一种用于加工不规则管体内表面的刀具及设备的制作方法

本发明属于竹材加工技术领域，涉及对成段竹管内壁进行切削加工的技术，尤其指用于去除竹管内壁上的竹黄的工具设备。

背景技术：

目前将原竹加工成竹板材的方式主要有破切拼接和展平两种方式，前者较为传统，是将原竹首先破切并处理成规整的方竹条，再由方竹条拼接形成竹板材；后者是近年才慢慢推广开来的一种新技术，该技术通过一套展开工艺将原竹直接沿周向展平形成竹板材。通过整竹展开方式获得的竹板材整体性好，无接缝，不使用胶水，目前大有替代传统破切拼接工艺加工竹板材的趋势。整竹展平工艺一般是：先将原竹截为适当长度的成段竹筒，去除竹筒的内节，然后在竹筒上沿轴向加工出一条贯通的缝隙，之后采用蒸、烤、煮等方法对竹筒进行软化处理，最后通过碾压等方式将软化后的竹筒沿缝隙展开压平形成板状。

在竹展开的过程中，为了避免因竹青和竹黄及内节质地坚硬、柔韧性差而导致的开裂，在展开前还需要将竹黄、竹青去除。去内节、竹黄、竹青一般在软化处理工序之前进行。去竹青一般采用竹筒旋转，刀具在竹筒侧面沿轴向进刀的方式进行，去内节和竹黄则多采用竹筒固定，刀具从竹筒一端旋转进入竹筒内完成内节、竹黄的切削去除。

虽然去黄和去内节的动作过程相似，设备中除刀具外，其余部分基本相同，但在现有技术中，去内节和去黄仍需要分别进行，主要原因在于尚未开发有集成去黄和去内节双重功能的刀具。

现有去黄刀具的结构设计不利于集成去内节功能。以公布号为cn105437331a的中国发明专利申请公开的竹竿去黄机所披露的去黄刀具为例，对称设置在刀架（本体）上的两个刀体与刀架上的滑槽配合，在滑槽内可径向滑动，两个刀体之间设压缩弹簧。这种设置目的是一方面同一把刀具可以适应不同粗细的竹筒，另一方面由于竹筒并非理想状态下的圆柱筒，不仅不同轴向位置的竹筒内径存在差异，竹筒任一位置的筒壁也不是规则的圆，滑动刀体的设置可以在旋转过程适应半径的不断变化。

上述这种去黄刀具在自然状态下，在压缩弹簧作用下，两个刀体分别滑向最外侧，两个刀体的刀刃端的距离大于待加工竹筒的内径，加工作业开始时，刀具上的两个刀体需要在竹筒壁的挤压的作下向轴心滑动，方能进入竹筒。因此，设置在刀架前端的具有引导斜面的引导部是必不可少的。然而引导部的存在，不仅会令刀更大、更重、还会妨碍去内节的排屑，所以难以将去内节刀片集成到刀具上。要实现在去黄刀具上集成去内节功能，则需要改变去簧刀具结构。

另一方面，因为刀体在压缩弹簧作用下实现出刀，当压缩弹簧弹力较大时，尤其遇到严重不规则的管体，极可能出现卡停或导致管体在冲击下破裂。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有去黄和去内节作业分别进行的现状，针对现有去黄刀具体积和重量大，以及结构不利于集成去内节功能等问题，提出一种可以适用于对竹筒这种不规则管体内表面进行加工的改进的刀具方案，其改进结构可以不设置前端的引导部，结构更简化，有利于控制刀具体积和重量，也为在刀具前端集成其它刀片提供了可能。本发明另一个目的是进一步提出一种采用本发明刀具的用于对竹筒这种不规则管体内表面进行加工的设备。

为了实现上述发明目的，本发明首先提出一种用于加工不规则管体内表面的刀具，该刀具旋转工作，包括刀架、依刀具旋转中心对称设置在刀架上的两个刀体，刀体外侧安装刀片，所述刀体可径向滑动地设置在刀架上的滑槽内，其特征在于，两个刀体之间设有两端分别与两个刀体连接的拉伸弹簧，刀具不工作时，在拉伸弹簧作用下，两个刀体保持在靠近刀具旋转中心的位置，当刀具旋转工作时，在离心力作用下，刀体滑向外侧。

进一步地，所述刀片安装在所述刀体外侧的后端，刀片的刀刃向外高出刀体外侧表面。刀片的刀刃高出刀体外侧表面的高度，即为刀具的切削量。

进一步地，所述刀体外侧为弧形面，以避免刀具在管体内旋转和移动时对管体造成不必要的损伤。所述弧形面的轴心位于刀具的旋转中心。

进一步地，所述刀架后侧中心处设有用于安装驱动刀轴的安装孔，所述安装孔为螺纹孔。在设备安装该刀具时，选择前端带螺纹的刀轴，刀具与刀轴通过螺纹装配在一起，拆装均非常方便。

进一步地，所述刀具正向旋转工作，所述安装孔为正螺纹孔。刀轴带刀具旋转工作时，在切削阻力，螺纹实现自紧，可有效避免刀具在刀轴上松动。

进一步地，所述刀体包括内侧滑动部和外侧刀杆部，所述滑动部与刀架上的滑槽滑动配合，刀杆部位于刀架外侧，刀杆部与滑动部组成t型结构。刀杆部外侧为弧形面。所述弧形面的轴心位于刀具的旋转中心。

进一步地，所述刀架包括两个半体，所述滑槽成型于两个半体之间。

作为另一种选择，所述刀架上设有两个限位销，两个刀体的滑动部分别设有限位长孔，两个限位销分别穿过两个刀体的滑动部上的限位长孔，限位销与刀体滑动方向垂直，限位长孔的长度方向与刀体滑方向一致。

作为另一种选择，所述刀架的两个半体通过两个端部带螺纹的限位销紧固连接，两个限位销分别穿过两个刀体的滑动部上的限位长孔，限位销与刀体滑动方向垂直，限位长孔的长度方向与刀体滑方向一致。

在本发明中，以靠近刀具旋转中心为内，远离刀具旋转中心为外，以插入管体的方向为前，反之为后。

基于上述刀具，本发明进一步提供了一种用于加工不规则管体内表面的设备，包括机架，机架前部设竹筒固定机构，后部设刀具总成，竹筒固定机构将竹筒顺着前后方向固定在机架前部；刀具总成包括刀具和刀具驱动机构，所述刀具驱动机构包括刀轴、刀轴驱动电机、刀轴进给机构；所述刀轴顺着前后方向设置，所述刀具装配在刀轴前端，所述刀轴通过支撑架设置在机架上，刀轴相对于支撑架可轴向滑动，刀轴驱动电机设刀轴后方，刀轴驱动电机输出端与刀轴同轴连接；刀轴驱动电机可前后移动地设置在机架上，刀轴驱动电机在刀轴进给机构的驱动下向前和向后带动刀轴及刀具完成进给或复位动作；刀轴驱动电机通过刀轴带动刀具在进给过程中旋转工作。

所述刀具包括刀架、依刀具旋转中心对称设置在刀架上的两个刀体，刀体外侧安装刀片，，刀片的刀刃向外高出刀体外侧表面，所述刀体可径向滑动地设置在刀架上的滑槽内，两个刀体之间设有两端分别与两个刀体连接的拉伸弹簧，刀具不工作时，在拉伸弹簧作用下，两个刀体保持在靠近刀具旋转中心的位置，当刀具旋转工作时，在离心力作用下，刀体滑向外侧。

进一步地，所述刀片安装在所述刀体外侧的后端，刀片的刀刃向外高出刀体外侧表面。刀片的刀刃高出刀体外侧表面的高度，即为刀具的切削量。

进一步地，所述刀体外侧为弧形面，以避免刀具在管体内旋转和移动时对管体造成不必要的损伤。所述弧形面的轴心位于刀具的旋转中心。

进一步地，所述刀架后侧中心处设有用于安装驱动刀轴的安装孔，所述安装孔为螺纹孔。在设备安装该刀具时，选择前端带螺纹的刀轴，刀具与刀轴通过螺纹装配在一起，拆装均非常方便。

进一步地，所述刀具正向旋转工作，所述安装孔为正螺纹孔。刀轴带刀具旋转工作时，在切削阻力，螺纹实现自紧，可有效避免刀具在刀轴上松动。

进一步地，所述刀体包括内侧滑动部和外侧刀杆部，所述滑动部与刀架上的滑槽滑动配合，刀杆部位于刀架外侧，刀杆部与滑动部组成t型结构。刀杆部外侧为弧形面。所述弧形面的轴心位于刀具的旋转中心。

进一步地，所述刀架包括两个半体，所述滑槽成型于两个半体之间。

作为另一种选择，所述刀架上设有两个限位销，两个刀体的滑动部分别设有限位长孔，两个限位销分别穿过两个刀体的滑动部上的限位长孔，限位销与刀体滑动方向垂直，限位长孔的长度方向与刀体滑方向一致。

作为另一种选择，所述刀架的两个半体通过两个端部带螺纹的限位销紧固连接，两个限位销分别穿过两个刀体的滑动部上的限位长孔，限位销与刀体滑动方向垂直，限位长孔的长度方向与刀体滑方向一致。

所述竹筒固定机构包括分别用于固定竹筒前后两端的装夹固定机构，所述装夹固定机构包括在竖直方向可移动的上夹持件和下夹持件，上夹持件和下夹持件通过齿轮齿条机构保持联动，在齿轮齿条机构作用下，两者在竖直方向上等位移相向或背向移动。两者相近的一侧均各设有v型凹口，上夹持件的v型凹口与下夹持件的v型凹口在紧直方向上对正，所述v型凹口沿竖直中心对称。

所述刀轴驱动电机固定安装在电机安装座上，电机安装座通过导轨滑块机构可前后水平滑动地设置在机架上，刀轴进给机构包括传送带/链，所述传送带/链的上程带/链与传轴平行，电机安装座与所述传送带/链的上程带/链固定连接，传送带/链由进给电机驱动往复运动。

与现有技术相比本发明的有益效果是：1、本发明的刀具的刀体在自然状态下保持在靠近刀具旋转中心的位置，只有当刀具旋转工作时，刀体才向外侧滑出。因此，刀具在自然状态下可以直接插入管体，而不必须在前端设置带引导斜面的引导部。这一特点不仅有利于刀具结构的简单化、以及缩小刀具大小、减轻刀具重量，而且在不设置引导部的情况下，刀具的前端结构则有了更多的选择，为在前端集成去内节刀片提供了方便条件。

2、本发明刀具的刀体基于刀具旋转的离心力实现出刀，当因管体内壁变窄而导致刀具旋转阻力增大时，刀具转速会减慢，进而离心力减小，在拉伸弹簧作用下，刀体回缩，刀片与管体内表面的压小减小；当管体内壁变宽时，刀具旋转阻力减小，转速加快，进而离心力增大，刀体随之外滑，刀片对管体内表面的压力增大。可见本发明的结构设计，不仅实现了刀具对不规则管体内壁的自适应，还巧妙地实现了，刀具对管体内表面压力的基本恒定，一方面有利于降低驱动电机的负载，降低能耗，另一方面，有效避免了刀具卡停或导致管体受冲击破裂。

附图说明

图1为基于本发明所述刀具原理的一种去黄去内节组合刀具整体结构示意图。

图2为图1所示刀具的a-a处的剖视图。

图3为本发明所述去黄设备的整体结构组成示意图。

图4为图3所示去黄设备的装夹固定机构。

标记说明：

1、刀架；11、螺纹孔；

2、刀体；21、刀杆部；22、滑动部；221、限位长孔；23、去内节刀片；231、刀刃；24、去黄刀片；241、刀刃；

3、限位销；

4、拉伸弹簧；

51、上夹持件；511、上尺条；52、下夹持件；521、下尺条；53、齿轮；

61、刀轴；62、刀轴进给机构；

7、机架。

具体实施方式

下面结合附图以一去黄去内节组合刀具为例对本发明所述的刀具原理及特点做进一步说明，并进一步说明本发明提出的去黄设备。

参阅图1、2，本发明所述刀具由刀架1及设置在刀架1上的刀体2组成，刀体2包括刀杆部21和滑动部22，刀杆部21与滑动部22构成t型结构。刀杆部21外侧为弧面，所述弧形面的轴心位于刀具的旋转中心。所述刀架1后端中心位置设有用于与刀轴61装配的螺纹孔11，所述刀架1由两个半体组成，两个半体通过两个端部带螺纹的限位销3紧固连接，两个半体组合后，在两个半体之间形成一个贯通的滑槽，两个刀体2的滑动部22分别装配在滑槽的两端，刀体2的滑动部22与滑槽滑动配合，两个刀体2的滑动部22内端由两个拉伸弹簧4连接在一起。刀体2的刀杆部21后端固定安装去黄刀片24，去黄刀片24的刀刃241朝外，去黄刀片24的刀刃241向外高出刀杆部21外侧弧面。刀体2的刀杆部21前端固定安装去内节刀片23，去内节刀片23的刀刃231朝前，去内节刀片23的刀刃231向前超出刀杆部21前端。

刀体2的滑动部22设有限位长孔221，两个限位销3分别穿过两个刀体2的滑动部22上的限位长孔221，限位销3与刀体2滑动方向垂直，限位长孔221的长度方向与刀体2滑方向一致。

根据附图可见，当刀具不工作时，在拉伸弹簧4作用下，两个刀体2保持在靠近刀具旋转中心的位置，当刀具旋转工作时，在离心力作用下，刀体2滑向外侧，直到刀刃与管体内表面相抵。

参照图3-4，本发明所述去黄设备主要由设置在机架7前部的竹筒固定机构和设置在机架7后部的去黄刀具总成两大部分组成，竹筒固定机构用于将竹筒顺着前后方向固定在机架7前部；去黄刀具总成包括去黄刀具和刀具驱动机构，所述刀具驱动机构包括刀轴61、刀轴驱动电机、刀轴进给机构62；所述刀轴61顺着前后方向设置，所述去黄刀具采用图1、2所示刀具。去黄刀具通过后面的螺纹孔11紧固装配在刀轴61前端。所述刀轴61通过支撑架设置在机架7上，刀轴61相对于支撑架可轴向滑动，刀轴驱动电机设在刀轴61后方，刀轴驱动电机输出端与刀轴61同轴连接；刀轴驱动电机固定安装在电机安装座上，机架7上设置两根相互平行的导轨，每根导轨上装配一滑块，两个滑块共同与电机安装座底面固定。刀轴进给机构62包括传送带/链，所述传送带/链的上程带/链与传轴平行，所述传送带/链的上程带/链位于两根导轨之间，电机安装座与所述传送带/链的上程带/链固定连接，传送带/链由进给电机驱动往复运动。

所述竹筒固定机构包括分别用于固定竹筒前后两端的装夹固定机构，所述装夹固定机构包括外框和位于外框内的上夹持件51和下夹持件52，外框左侧开口，上夹持件51和下夹持件52通过坚直设置的导轨机构可滑动地设置在外框上。上夹持件51下侧设开口朝下的弧型凹口，下夹持件52下侧设开口朝上的弧型凹口，所述弧型凹口沿竖直中心对称，上夹持件51的弧型凹口与下夹持件52的弧型凹口在紧直方向上对正。上夹持件51和下夹持件52右侧设尺条安装座，上夹持件51的尺条安装座左侧设上尺条511，下夹持件52的右侧设下尺条521，上尺条511和下尺条521相互平行，齿面相向，上尺条511与下尺条521之间设一齿轮53，齿轮53的轴与外框固定。

以上实施例仅为本发明技术构思一些的具体实现方案，本发明的具体可行方案显然并不局限于此，任何本领域的技术人员基于本发明的构思在以上实施例基础所作出的非实质性改变而获得的技术方案均应在本发明请求的保护范围之内。