尤其是在长的圆形横截面情况下，例如浇注的铜管坯，这种横向力会使此铜管坯弯曲，从而会再次导致恶化壁厚的误差。
这两种铣削方法的缺点是比较慢；在单齿铣刀的工艺方法中，加大走刀量在一个平面内不可能做到。对于纵向铣刀，尽管可以用大的走刀量，然而在时间上受损失，因为沿工件的长度必须在不同的圆周部分分多次加工。若沿圆周用多个铣刀加工，则应提高功率，这必然显著提高机器和刀具的成本。尤其在工件很长的情况下，在工件的纵轴线上会造成很大的力。
本发明的目的是，对长的圆形横截面工件，例如浇注的含有公差的铜管坯，以极高的走刀速度和良好的表面质量加工其外表面，其中，应可采用可自动化的设备。即使对于不稳定的长工件也应能在不变形的情况下铣削。
为了达到上述目的所建议的方法其特征为，至少一个刀具在一个与工件纵轴线倾斜的平面内同心地绕此工件旋转，并用刀具的切削刃同时切削加工工件表面两个处于相对位置的区域。本发明因而包括，用一个刀具同时在工件上两个对布置的圆周区进行铣削加工，此时，在相对侧产生的横向于工件的切削力互相抵消。
按本发明的另一个特征带来突出的优点，按此特征规定，在两个不同平面内设两个紧邻着的并同心地绕工件旋转的刀具，这两个平面在互相错开90°方向与公共的工件纵轴线倾斜配置。
只用两个刀具便可按本发明的建议切削加工工件的整个外圆周，其中，通过使刀具平面略有倾斜以及按90°错开倾斜方向，形成一个多边形横截面，它是由4段总是成对对置的椭圆弧组成的。这两个刀具可以用非常高的走刀速度只用一次便加工工件整个长度，并同时加工工件上四个互为边界的圆周区。
若按本发明另一项方法上的特征规定，刀具沿相反方向绕工件轴线旋转，则无论是沿周向作用的切削刀，还是横向于工件作用的力，均自动抵消。沿工件纵向剩余的送刀力很小。
为实施此方法的设备，其特征为，刀具设计为内铣刀，刀具切削刃之间的内径，略大于要铣削的工件的外径。
在刀具切削刃之间的内径仅略大于要铣削的工件外径时，将刀具斜置便得到上述多边形横截面形状，刀具相对于工件纵轴线的斜度越小，则此多边形横截面形状越近似于圆形横截面。
在刀具的内径可调时，最好固定刀具的倾斜度。以此方式，通过调整内铣刀的切削刀来改变所加工的外径，从而可以获得稳定的机器结构。在精确调整刀具相对于工件纵轴线位置，以及精确调整刀盘上的铣刀直径时，可以得到高精度的壁厚。
为了保证加工精度，按本发明的另一项特征规定，放在导辊上的工件，在刀具两侧的端部作不可旋转的固定，并沿轴向可借助于夹紧和固定杆固定。其中可以注意到，导引装置尽可能靠近刀具，以及，两个刀具也应尽可能邻近地旋转。夹紧和固定杆还同时承担工件在机器内加工之前的导引装置的作用。
按本发明另一特征规定，至少工件装入刀具中的入口端设计成工件的导引套筒，它的可自动调整为无间隙的导引装置，同心地导引工件。这种导引套筒保证精确定心地装入杆、管或管坯，并因而有助于控制必要的公差。下列设计可认为具有在本发明的范围内的同样意义，即，由刀具和工具的导引装置组成铣刀组件，可沿纵向相对于工件移动，其效果如同工件相对于刀具移动一样。
本发明的优点在于，只用两个铣刀便可在机器结构紧凑的情况下，获得与现有技术相比不寻常地提高了走刀量。在导辊之间较短的支承长度和这种使力抵消的工艺方法，可以对工件表面进行遏制公差的加工，因此，总起来看，提出了一种紧凑、稳定和成本低的方案。
附图表示了本发明的实施例，并在下面加以说明。其中
图1实施按本发明方法的铣削设备侧视图2铣削刀具的放大表示；以及图3固定工件用的夹紧和固定杆。
附图简化表示了按本发明的设备，用来理解基本原理。图1中用数字1表示装在基础2上的铣床，在铣床的两个侧臂3与4之间装有要加工的工件5，工件5被紧夹和固定在两根夹紧和固定杆6和7之间，后面还要对它们作详细介绍。工件5如同夹紧和固定杆6和7那样放在导辊33上导辊可防止在夹紧端之间弯曲。
用刀具8和9对工件5进行加工，刀具8和9装在刀架溜板10上，刀架溜板10本身可沿工件纵向连续移动地装在导轨11上。刀具8和9按本发明的方式倾斜地装设，并通过图上没有详细表示的驱动装置12驱动旋转。
图2同样以简略示意的方式描述了刀具8、9的俯视图，由图可见，这两个刀具相对于管子纵轴线13倾斜，而且两者均有倾斜角γ，由表示在左方的刀具8可见此斜角。刀具9的斜度有相同的斜角，它与管子纵轴线13同心并垂直于图纸平面。支承在轴承14和15上的刀具8、9均设计成内铣刀，并设有沿内圆周分布的刀片16，用这些刀片16来铣削工件5的圆周面。刀片16之间的内径以及刀具8和9的斜角γ应选为，在刀具8、9绕工件5旋转时，它们的刀片16总是切削加工工件上的对置区。因此，这两个刀具的刀具倾斜面设置成互相错开90°方向。当如规定的那样，刀片之间的内径仅略大于工件5的外径，且斜角γ选得较小时，则得到的工件5的横截面略呈多边形，在4个多边形侧边之间和缓过渡。这样的一种略呈多边形的铣削横截面形状适合于作进一步加工，也就是说，铣削后工件5的横截面不是圆形的这一事实是无害的。
如前所述的，刀具8和9转向相反，所以，力图使工具旋转的力彼此抵消。因此工具的导引和固定比较简单。刀具的驱动通过图中未表示的驱动装置借助于齿轮17、18进行，它们与刀具8、9上的圆柱齿轮19、20啮合；轴承14和15支承在刀架21和22上，刀架21和22与刀架溜板10连接。
为了能在切屑量最少的情况下精确地加工工件5的表面，要求将工件准确地固定在旋转刀具8、9的中心。为此目的，在设备的入口端设导引套筒24，导引套筒24由8个贴着工件表面并沿工件圆周分布的弧段组成。在套筒24的前部(右部)，在套筒的外圆周上制成锥面，此锥面与刀架21上所制的相应锥面贴靠在一起。借助于一个图上没有详细表示的活塞/油缸组件25，使套筒沿工件5的纵向移动，可使套筒24的弧段朝用数字26表示的锥面移动，并因而紧压在工件的表面上。以此方式工件可得到准确定心和导引，其中，夹紧力应选为刀具或刀架溜板10能作相对于工件5表面的进给运动。
按本发明设备的出口端设有排料辊27，它们导引夹紧和固定杆7和/或工件5，并在加工过程开始和结束时，拉入和排出工件。排料辊27的支承箱上设有卸料器28，它用来防止切屑进入工件5的表面与排料辊27之间，并在那里压入较软的材料中去。
图3示意表示夹紧和固定杆的工作原理。工件5插入夹紧和固定杆6(图1左侧)，并借助于张紧段28，通过锥面29和30张紧在工件5内圆周上，锥面29和30用拉杆31操纵。因此，工件5可沿周向不可旋转地固定在夹紧和固定杆6上，并可沿轴向通过中间件32紧压在工件5的端面上，无须将夹紧和固定装置作用在工件5的外圆周上。所以对工件5的加工一直可以进行到其末端。
在工件5的另一端作用有夹紧和固定杆7，它在图3中部分表示在图的下部。在夹紧和固定杆6和7之间固定安装着工件，而刀架溜板10带着刀具8、9沿工件全长连续移动。在刀架溜板送进时，有关的导辊33向外摆动，并在刀具通过后重新摆回，以获得尽可能可靠的支承。
本发明只用两个铣刀8、9便制成了一种紧凑的设备，它沿工件长度在导辊33之间有较短的支承距离。由作用在工件5上的走刀力可以看出，此方法使力互相抵消，因为沿相反方向旋转的刀具8、9，它们的扭矩互相抵消。由于驱动装置简化以及铣削方法的准确度提高，所以公差极小。同时在4个彼此相对的圆周部分用两个刀具加工工件5，提高了铣削工艺的效率，所以可在最短时间内，沿工件5的长度只走一个过程，便完成整个外表面的加工。为了控制对工件5外圆周表面的切屑量，可以调整刀具8、9和/或刀片16，此时可考虑采用自动化的调整装置。通过使刀具8、9反向旋转，基本上可以省去制止工件旋转的装置，仅仅在加工过程开始，当只有一个刀具8或9进入工作时才必须短时间克服扭矩的作用。为此，夹紧和固定杆6、7可起此作用，它们通过套筒24获得这一作用。套筒24用来在刀具8、9所在区内精确导引工件，此时非常有利的是，套筒24一直到达刀具的切削面附近。刀具8、9相对于工件轴线很小的安装角，不会在工件上引起显著的弯曲力，特别是因为加工同时在工件的两个对置侧进行。所承受的仅仅是作用在工件中央的送刀力，在有足够刚度的情况下，此力可以容易地传递。
权利要求
1.对杆、管或管坯，尤其是连续浇注的铜管坯进行切削加工的方法，其中，支承在切削加工横向平面中的被加工工件，在刀具与工件沿工件纵向互相连续地作相对运动时，沿其长度铣削工件的外圆周，其特征为至少一个刀具在一个相对于工件纵轴线倾斜的平面内，同心地围绕着不可旋转地固定着的工件旋转，并用刀具的切削刃同时切削加工工件表面两个对置的区域。
2.按照权利要求1所述之方法，其特征为对于在两个不同平面中同心地绕工件旋转的两个紧邻的刀具，这两个平面沿互相错开90°的方向相对于公共的工件纵轴线倾斜设置。
3.按照权利要求1和2所述之方法，其特征为刀具沿相反方向绕工件纵轴线旋转。
4.实施按权利要求1至3所述方法之设备，其特征为刀具(8、9)设计为内铣刀，它的在刀具切削刃(刀片16)之间的内径，略大于要铣削的工件(5)的外径。
5.按照权利要求4所述之设备，其特征为此内径是可调的。
6.按照权利要求4和5所述之设备，其特征为放在导辊(33)上的工件(5)，在刀具(8、9)的两侧其端部不可旋转地固定，并沿轴向可借助于夹紧和固定杆(6、7)固定。
7.按照权利要求4至6所述之设备，其特征为至少在刀具(8、9)中工件(5)的入口端设计为工件(5)的导引套筒(24)，它的可自动调整为无间隙的导引装置同心地导引工件(5)。
8.按照前述诸权利要求之一项或多项所述之设备，其特征为由刀具(8、9)和工件(5)导引装置组成的铣刀组件，可相对于工件(5)沿其纵向移动。
9.按照前述诸权利要求之一项或多项所述之设备，其特征为不可旋转和轴向夹紧的工件(5)可相对于固定的刀具(8、9)沿纵向移动。
全文摘要
本发明涉及一种对杆、管或管坯，尤其是连续浇注的铜管坯进行切削加工的方法，其中，支承在切削加工横向平面中的被加工工件，在刀具与工件沿工件纵向互相连续地作相对运动时，沿其长度铣削工件的外圆周，其特征为至少一个刀具在一个相对于工件纵轴线倾斜的平面内，同心地围绕着不可旋转地固定着的工件旋转，并用刀具的切削刃同时切削加工工件表面两个对置的区域。
文档编号B23C3/00GK1120988SQ95106009
公开日1996年4月24日 申请日期1995年5月8日 优先权日1994年5月10日
发明者卡尔-约瑟夫·埃舍 申请人:曼内斯曼股份公司