一种定径铣皮的加工设备的制作方法

本实用新型涉及管坯铣皮加工技术领域，更具体地说，涉及一种定径铣皮的加工设备。

背景技术：

连铸后的管坯表面一般含有少量的氧化物和残渣；且由于铸模磨损，管坯表面也会变得粗糙并可能出现细小裂纹。这些缺陷若不消除，将导致最终产品出现质量问题。因此，在目前广泛应用的铸轧生产线中，在连铸设备与轧制设备之间通常都配置有表面机加工(常用铣削或车削)设备，来去除管坯表面缺陷及氧化层；通常表面缺陷及氧化层单边厚度约0.3mm。

但是连铸的管坯有三个特点，一是铸造出来的管坯在冷却后会产生弯曲；二是由于使用过程中的磨损，同一副铸模铸造出来的管坯外径大小有差异；三是管坯从结晶器出来后有被牵引机夹扁的现象。铸造管坯的以上特点对铣皮加工质量影响很大，如果任何铸造表面缺陷残存在管坯上，它将对最终的管材制品(特别是薄壁的制冷空调用精密铜管)的产品质量产生极为不利的影响。若铣削的深度过浅，则会发生漏铣进而影响到最终的产品质量。

在实际生产中，同一批次铸造出来的管坯外径最大相差0～1mm，不同外径的管坯后一根的头部顶住前一根的尾部，一根接一根的进入到铣皮设备中，由于各根管坯的外径没有经过测量，且在线调整铣刀的压下量难于实现，操作人员停机调整又比较繁琐，导致实际生产过程中，只能按照铣削干净同一批次所有管坯外径缺陷的原则，调整铣刀的压下量进行铣削，通常单边铣削量达到0.8～1mm，远远大于缺陷层的厚度，导致铣削工序的产品成材率非常低，也加剧了铣刀的磨损及设备的损耗。

技术实现要素：

为克服现有技术中的缺点与不足，本实用新型的目的在于提供一种可消除铸造原因引起的不同管坯外径差异、大幅度减小铣削深度、减少管坯表面加工量、提高材料利用率和产品成材率的定径铣皮的加工设备。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种定径铣皮的加工设备，其特征在于：包括：

用于将管坯夹紧传输、并且将管坯反弯矫直来消除管坯弯曲的夹送矫直装置；

用于绕管坯表面作滚压运动以将管坯外径压制成设定外径值的定径装置；

用于管坯外表面铣削的铣皮装置；

用于将管坯输出的出料夹送装置；

所述夹送矫直装置、定径装置、铣皮装置和出料夹送装置依次连接。

本实用新型加工设备的工作原理是，先将管坯在夹送矫直装置中夹紧向前传输，管坯经过反弯矫直将管坯弯曲处压平来消除管坯弯曲实现矫直效果；然后将管坯送进定径装置，由于之前经过矫直，管坯具有良好的直线度，使管坯能够顺利地进入定径装置中；定径装置绕管坯表面作滚压处理，使管坯外径压制成设定外径值；之后铣皮装置将管坯外表面铣削；最后管坯出料。本实用新型加工设备先将管坯矫直和定径，使管坯外径统一后再进行铣削，可大幅度地减小铣削深度，减少管坯表面加工量，提高材料的利用率和产品的成材率。

优选地，所述夹送矫直装置包括矫直辊组一和矫直辊组二；所述矫直辊组一包括若干矫直辊一；所述矫直辊组二包括若干矫直辊二；各个矫直辊一和矫直辊二分别与旋转驱动模块一连接，以实现矫直辊一与矫直辊二之间反向转动；各个矫直辊一与矫直辊二交错布设在管坯两侧。矫直辊组一和矫直辊组二的作用是：(一)矫直辊组一与矫直辊组二之间反向转动带动管坯前进，为后续定径装置和铣皮装置提供管坯前进的动力；(二)矫直辊一和矫直辊二交错设置在管坯两侧实现管坯反弯矫直，消除管坯的弯曲，使管坯能够顺利进入定径装置中；(三)夹紧管坯，防止在定径过程及铣皮过程中管坯发生转动。

优选地，在夹送矫直装置输入侧矫直辊一与矫直辊二在管坯径向上的距离＜在夹送矫直装置输出侧矫直辊一与矫直辊二在管坯径向上的距离。该设计的好处是：反弯作用从夹送矫直装置输入侧到夹送矫直装置输出侧逐渐递减，有利于提高矫直效果。

优选地，所述定径装置包括转毂和可自转地设置在转毂内部容纳腔的若干定径辊；各个定径辊沿与管坯中心同心的圆周一均匀分布；所述转毂连接有旋转驱动模块二，以实现转毂旋转。由于各个定径辊公转的同时，紧紧夹紧管坯，而管坯在夹送矫直装置的夹持下不能转动，故各个定径辊随着转毂公转的同时产生被动自转，完成对管坯外表面的滚压加工，使管坯具有统一外径和良好的圆柱度，消除铸造原因引起的不同管坯外径差异；定径辊自转可避免定径辊与管坯之间的滑动摩擦，提高定径后管坯表面的质量，及减少定径辊辊面磨损，有利于延长使用寿命。

优选地，各个定径辊通过调整系统设置在转毂内部容纳腔中；所述调整系统包括位于转毂内部容纳腔中的调整盘和若干楔形块；楔形块数量与定径辊数量相同；所述调整盘通过可移动结构与转毂连接，以实现调整盘可沿管坯前进方向往复移动；各个楔形块分别可滑动地设置在调整盘的同一侧面上，以实现楔形块沿管坯径向往复移动；所述转毂内壁沿管坯前进方向逐渐向下倾斜或向上倾斜形成斜面；各个楔形块分别与所述斜面可滑动连接，以实现楔形块在调整盘带动下沿管坯前进方向移动的同时受斜面限制沿管坯径向发生位移；所述定径辊可自转地设置在楔形块远离转毂内壁的一侧。该设计的好处是，将调整盘沿管坯前进方向推动，楔形块在调整盘带动下沿管坯前进方向移动的同时受斜面限制沿管坯径向也发生位移，楔形块与管坯中心之间的距离发生变化；因此设置在楔形块上的定径辊与管坯中心之间的距离也发生变化。各个定径辊与管坯之间的距离可作调整，从而调整各个定径辊所形成的包络孔型，可使加工设备适用于不同规格的管坯，定径后的管坯外径尺寸也可进行调整。

优选地，各个定径辊轴线与管坯轴向之间分别形成相同大小与方向的倾斜角α。定径辊与管坯之间不平行，定径辊作用在管坯外表面时，一方面提供向内压力使管坯外径缩小，另一方面提供推动力辅助管坯前进。

优选地，所述铣皮装置包括箱体和转体，以及若干铣刀；所述转体通过旋转驱动模块三设置在箱体中以实现旋转；箱体中设置有与管坯中心同心的圆环；圆环带有内齿；各个铣刀的刀轴分别可旋转地设置在转体同一侧面上，且各个铣刀沿与管坯中心同心的圆周二均匀分布；各个铣刀的刀轴上分别套设有传动齿轮；各个传动齿轮分别通过过渡齿轮与圆环啮合；各个过渡齿轮分别可旋转地设置在转体上。转体转动时带动铣刀公转；同时转体转动带动过渡齿轮公转，过渡齿轮由于与内齿啮合而发生自转，使与过渡齿轮啮合的传动齿轮以及与传动齿轮连接的铣刀也发生自转。铣刀围绕管坯的自转与公转实现了对管坯外表面的铣削，铣削工艺效果好，可提高管坯外表面的光滑度。

优选地，所述各个铣刀的刀轴分别可旋转地设置在转体上是指，转体上开设有若干安装孔，各个安装孔中分别设有偏心套，铣刀的刀轴可旋转地设置在偏心套中；所述转体上设有可旋转的调整套；各个偏心套分别铰接有连杆，各个连杆远离偏心套的一端分别与调整套铰接，以实现调整套旋转带动各个偏心套同时转动，从而同时调整各个铣刀与管坯中心之间的距离。通过旋转调整套，连杆拉动偏心套转动，从而可以调整铣刀与管坯中心之间的距离，使加工设备适用于不同规格的管坯，还可调整铣削深度，使铣皮后的管坯更符合加工要求。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型加工设备先将管坯矫直和定径，使管坯直线度良好及外径统一后再进行铣削，可消除铸造原因引起的不同管坯外径差异，大幅度地减小铣削深度，减少管坯表面加工量，提高材料的利用率和产品的成材率；

2、本实用新型加工设备可适用于不同规格的管坯，调整定径后的管坯外径尺寸，还可调整铣皮后的管坯外径尺寸；

3、本实用新型加工设备可减少磨损，延长使用寿命；铣削工艺效果好，可提高管坯外表面的光滑度。

附图说明

图1是本实用新型加工设备的结构示意图；

图2是本实用新型加工设备中定径装置的结构示意图之一；

图3是本实用新型加工设备中定径装置的结构示意图之二；

图4是图3中在A向的定径辊与管坯之间形成倾斜角的示意图；

图5是本实用新型加工设备中铣皮装置的结构示意图之一；

图6是本实用新型加工设备中铣皮装置的结构示意图之二；

图7是本实用新型加工设备中铣皮装置的结构示意图之三；

其中，1为夹送矫直装置、11为矫直辊组一、12为矫直辊组二、2为定径装置、21为转毂、22为定径辊、23为旋转驱动模块二、24为楔形块、25为调整盘、26为可移动结构、3为管坯、4为铣皮装置、41为箱体、42为转体、43为铣刀、431为铣刀的刀轴、44为圆环、45为偏心套、46为传动齿轮、47为过渡齿轮、48为调整套、49为连杆、5为出料夹送装置、6为排屑装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

本实施例定径铣皮的加工设备，其结构如图1～图7所示；包括夹送矫直装置1、定径装置2、铣皮装置4和出料夹送装置5；夹送矫直装置1、定径装置2、铣皮装置4和出料夹送装置5依次连接。

夹送矫直装置1包括矫直辊组一11和矫直辊组二12；矫直辊组一包括若干矫直辊一；所述矫直辊组二包括若干矫直辊二；各个矫直辊一和矫直辊二分别与旋转驱动模块一连接，以实现矫直辊一与矫直辊二12之间反向转动；各个矫直辊一与矫直辊二交错布设在管坯两侧。矫直辊一和矫直辊二的总数量大于五，以确保充分的矫直及夹紧防止管坯转动。矫直辊组一11和矫直辊组二12的作用是：(一)矫直辊组一11与矫直辊组二12之间反向转动带动管坯前进，为后续定径装置2和铣皮装置4提供管坯前进的动力；(二)矫直辊一和矫直辊二交错设置在管坯两侧实现管坯反弯矫直，消除管坯的弯曲，使管坯能够顺利进入定径装置2中；(三)夹紧管坯，防止在定径过程及铣皮过程中管坯发生转动。

在夹送矫直装置1中，各夹送矫直辊在管坯径向方向上，相对于管坯中心线的距离可调。在夹送矫直装置1输入侧矫直辊一与矫直辊二在管坯径向上的距离＜在夹送矫直装置1输出侧矫直辊一与矫直辊二在管坯径向上的距离。该设计的好处是：反弯作用从夹送矫直装置输入侧到夹送矫直装置输出侧逐渐递减，有利于提高矫直效果。

定径装置2包括转毂21和可自转地设置在转毂21内部容纳腔的若干定径辊22；本实施例以三个定径辊来进行说明，实际应用中定径辊数量为两个以上。三个定径辊22沿与管坯中心同心的圆周一均匀分布；转毂21连接有旋转驱动模块二23，以实现转毂21旋转。三个定径辊22随着转毂21公转的同时被动自转，完成对管坯外表面的滚压加工，将管坯外径压制成设定外径值，该设定外径值由定径辊与管坯中心之间的距离决定；使管坯具有统一外径和良好的圆柱度，消除铸造原因引起的不同管坯外径差异；定径辊22自转可避免定径辊22与管坯之间的滑动摩擦，提高被定径后管坯的表面质量，减少定径辊22的磨损，有利于延长使用寿命。

为了定径装置2能够将管坯压制出不同外径规格，三个定径辊22通过调整系统设置在转毂21内部容纳腔中。具体地说，调整系统包括位于转毂21内部容纳腔中的调整盘25和三个楔形块24；调整盘25通过可移动结构26支撑在转毂21上，以实现调整盘25可沿管坯前进方向往复移动；三个楔形块24分别可滑动地设置在调整盘25的同一侧面上，通过联结块与调整盘25轴向联结，调整盘25可沿管坯前进方向往复移动带动楔形块24往复移动；转毂21内壁沿管坯前进方向逐渐向下倾斜或向上倾斜形成斜面；三个楔形块24分别与斜面可滑动连接，以实现楔形块24在调整盘25带动下沿管坯前进方向往复移动的同时受斜面限制沿管坯径向发生位移；定径辊22可自转地设置在楔形块24远离转毂21内壁的一侧。该设计的好处是，将调整盘25沿管坯前进方向推动，楔形块24在调整盘25带动下沿管坯前进方向移动的同时受斜面限制沿管坯径向也发生位移，楔形块24与管坯中心之间的距离发生变化；因此设置在楔形块24上的定径辊22与管坯中心之间的距离也发生变化。可移动结构26可采用现有可移动结构，例如螺纹副；螺纹副包括相螺接的内螺纹部和外螺纹部；调整盘25与内螺纹部连接；外螺纹部可转动地与转毂21连接，并轴向定位在转毂21上，外螺纹部的转动带动内螺纹部和调整盘25沿管坯前进方向往复移动。三个定径辊22与管坯之间的距离可作调整，从而调整三个定径辊所形成的包络孔型来改变管坯的设定外径值，可使加工设备适用于不同规格的管坯，定径后的管坯外径尺寸也可进行调整。

优选地，各个定径辊22的轴线与管坯轴向之间分别形成相同大小与方向的倾斜角α。定径辊22与管坯之间不平行，定径辊22作用在管坯外表面时，一方面提供向内压力使管坯外径缩小，另一方面提供推动力辅助管坯前进。

铣皮装置4包括箱体41和转体42，以及若干铣刀43。铣刀43的数量为两个、三个、四个，甚至更多；本实施例以三个铣刀为例进行说明。转体42通过旋转驱动模块三设置在箱体41中以实现旋转；箱体41中设置有与管坯中心同心的圆环44；圆环44带有内齿；各个铣刀的刀轴431分别可旋转地设置在转体42同一侧面上，且各个铣刀43沿与管坯中心同心的圆周二均匀分布；各个铣刀的刀轴431上分别套设有传动齿轮46；各个传动齿轮46分别通过过渡齿轮47与圆环44啮合；各个过渡齿轮47分别可旋转地设置在转体42上。转体42转动时带动铣刀43公转；同时转体42转动带动过渡齿轮47公转，过渡齿轮47由于与内齿啮合而发生自转，使与过渡齿轮47啮合的传动齿轮46以及与传动齿轮46连接的铣刀43也发生自转。铣刀43围绕管坯的自转与公转实现了对管坯外表面的铣削，铣削工艺效果好，可提高管坯外表面的光滑度。

为了能够调整铣皮后管坯外径值，优选的方案是：转体42上开设有若干安装孔，各个安装孔中分别设有偏心套45，铣刀的刀轴431可旋转地设置在偏心套45中；转体42上设有可旋转的调整套48；连杆49的一端与偏心套45铰接，另一端与调整套48铰接，以实现调整套48旋转带动偏心套45转动，从而调整铣刀43与管坯中心之间的距离。通过旋转调整套48，连杆49拉动偏心套45转动，从而可以调整铣刀43与管坯中心之间的距离，使加工设备适用于不同规格的管坯，还可调整铣削深度，使铣皮后的管坯更符合加工要求。

刀轴431的中心和传动齿轮46的中心同轴。优选地，传动齿轮46的中心、过渡齿轮47的中心与管坯中心的连线近似组成直角三角形；采用偏心套45调整铣刀43的径向位移的同时，微量影响传动齿轮46与过渡齿轮47中心距，满足传动齿轮46与过渡齿轮47啮合的要求。

出料夹送装置5用于将管坯输出；当管坯完全移出夹送矫直装置时，出料夹送装置可继续夹持管坯使其不转动，并为管坯提供前进动力。

为了避免铣皮装置中积聚金属碎屑，铣皮装置优选连接有排屑装置6将金属碎屑自动排出；排屑装置6可采用现有排屑装置。

本实施例加工设备的工作原理是，先将管坯在夹送矫直装置1中夹紧向前传输，管坯经过反弯作用将管坯弯曲处压平来消除管坯弯曲实现矫直效果；然后将管坯送进定径装置2，由于之前经过矫直，管坯具有良好的直线度，使管坯能够顺利地进入定径装置2中；定径装置2绕管坯表面作滚压处理，使管坯外径压制成设定外径值；之后进行铣皮装置4，经过矫直、定径后的管坯具有良好的直线度和圆柱度，按加工需求调整铣刀的压下量，将管坯外表面铣削；最后管坯出料。本实施例加工设备先将管坯矫直和定径，使管坯外径统一后再进行铣削，可大幅度地减小铣削深度，减少管坯表面加工量，提高材料的利用率和产品的成材率。

以目前应用最广泛的工艺参数为例：按单根管坯φ90×25-22000mm规格计算，单根管坯重约1000kg；现有加工设备直接进行铣削，铣削量都在单边0.8mm以上，若按单边铣削量为0.8mm计算，铣屑量为43.8kg，占比4.38％。本实施例加工设备经过矫直和定径后单边铣削量可降到0.3mm以下，以单边0.3mm计算，铣屑量为16.5kg，占比1.65％，产品的成材率可提高2.73％，按年产量20000吨计算，一年将节省546吨材料，经济效益非常显著。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。