本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备及工艺。
背景技术：
作为矿山采掘工程中的钻具，钎杆是凿岩钻车进行凿岩作业时的主要消耗部件。由于工作条件和受力状况非常复杂，钎杆的使用性能和质量要求越来越严格。目前，钎杆的生产有热穿热拔、热穿热轧、钻孔带芯热轧、热穿热轧冷轧等方法。在生产过程中，热穿法和钻孔法的热处理会造成一定程度的脱碳现象，脱碳层的厚度约为1毫米，脱碳层属于疏松物质，容易产生疲劳破坏；轧制工艺会使钎杆内孔不圆整，出现皱折，造成应力集中和裂纹现象，降低钎杆的使用寿命。所以内孔是钎杆最容易产生疲劳破坏的位置。
针对钎杆内孔脱碳和皱折的相关问题，相关研究人员在钎杆内孔内衬入合金毛管，成为复合中空钢，以达到强化内孔提高寿命的目的。此外，也有相关研究所利用不同化学成分的钢具有不同的相变类型原理，采用高强度钢作中空钢的内衬，使钎杆内壁的硬度高于杆体硬度。
以上两种方法均为内衬新材料来强化钎杆内壁，延长了钎杆的使用寿命。此类方法在一定程度上起到了显著的作用，但在原理上只是延长了钎杆内孔裂纹源孕育期，实质上没有从根本上去除脱碳层和裂纹，脱碳层和裂纹仍然会继续造成钎杆内孔疲劳断裂。目前，有相关研究人员利用枪钻钻削来去除脱碳层和裂纹，但是枪钻钻削加工方式的效率低，较难满足生产需求。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备及工艺。
本发明的实施例提供一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备，包括：
固定装置，包括机架和两挡板，所述挡板上设有固定孔，两所述挡板竖直固定于所述机架上且两所述固定孔相对设置；
动力装置，包括相互连接的丝杠升降机和电机，所述丝杠升降机水平设置且固定于所述机架左端；
张紧装置，包括均水平设置且依次连接的吊环螺母、弹簧和吊环螺钉，所述吊环螺钉固定于所述机架右端；
旋转装置，包括套筒、滑块和紧固件，所述套筒可旋转的设置在一所述挡板的固定孔内，钎杆穿过所述套筒和另一所述挡板上的固定孔后被固定，所述套筒转动带动所述钎杆转动，所述套筒的侧壁上设有三槽孔，相邻两所述槽孔之间夹角为120°，所述滑块一端卡入一所述槽孔，所述滑块可沿着所述槽孔开口方向滑动并通过所述紧固件固定于该挡板上；
刀具，包括刀杆和三刀片，所述刀杆为弹簧钢圆柱，所有刀片固定于所述刀杆侧壁上且所有刀片均匀分布于与所述刀杆共轴线的一条螺旋线上，相邻两所述刀片之间夹角为120°，所述刀杆上两端的两所述刀片之间的轴向距离等于所述钎杆的长度，所述刀杆一端连接所述丝杠升降机，另一端穿过所述钎杆内孔并连接所述吊环螺母。
进一步地，所述丝杠升降机的输入轴连接联轴器，所述联轴器连接所述电机，所述丝杠升降机的输出轴连接所述刀杆。
进一步地，所述挡板上沿着一所述槽孔开口方向设有滑槽，所述滑槽和该槽孔连为一体，所述滑块沿着所述滑槽并通过所述紧固件固定于所述滑槽上。
进一步地，所述刀片为纵截面为弓形且横截面为锯齿形的长条状结构，所有刀片均与所述刀杆平行，所述刀片的最大半径比钎杆的内孔半径大0.7～1.25mm。
进一步地，两所述挡板为固定挡板和活动挡板，所述固定挡板和所述机架固定连接且所述固定挡板的固定孔内插入所述套筒，所述活动挡板可拆卸的固定于所述机架上。
本发明的实施例还提供了一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的工艺，采用上述的去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备，且包括以下步骤：
s1将钎杆穿过一所述挡板上的套筒和另一所述挡板上的固定孔进行固定；
s2控制所述丝杠升降机调整所述刀具的位置，使所述刀具的最右端刀片与所述钎杆右端口内孔对齐；
s3所述电机正转，所述刀具向左进刀，进刀量为所述刀具的相邻两刀片之间间距；
s4所述电机反转，所述刀具向右退刀，退刀量为所述刀具的相邻两刀片之间间距；
s5顺时针或逆时针转动所述套筒，使所述钎杆转动120°，并重复步骤s3和s4；
s6重复步骤s5完成切削。
进一步地，s7多次重复s5完成切削。
进一步地，所述刀具进刀时的进给速度为1.2～6m/min。
进一步地，所述刀具退刀时的回退速度为3～9m/min。
进一步地，所述电机的转速为1200～2800rad/min。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备，固定装置将钎杆稳定装夹，动力装置准确控制刀具进刀量和退刀量，旋转装置准确控制钎杆转动角度，使用本发明的工艺只需进行三次拉削即可去除钎杆全部内壁的脱碳层和裂纹，提高加工效率，拉削过程平稳，避免积屑瘤的不利影响，可达到较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，提高钎杆的抗疲劳能力，延长其使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备的主视图；
图2是本发明一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备的俯视图；
图3是本发明图1中刀具110的主视图；
图4是本发明图1中刀具110的左视图；
图5是本发明图3中刀具110的a-a剖视图；
图6是本发明图1中固定装置140的示意图；
图7是本发明图1中旋转装置160的示意图；
图8是本发明进刀之前刀具110和钎杆100的位置关系示意图；
图9是本发明进刀之后刀具110和钎杆100的位置关系示意图。
图中：100-钎杆、110-刀具、111-刀杆、112-第一刀片、113-第二刀片、114-第三刀片、120-机架、130-动力装置、131-丝杠升降机、132-电机、133-联轴器、134-法兰、140-固定装置、141-挡板、142-套筒、150-张紧装置、151-吊环螺母、152-弹簧、153-吊环螺钉、160-旋转装置、161-滑块、162-螺钉、163槽孔、164滑槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1～图2，本发明的实施例提供了一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备，所述钎杆100内径为6～8mm且长度大于1m，所述加工设备包括：
如图6所述示的固定装置140，包括机架120和两挡板141，两所述挡板141为固定挡板和活动挡板，所述固定挡板焊接于所述机架上，且所述固定挡板的下端设有螺纹孔，可于所述固定挡板的右侧所述机架120上滑动，并可通过定位螺栓固定于所述机架上，两所述挡板中部均设有固定孔且相对设置；
动力装置130，包括丝杠升降机131、电机132和联轴器133，所述丝杠升降机131水平设置优选蜗轮丝杆升降机且固定于所述机架120左端，所述电机132优选三相异步电动机，所述丝杠升降机131的输入轴连接所述联轴器133，所述联轴器133连接所述电机132，所述丝杠升降机131的输出轴螺纹连接一法兰134并通过连接螺栓紧固；
张紧装置150，包括均水平设置且依次连接的吊环螺母151、弹簧152和吊环螺钉153，所述吊环螺钉153固定于所述机架120右端，所述弹簧152两端分别螺纹连接所述吊环螺母151和所述吊环螺钉153；
如图7所述示的旋转装置160，包括两套筒142、滑块161和紧固件，本实施例中所述紧固件选择两螺钉162，两所述套筒142分别可旋转的设置于两所述挡板141的固定孔内，钎杆100穿过两所述套筒142后被固定，所述固定挡板上的套筒142转动带动所述钎杆100转动，所述固定挡板上的套筒142的侧壁上设有三槽孔163，相邻两所述槽孔163之间夹角为120°，所述滑块161中部设有水平的滑槽164，两所述螺钉162均插入所述滑槽164将所述滑块161固定于所述固定挡板上，拧松两所述螺钉162释放所述滑块161，滑动所述滑块161卡住一所述槽孔163或释放该槽孔163，每次旋转所述固定挡板上的套筒142转动120°，所述钎杆100会与该套筒142同步转动120°，同时所述滑块161卡住的槽孔163被替换；
如图3～图5所述示的刀具110，包括刀杆111和三刀片，三所述刀片由左至右依次为第一刀片112、第二刀片113和第三刀片114，三所述刀片及它们之间的刀杆部分构成刀具主体，所述刀具主体的长度大于等于所述钎杆100长度，本实施例中所述刀杆111上两端的所述第一刀片112和所述第三刀片114之间的轴向距离等于所述钎杆100的长度，所述刀杆111为弹簧钢圆柱，可适当弯曲，所有刀片固定于所述刀杆111侧壁上且所有刀片均匀分布于与所述刀杆111共轴线的一条螺旋线上，相邻两所述刀片之间夹角为120°，所述刀杆111的两端均设有外螺纹，所述刀杆111一端螺纹连接所述法兰134并通过螺母锁紧，另一端穿过所述钎杆100内孔并螺纹连接所述吊环螺母151。
本实施例中，所述刀片为纵截面为弓形且横截面为锯齿形的长条状结构，所有刀片均与所述刀杆111平行，所述刀片的最大半径比钎杆100的内孔半径大0.7～1.25mm。
请参考图8和图9，本发明的实施例还提供了一种去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的工艺，采用上述的去除钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备，且包括以下步骤：
s1将钎杆100左端穿过所述固定挡板上的套筒142卡紧，调节所述活动挡板至合适位置通过定位螺栓固定于所述机架120上；
s2控制所述丝杠升降机130调整所述刀具110的位置，使所述第三刀片114与所述钎杆100右端口内孔对齐，所述第一刀片112和所述第二刀片113处于所述钎杆100内孔内部；
s3所述电机132正转，所述刀具110向左进刀，进刀量为所述刀具110的相邻两刀片之间间距，进刀时的进给速度为1.2～6m/min，三所述刀片同时对所述钎杆100内壁进行第一次切削，此时所述所述第三刀片114和所述第二刀片113分别运动至进刀前所述第二刀片113的位置和所述第一刀片112的位置，所述第一刀片112由所述钎杆100的左端口伸出；
s4所述电机132反转，所述刀具110向右退刀，退刀量为所述刀具110的相邻两刀片之间间距，退刀时的回退速度为3～9m/min，完成第一次退刀，三所述刀片均退回到s2中的初始位置；
s5顺时针或逆时针转动所述固定挡板上的套筒142，使所述钎杆100转动120°，并重复步骤s3完成第二次进刀和重复步骤s4完成第二次退刀；
s6重复步骤s5即，按照s5中的旋转方向继续对所述钎杆100进行转动，然后进行第三次进刀和第三次退刀，所述钎杆100内孔的脱碳层和裂纹被全部去除。
当所述钎杆100内壁脱碳层和裂纹的厚度过大或者所述钎杆100内壁不够光滑时，可多次重复步骤s5，直至满足要求。
在本实施中，所述电机132优选将转速设置为1200～2800rad/min。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。