数控立式大口径球芯双阀座研磨设备的制作方法

1.本发明涉及阀门研磨加工领域，特别是涉及一种数控立式大口径球芯双阀座研磨设备。


背景技术：

2.球阀在管路中主要用来切断、分配和改变介质的流动方向，其中球芯和阀座的密封效果尤为重要，现有的大口径球芯双阀座配研有两种方式，一种为人工配研的方式，另一种为机器配研的方式，其中人工配研只能对单个阀座和球芯进行研磨，球芯配置的两个阀座不能互换，且在研磨时阀座各方面的压力不一致，会使球芯表面粗糙度分布不均匀，球芯转动的力矩不一致，密封性能无法保证，劳动强度较大，生产效率低下，也影响阀门的整体寿命；
3.在采用机器配研的过程中，单阀座球芯配研设备由于是一个阀座与球芯进行研磨，不同的阀座之间依旧会存在差异，无法避免对密封性能的影响，对于球芯双阀座研磨设备，一般采用卧式球芯双阀座研磨设备和立式球芯双阀座研磨设备；
4.其中，卧式球芯双阀座研磨设备，在对球芯和阀座的安装夹持时较为不便，另外在研磨时需要不断添加研磨膏和稀释油脂，费时费力，同时因为安装阀座的夹持机构必须采用柔性连接的方式，因为重力作用，安装后的阀座会产生自然倾斜，当弹簧提供的预压力不足时，会影响球芯阀座的研磨效果，导致研磨失败，同时由于夹持机构和阀座重力的影响，阀座密封面在研磨过程中的受力状态会发现变化，容易出现孔口处部分过研的状况，同时目前所有球芯研磨设置的预压力调整，均靠操作人员目测弹簧压缩量或直尺测量，误差较大，不能真正反应上下阀座对球芯的预压力，由此造成两个阀座相同时间内的研磨压力不一定，阀座表面的硬质合金层厚度不一致，影响产品寿命；
5.而采用立式球芯双阀座研磨设备，研磨时阀座只能被动依靠柔性连接偏转一定的角度，不能主动进行摆动，当配研大口径的球芯阀座时，其结构会因为球芯重力过大会导致不安全因素，对于带球柄的固定式球芯，由于球柄较长，尾座顶尖与摆动中心远比床头箱较远，需要摆动的力矩也相应变大，现有的结构也无法满足其需要。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数控立式大口径球芯双阀座研磨设备，用于解决现有技术中面对大口径球芯阀座和带球柄的固定式球芯时，结构无法满足需求的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种数控立式大口径球芯双阀座研磨设备包括：
8.机床本体；
9.夹持机构，设置在所述机床本体上，用于安装两个阀座，当阀座安装在所述夹持机构上时，阀座的中心线在竖直方向；
10.球芯夹持驱动机构，设置在所述机床本体上，用于水平夹持球芯并驱动球芯绕其自身轴线旋转，其中，装夹时两个阀座相对地设置在球芯两侧，且阀座的中心线与球芯的旋转轴线垂直并交汇在球芯中心处；
11.阀座驱动机构，与所述夹持机构连接，用于驱动夹持机构旋转，以带动阀座相对于竖直方向偏移或者摆动，且所述夹持机构的旋转中心线经过球芯的球心。
12.可选地，采用机床本体对夹持机构和球芯夹持驱动机构进行安装，将球芯夹持驱动机构滑动设置在机床本体，提高夹持球芯的适用范围，能有效应对大口径球芯和带球柄的固定式球芯，提高研磨效率，并可在研磨时使阀座进行摆动，提高研磨效果。
13.可选地，所述机床本体包括安装底板和立座，所述安装底板水平设置，所述立座竖向安装在所述安装底板上，所述夹持机构旋转设置在所述立座上，所述球芯夹持驱动机构滑动设置在所述安装底板上。
14.可选地，所述夹持机构包括旋转臂和两个夹持单元，所述旋转臂的中心旋转设置在所述立座的上端，所述阀座驱动机构用以驱动所述旋转臂摆动；
15.两个所述夹持单元分别活动设置在所述旋转臂的两端，所述夹持单元的滑动方向与所述旋转臂的长度方向一致，且两个所述夹持单元之间形成夹持研磨区域。
16.可选地，所述夹持机构还包括两个阀座调节装置，两个所述阀座调节装置分别设置在所述旋转臂的两端端部，所述夹持单元与所述阀座调节装置一一对应，所述阀座调节装置用于驱动对应的所述夹持单元在所述旋转臂的长度方向上滑动。
17.可选地，所述夹持单元包括阀座柔性夹持壳和卡盘，所述阀座柔性夹持壳固定设置在所述阀座调节装置的活动端，所述阀座柔性夹持壳为圆筒状，所述阀座柔性夹持壳内还旋转安装有弹性研磨轴，所述弹性研磨轴的两端伸出所述阀座柔性夹持壳，所述卡盘通过联轴器与所述弹性研磨轴连接。
18.可选地，所述弹性研磨轴包括柔性夹持主轴和柔性夹持副轴，所述柔性夹持主轴为空心管状结构，所述柔性夹持主轴的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与所述阀座柔性夹持壳的内壁固定连接，所述柔性夹持主轴的两端伸出所述阀座柔性夹持壳，所述柔性夹持主轴一端封堵，所述柔性夹持副轴通过轴承活动插设在所述柔性夹持主轴的另一端；
19.可选地，所述柔性夹持副轴平键设置在所述柔性夹持主轴内保持径向固定，所述柔性夹持副轴的插入端与所述柔性夹持主轴封堵端之间还设有压簧。
20.可选地，所述夹持单元还包括研磨驱动装置，所述研磨驱动装置设置在所述阀座柔性夹持壳的外壁，所述研磨驱动装置用于驱动对应的所述柔性夹持主轴转动，所述卡盘上与所述柔性夹持副轴连接并同轴转动。
21.可选地，所述球芯夹持驱动机构包括用于驱动和夹持球芯旋转的前支撑组件和后支撑组件，所述导轨上还滑动设有滑板，所述前支撑组件和所述后支撑组件均滑动设置在所述滑板上，所述前支撑组件和所述后支撑组件分别位于所述夹持研磨区域的两侧。
22.可选地，所述前支撑组件包括前支撑座、前床头箱、空心旋转轴、旋转套筒、球芯驱动装置和固定顶尖，所述前支撑座滑动设置在所述导轨上，所述前床头箱固定在所述前支撑座的上端，所述旋转套筒水平固定设置在所述前床头箱上，所述空心旋转轴的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与所述旋转套筒的内壁固定连接，所述空心旋转轴
的两端从所述旋转套筒内伸出，所述固定顶尖插设在所述空心旋转轴上，所述固定顶尖朝向所述夹持研磨区域；
23.可选地，所述球芯驱动装置安装在所述旋转套筒的外壁，所述球芯驱动装置用于驱动所述空心旋转轴旋转。
24.可选地，所述后支撑组件包括后支撑座、后床头箱、空心调节轴、调节套筒、推动装置和尾座顶尖，所述后支撑座滑动设置在所述导轨上，所述后床头箱固定设置在所述后支撑座的上端，所述调节套筒水平固定设置在所述后床头箱上，所述空心调节轴的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与所述调节套筒的内壁固定连接，所述空心调节轴的两端从所述调节套筒内伸出，所述尾座顶尖活动插设在所述空心调节轴内，所述尾座顶尖朝向所述夹持研磨区域；
25.可选地，所述推动装置设置在所述调节套筒的外壁，所述推动装置用于驱动所述尾座顶尖在所述空心调节轴内滑动。
26.如上所述，本发明的数控立式大口径球芯双阀座研磨设备，具有以下有益效果：采用机床本体对夹持机构和球芯夹持驱动机构进行安装，将球芯夹持驱动机构滑动设置在机床本体，提高夹持球芯的适用范围，能有效应对大口径球芯和带球柄的固定式球芯，提高研磨效率，并可在研磨时使阀座进行摆动，提高研磨效果。
附图说明
27.图1显示为本发明一种实施例的结构示意图；
28.图2显示为本发明一种实施例应用状态的结构示意图；
29.图3显示为本发明一种实施例局部剖面示意图；
30.图4显示为本发明一种实施例中夹持单元的局部剖面结构示意图；
31.图5显示为本发明一种实施例中前支撑组件的局部剖面结构示意图；
32.图6显示为本发明一种实施例中后支撑组件的局部剖面结构示意图。
33.零件标号说明
34.1a
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安装底板
35.1b
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立座
36.1c
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导轨
37.1d
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限位块
38.1e
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导轨驱动装置
39.1f
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滑板
[0040]2ꢀꢀꢀ
旋转臂
[0041]
2a
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传动轴
[0042]
3a
ꢀꢀ
研磨驱动装置
[0043]
3b
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阀座柔性夹持壳
[0044]
3c
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卡盘
[0045]
3e
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柔性夹持主轴
[0046]
3f
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柔性夹持副轴
[0047]
3g
ꢀꢀ
扭矩传感器
[0048]
3h
ꢀꢀ
压力传感器
[0049]
4a
ꢀꢀ
前支撑座
[0050]
4b
ꢀꢀ
前床头箱
[0051]
4c
ꢀꢀ
空心旋转轴
[0052]
4d
ꢀꢀ
旋转套筒
[0053]
4e
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固定顶尖
[0054]
5a
ꢀꢀ
后支撑座
[0055]
5b
ꢀꢀ
后床头箱
[0056]
5c
ꢀꢀ
空心调节轴
[0057]
5d
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调节套筒
[0058]
5e
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尾座顶尖
[0059]7ꢀꢀꢀ
固定式球芯
[0060]8ꢀꢀꢀ
阀座
具体实施方式
[0061]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0062]
请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0063]
图1到图6所示，本实施例提供一种数控立式大口径球芯双阀座研磨设备，包括机床本体和设置在机床本体上的夹持机构、阀座驱动机构和球芯夹持驱动机构，机床本体包括安装底板1a和立座1b，安装底板1a水平设置，立座1b竖向固定在安装底板1a的上表面，安装底板1a的上表面还水平设有导轨1c，夹持机构活动设置在立座1b的上端，球芯夹持驱动机构滑动设置在导轨1c上；
[0064]
所述夹持机构用于安装阀座8，当阀座8安装在夹持机构上时，阀座8的中心线在竖直方向上。
[0065]
所述球芯夹持驱动机构，设置在安装底板1a上，用于水平夹持球芯并驱动球芯绕其自身轴线旋转；
[0066]
所述阀座驱动机构与所述夹持机构连接，用于驱动夹持机构旋转，以带动阀座相
对于竖直方向偏移或者摆动，且所述夹持机构的旋转中心线经过球芯的球心，使得在研磨过程中，阀座能围绕球芯进行摆动，提高研磨效果。
[0067]
在其中一个实施例中，立座1b靠近导轨1c的中部，导轨1c为双导轨，球芯夹持驱动机构可通过螺栓固定在安装底板1a的上表面。
[0068]
在其中一个实施例中，安装底板1a的上表面还设有导轨驱动装置1e，导轨驱动装置1e为伺服电机，通过导轨驱动装置1e驱动球芯夹持驱动机构在导轨1c上移动。
[0069]
在其中一个实施例中，夹持机构包括旋转臂2和两个夹持单元，
[0070]
在其中一个实施例中，阀座驱动机构包括传动轴2a和驱动电机，传动轴2a的任意一端与旋转臂2的中部固定连接并保持垂直，夹持单元分别活动设置在旋转臂2的两端；
[0071]
立座1b的上端还水平贯穿有旋转孔，传动轴2a活动设置在旋转孔内，传动轴2a远离旋转臂2的端部伸出旋转孔；
[0072]
驱动电机设置在立座1b上，驱动电机用于驱动传动轴2a转动，两个夹持单元之间形成夹持研磨区域。
[0073]
在一个实施例中，传动轴2a的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与旋转孔的内壁固定连接，传动轴2a的两端从旋转孔的两端伸出。
[0074]
在其中一个实施例中，驱动电机为伺服电机，该驱动电机固定在立座1b上，该驱动电机利用皮带驱动传动轴2a旋转。
[0075]
在其中一个实施例中，夹持机构还包括两个阀座调节装置，两个阀座调节装置分别设置在旋转臂2的两端，夹持单元安装在对应的阀座调节装置的活动端上，阀座调节装置用于驱动对应的夹持单元在旋转臂2的长度方向上滑动；
[0076]
装夹时两个阀座8相对地设置在球芯两侧，且阀座8的中心线与球芯的旋转轴线垂直并交汇在球芯中心处；
[0077]
在其中一个实施例中，阀座调节装置为伺服电机，在旋转臂2的端部分别设有一个沿其长度方向的滑槽，滑槽内设有滚珠丝杆，阀座调节装置驱动对应的滚珠丝杆旋转，在滑槽内还设有与滚珠丝杆相配合的基座，阀座调节装置驱动对应的滚珠丝杆旋转时，基座在对应的滑槽内滑动，夹持单元安装在对应的基座上。
[0078]
在其中一个实施例中，立座1b上还设有两个用于限位旋转臂2旋转角度的限位块1d，所述限位块1d位于所述立座1b靠近导轨1c的侧面，所述限位块1d位于所述旋转臂2的两侧，所述限位块1d靠近所述立座1b的顶端。
[0079]
在其中一个实施例中，夹持单元包括阀座柔性夹持壳3b和卡盘3c，阀座柔性夹持壳3b固定设置在阀座调节装置的活动端，阀座柔性夹持壳3b为圆筒状，阀座柔性夹持壳3b内还旋转安装有弹性研磨轴，弹性研磨轴的两端伸出阀座柔性夹持壳3b，卡盘3c通过联轴器与弹性研磨轴连接，所述卡盘3c用于对阀座8进行夹持固定。
[0080]
在其中一个实施例中，联轴器为万向联轴器，卡盘3c通过球铰万向联轴器与弹性研磨轴连接。
[0081]
在其中一个实施例中，卡盘3c上还安装有限位盘，用百分表吸合在限位盘上，转动限位盘可检查球芯中心是否在限位盘的回转中心，若不在中心，则通过导轨驱动装置1e调节球芯夹持驱动机构，完成对球芯夹持驱动机构的调整。
[0082]
在其中一个实施例中，弹性研磨轴包括柔性夹持主轴3e和柔性夹持副轴3f，柔性
夹持主轴3e为空心管状结构，柔性夹持主轴3e的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与阀座柔性夹持壳3b的内壁固定连接，柔性夹持主轴3e的两端伸出阀座柔性夹持壳3b，柔性夹持主轴3e一端封堵，柔性夹持副轴3f通过滚珠花键轴承活动插设在柔性夹持主轴3e的另一端，该滚珠花键轴承的外壁与柔性夹持主轴3e的内壁固定连接，柔性夹持副轴3f的外壁与该滚珠花键轴承的内圈滚动接触；
[0083]
柔性夹持副轴3f平键设置在柔性夹持主轴3e内保持径向固定，柔性夹持副轴3f的插入端与柔性夹持主轴3e封堵端之间还设有压簧，该压簧为对应的阀座8提供研磨预紧力，提高阀座8与对应球芯的贴合度。
[0084]
在其中一个实施例中，柔性夹持副轴3f与柔性夹持主轴3e之间还设有压力传感器3h，当阀座8接触到球芯时并使压力传递到压力传感器3h上，压力传感器3h将采集到的数据通过线路或无线的方式反馈到控制系统，并实时显示在控制屏上，比较两个压力传感器3h提供的压力值，如有差异，通过阀座调节装置调节阀座的位置，保证阀座的研磨效果相同。
[0085]
在其中一个实施例中，夹持单元还包括研磨驱动装置3a，所述研磨驱动装置3a设置在所述阀座柔性夹持壳3b的外壁，研磨驱动装置3a用于驱动对应的柔性夹持主轴3e转动，卡盘3c上与柔性夹持副轴3f连接并同轴转动。
[0086]
在其中一个实施例中，研磨驱动装置3a为变频电机，在研磨驱动装置3a的输出轴上还设有扭矩传感器3g，该扭矩传感器3g在阀座8与球芯表面配研时，将需要的扭矩由研磨驱动装置3a通过扭矩传感器3g提供，扭矩传感器3g将采集到的数据通过数据线或无线方式反馈至控制系统，并实时显示在控制屏上，并比较两个夹持单元的扭矩值，若有差异，通过阀座调节装置调节阀座8的位置，使得两个夹持单元的扭矩值达到一致，保证两个阀座8的研磨效果相同。
[0087]
在其中一个实施例中，球芯夹持驱动机构包括用于驱动和夹持球芯旋转的前支撑组件和后支撑组件，导轨1c上还滑动设有滑板1f，前支撑组件和后支撑组件均滑动设置在所述滑板1f上，所述前支撑组件和所述后支撑组件分别位于所述夹持研磨区域的两侧，球芯的两端分别夹持在前支撑组件和后支撑组件之间，利用导轨驱动装置1e驱动滑板1f移动到对应位置进行固定，前支撑组件和后支撑组件在滑板1f上可通过螺栓固定。
[0088]
在其中一个实施例中，前支撑组件包括前支撑座4a、前床头箱4b、空心旋转轴4c、旋转套筒4d、球芯驱动装置和固定顶尖4e，前支撑座4a滑动设置在导轨1c上，前床头箱4b固定在前支撑座4a的上端，旋转套筒4d水平固定设置在前床头箱4b上，空心旋转轴4c的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与旋转套筒4d的内壁固定连接，空心旋转轴4c的两端从旋转套筒4d内伸出，固定顶尖4e插设在空心旋转轴4c上，固定顶尖4e朝向夹持研磨区域；
[0089]
球芯驱动装置安装在旋转套筒4d的外壁，球芯驱动装置用于驱动空心旋转轴4c旋转并驱动球芯旋转。
[0090]
在其中一个实施例中，后支撑组件包括后支撑座5a、后床头箱5b、空心调节轴5c、调节套筒5d、推动装置6和尾座顶尖5e，后支撑座5a滑动设置在导轨1c上，后床头箱5b固定设置在后支撑座5a的上端，调节套筒5d水平固定设置在后床头箱5b上，空心调节轴5c的两端分别固套有至少一个轴承，且该轴承的外圈与调节套筒5d的内壁固定连接，空心调节轴5c的两端从调节套筒5d内伸出，尾座顶尖5e活动插设在空心调节轴5c内，尾座顶尖5e朝向
夹持研磨区域；
[0091]
推动装置6设置在调节套筒5d的外壁，推动装置6用于驱动尾座顶尖5e在空心调节轴5c内滑动。
[0092]
在其中一个实施例中，推动装置6为液压缸，当带球柄的固定式球芯7安装时，能利用推动装置6对球芯进行夹持。
[0093]
采用本实施例的有益效果是，能利用夹持机构使得阀座8在研磨过程中，也能适时的进行摆动，进一步提高研磨效果，同时在面对大口径球芯时候，不会因为球芯重力过大出现安全问题，并能匹配带球柄的固定式球芯7，提高设备的适应性和稳定性。
[0094]
使用时，按照固定式球芯7的大小，将前支撑组件和后支撑组件移动到对应位置后，利用螺栓固定，将球芯用行车吊至安装位置，液压装置推动尾座顶尖5e与固定式球芯7顶紧，用百分表吸合在限位盘上，转动限位盘可检查带球柄的固定式球芯7中心是否在限位盘的回转中心，若不在中心，则通过导轨驱动装置1e调节球芯夹持驱动机构，完成对球芯夹持驱动机构的调整，按照阀座8的口径大小，将卡盘3c调节至相应位置，完成对阀座8的夹紧，利用研磨驱动装置3a调节阀座8位置，由压力传感器3h得到数据，观察相应的阀座8在显示屏上的压力值，调节到上下压力相同为止，设置阀座8的转速，球芯转速，旋转臂2的摇摆角度，研磨时间等参数，启动设备，观察上下扭矩传感器3g的扭矩值，若差距较大则进行调整，使得上下阀座8研磨时的扭矩达到一致，完成研磨。
[0095]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。