一种用于端面坡口加工设备的进退刀机构的制作方法

本发明涉及管道坡口加工设备技术领域，特别涉及一种端面坡口加工设备的进退刀机构。

背景技术：

现有管道端面坡口机的进退刀机构包括方形导向机构以及锥齿轮进退刀机构等。其中，方形导向机构的导向块加工制作难度大，对称性及平行度难以保证，直接影响进退刀精度；锥齿轮进退刀机构则是通过两个锥齿轮达到直角换向的功能，并需要设置万向联轴器连接驱动轴以实现进退刀的功能。但切削过程中万向联轴器无法进行刚性传输，切削力对锥齿轮反复冲击，锥齿轮组件容易损坏，更换维修较为复杂，影响生产。

另，中国专利CN104786088 A公开一种坡口机的进退刀机构，采用齿轮齿条相配合以实现进退刀，但采用上述进退刀机构的坡口机只能采用单刀切削加工，对于大壁厚的管子来说，加工时间长，效率较低。

鉴于此，有必要提供一种新的用于端面坡口加工设备的进退刀机构。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种用于端面坡口加工设备进退刀机构，能够提高坡口加工效率及运行稳定性，更适于管壁较厚的管子坡口加工。

为实现上述发明目的，本发明提供一种用于端面坡口加工设备的进退刀机构，包括刀盘、安装至所述刀盘前侧的刀座、以及驱动所述刀座沿刀盘的径向移动的驱动组件。所述刀座包括第一刀座与第二刀座；所述进退刀机构还包括前后延伸并穿过刀盘中心位置的轴向双面齿条、固定于刀盘且分别与所述轴向双面齿条两侧相啮合的第一齿轮与第二齿轮、连接第一刀座并与所述第一齿轮啮合的第一径向齿条、以及连接第二刀座并与所述第二齿轮啮合的第二径向齿条，所述轴向双面齿条的后端连接至驱动组件并在所述驱动组件的驱使下前后移动，进而驱使第一齿轮与第二齿轮转动，再通过第一径向齿条与第二径向齿条驱使所述第一刀座与第二刀座沿刀盘的径向同步移动。

作为本发明的进一步改进，所述刀盘内还固定设置有用以安装所述第一齿轮与第二齿轮的导向支座，所述轴向双面齿条穿设于所述导向支座并位于所述第一齿轮与第二齿轮之间。

作为本发明的进一步改进，所述进退刀机构还包括至少一对可旋转固定于所述导向支座的滚针轴承，所述轴向双面齿条具有分别与所述第一齿轮及第二齿轮相啮合的两个齿面、以及与所述齿面相邻并相对设置的两个抵持面，所述轴向双面齿条穿设于所述滚针轴承之间，并使得所述滚针轴承抵压于所述抵持面上。

作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括伺服电机及设置于伺服电机前侧并适配于所述伺服电机的RV减速机，所述RV减速机的前端设有输出法兰，所述进退刀机构还包括设置于所述输出法兰与轴向双面齿条之间的导向传动组件。

作为本发明的进一步改进，所述导向传动组件包括前后延伸且后端固定至所述输出法兰的滚珠丝杆、套设于滚珠丝杠外周并与所述滚珠丝杆相配合的推力球轴承、以及与所述推力球轴承相固定的回转连接块，所述滚珠丝杆转动时，驱使所述推力球轴承及回转连接块前后移动。

作为本发明的进一步改进，所述导向传动组件还包括连接至所述回转连接块的滚珠花键轴及套设于所述滚珠花键轴外周的滚珠花键螺母，所述滚珠花键轴的前端与所述轴向双面齿条相连接。

作为本发明的进一步改进，所述进退刀机构还包括设置于所述导向传动组件外周的壳体，所述滚珠花键螺母设置为两个且均固定于所述壳体的内侧。

作为本发明的进一步改进，所述壳体内侧还固定设置有前后延伸的导向杆，所述回转连接块上开设有与所述导向杆相配合的导向孔，以使得所述回转连接块可沿导向杆前后移动。

作为本发明的进一步改进，所述进退刀机构还包括固定至所述回转连接块的行程开关，所述壳体开设有供所述行程开关向外突伸的开口。

作为本发明的进一步改进，所述进退刀机构还包括设置于所述刀座与刀盘之间的消隙弹簧，所述刀座的后侧开设有用以安装所述消隙弹簧的安装槽。

本发明的有益效果是：采用本发明提供的进退刀机构，通过双刀切削有效提高坡口加工效率，并利于保持轴向双面齿条前后移动的轴向稳定性；刀盘旋转过程中能够实时控制刀座的进给速度，更适于管壁较厚的管子坡口加工。

附图说明

图1为本发明进退刀机构的整体结构示意图；

图2为本发明进退刀机构不包括的平面视图；

图3为图2中进退刀机构另一角度的结构示意图；

图4为本发明进退刀机构的部分结构平面结构示意图；

图5为图4中进退刀机构的部分结构的另一平面结构示意图；

图6为图4中进退刀机构的部分结构分解示意图；

图7为本发明进退刀机构的导向传动组件的结构示意图；

图8为本发明进退刀机构导向传动组件中滚珠花键轴及滚珠花键螺母的剖视图；

图9为本发明进退刀机构的部分结构分解示意图；

图10为采用本发明进退刀机构的端面坡口加工设备的整体结构示意图；

图11为本发明进退刀机构相应的加工原理图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参看图1至图11所示为本发明一较佳实施方式。如图1所示，所述进退刀机构100包括刀盘11、安装至所述刀盘11前侧的刀座12、以及驱动所述刀座12沿刀盘11的径向移动的驱动组件20。其中，所述刀座12包括沿所述刀盘11的中心对称设置的第一刀座121及第二刀座122，所述第一刀座121与第二刀座122分别用以安装进行坡口切削的第一刀具131及第二刀具132。

所述进退刀机构100还包括前后延伸并穿过刀盘11中心位置的轴向双面齿条31、固定于刀盘11且分别与所述轴向双面齿条31两侧相啮合的第一齿轮321与第二齿轮322、连接第一刀座121并与所述第一齿轮321啮合的第一径向齿条331、以及连接第二刀座122并与所述第二齿轮322啮合的第二径向齿条332。

所述轴向双面齿条31在驱动组件20的驱使下前后移动，进而驱使第一齿轮321与第二齿轮322反方向同时转动，再通过第一径向齿条331与第二径向齿条332驱使所述第一刀座121与第二刀座122沿刀盘11的径向同步移动。

其中，所述刀盘11的中间位置呈前后贯穿设置，并且所述刀盘11内还固定设置有用以安装所述第一齿轮321与第二齿轮322的导向支座34。所述轴向双面齿条31穿设于所述导向支座34的中心位置并位于所述第一齿轮321与第二齿轮322之间。所述轴向双面齿条31具有分别与所述第一齿轮321及第二齿轮322相啮合的两个齿面311以及与所述齿面311相邻并相对设置的两个抵持面312。所述进退刀机构100还包括至少一对可旋转固定于所述导向支座34的滚针轴承35，所述轴向双面齿条31穿设于所述滚针轴承35之间，并使得一对所述滚针轴承35分别抵压于相对设置的两个所述抵持面312上。藉此，所述轴向双面齿条31沿径向被所述第一齿轮321、第二齿轮322以及滚针轴承35所限定，使得所述轴向双面齿条31最大程度避免径向偏差，影响进退刀精度。

所述进退刀机构100还包括沿所述刀盘11的径向设置的第一滑轨141及第二滑轨142，以使得所述第一刀座121能够经由所述第一滑轨141实现径向滑动；同时，所述第二刀座122能够经由所述第二滑轨142实现径向滑动。所述第一滑轨141与第二滑轨142分别通过与其相适配的第一紧固件151及第二紧固件152固定安装在所述刀盘11的前侧。所述第一紧固件151与第二紧固件152之间还具有与所述刀盘11的中间位置相对应的前挡块16，所述前挡块16位于所述刀盘11的正前方，并且所述前挡块16的中心位置还朝前凹陷形成有与所述轴向双面齿条31的前端相对应的凹槽161。所述轴向双面齿条31向前移动过程中，所述轴向双面齿条31的前端能够突伸进入所述凹槽161，增大行程。

所述进退刀机构100还包括设置于所述第一刀座121与刀盘11之间的第一消隙弹簧171、以及设置于所述第二刀座122与刀盘11之间的第二消隙弹簧172。所述第一刀座121后侧开设有用以安装所述第一消隙弹簧171的第一安装槽1211；所述第二刀座122后侧开设有用以安装所述第二消隙弹簧172的第二安装槽1221。所述第一消隙弹簧171及第二消隙弹簧172可分别使得第一刀座121及第二刀座122在径向移动时，保证第一径向齿条331与第一齿轮321、以及第二径向齿条332与第二齿轮322的紧密配合。

具体地，所述第一消隙弹簧171的两端分别设置有第一固定件1711与第一固定柱1712，所述第一固定件1711将所述第一消隙弹簧171的一端固定至所述刀盘11上；所述第一安装槽1211内部设有与所述第一固定柱1712相配合的第一连接孔1212，以将所述第一消隙弹簧171的另一端与第一刀座121相固定。同样地，第二消隙弹簧172的两端分别设置有第二固定件1721与第二固定柱1722，所述第二安装槽1221内部设有第二连接孔1222，以实现第二消隙弹簧172的固定安装。

所述第一径向齿条331的前侧还设有用以连接所述第一刀座121的第一固定座3311，所述第一刀座121的后侧设有与所述第一固定座3311相配合的第一固定槽1213，藉此实现第一径向齿条331与第一刀座121的相互固定。同理，所述第二径向齿条332还设有第二固定座3321，所述第二刀座122的后侧设有第二固定槽1223，藉此实现第二径向齿条332与第二刀座122的相互固定。

所述驱动组件20包括伺服电机21及设置于伺服电机21前侧并适配于所述伺服电机21的RV减速机22，所述RV减速机22的前端设有输出法兰221。所述进退刀机构100还包括设置于所述输出法兰221与轴向双面齿条31之间的导向传动组件40。

所述导向传动组件40包括前后延伸且后端固定至所述输出法兰221的滚珠丝杆41、套设于滚珠丝杠41外周并与所述滚珠丝杆相配合的推力球轴承42、以及与所述推力球轴承42相固定的回转连接块43。所述伺服电机21驱动滚珠丝杆41转动时，所述推力球轴承42及回转连接块43沿所述滚珠丝杆41前后移动。

所述导向传动组件40还包括连接至所述回转连接块43的滚珠花键轴44及套设于所述滚珠花键轴44外周的滚珠花键螺母45。所述滚珠花键轴44呈中空设置以使得所述滚珠丝杆41能够沿轴向朝前探伸进入滚珠花键轴44中间。所述滚珠花键轴44的前端还设有连接件441，所述轴向双面齿条31的后端形成与所述连接件441相配合连接的连接部313。在本实施例中，所述滚珠花键轴44沿圆周方向形成有3条前后延伸的凸棱441，所述滚珠花键螺母45具有分别设置于凸棱两侧的滚珠451。

所述进退刀机构100还包括设置于所述导向传动组件40外周的壳体46，所述滚珠花键螺母45还具有用以将其固定至所述壳体46内侧的固定452。其中，所述滚珠花键螺母45前后设置为两个。所述壳体46内侧还固定设置有前后延伸并与所述回转连接块43位置相对应的导向杆431，所述导向杆431的两端设有固定连接座432以将其固定至壳体46的内侧。所述回转连接块43上开设有与所述导向杆431相配合的导向孔433，以使得所述回转连接块43可沿导向杆431前后移动。其中，所述导向杆431设置为两根且分别位于回转连接块43的两侧。

所述进退刀机构100还包括固定设置在所述回转连接块43上的行程开关47，所述壳体46上开设有供所述行程开关47向外突伸的开口461。

如图10所示为一种采用本发明进退刀机构100的端面坡口加工设备，所述端面坡口加工设备还包括外壳201、以及设置于所述驱动组件20及导向传动组件40旁侧的主电机202。在进行管子的坡口加工进程中，首先将管子定位并卡持固定，再通过主电机202、连接主电机202与刀盘11的传功机构、以及所述进退刀机构100对管子进行坡口加工。加工完成前无需对管子旋转及重新定位，适于大管径、管壁较厚的管子的处理加工。

其中，第一刀具131及第二刀具132的加工轨迹分别如图11中的a、b所示。原工艺需要进行6次进刀切削完成的坡口，采用本发明进退刀机构100，能够通过3次进给加工完成，据现场测试，实际加工效率提升70%以上。

综上所述，本发明进退刀机构100通过双刀切削有效提高坡口加工效率，并利于保持轴向双面齿条31前后移动的轴向稳定性；刀盘11旋转过程中能够实时控制刀座12的进给速度，更适于管壁较厚的管子坡口加工。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。