一种球形管加工机床的制作方法

本实用新型涉及工件加工领域，特别是一种球形管加工机床。

背景技术：

球形管的应用非常广泛，用于压力容器、矿山、建筑等领域均能用到，专利号为cn106440957a公开了一种一次性球型涤纶气体爆破器及其制造方法，其一次性球型涤纶气体爆破器包括储能装置和充气引爆装置，储能装置一端安装有引爆装置，另一端密封或一体成型，所述储能装置采用涤纶材料固化制成，所述储能装置呈球型。但是该球形管在加工过程中比较困难，特别是将球型涤纶气体爆破器的材料采用金属材料，采用传统的加工方法进行加工时，很难达到加工的要求。

如采用将金属融化后再定型，如：一种金属球制造装置，其包含一加热装置、一发射装置、一冷却装置及一接料装置。该加热装置用以加热熔化金属，该发射装置连接该加热装置，以喷射由该加热装置熔化的金属至该冷却装置内，该冷却装置内充满低温介质，以冷却固化由该发射装置喷出的熔融金属，再由金属本身的表面张力及内聚力，使熔融金属在完全固化前形成球形体，该接料装置连接该冷却装置，以承接由该冷却装置冷却固化的金属球。采用该方式进行加工，加工效率低，产品质量不均匀密封效果以及承压能力达不到使用要求。

还有采用棒料轧制法采用轧球机生产金属球，缺点为：制品规格小、品质差、成材率低、模具损坏严重、设备产能低；该方式无法实现空心球的加工。

专利号为cn207787313u公开了一种，属于金属材料成型设备。包括驱动机构、成型装置、液压控制系统和电气控制系统；驱动机构包括第一液压缸，成型装置包括能够相互配合的活动模和固定模，液压控制系统包括液压站、控制阀组和管道，电气控制系统包括电连接的控制器和第一位移检测装置；第一液压缸能够驱动活动模靠近或者远离固定模；液压站与第一液压缸之间通过管道连通，控制阀组设置于管道；控制器与控制阀组电连接，第一位移检测装置设置于成型装置的一侧且能够检测活动模的与固定模挤压成型时的成型位移；将但是该设备无法实现采用棒料加工成空心金属球。

采用上述专利中金属球的加工设备和方法不能够满足将管件两端加工成球形或椭圆形的需求，且采用传统的方式进行加工无法达到工件使用的要求，工件端部厚度不均匀，工件使用过程中容易出现飞头、承压能力和密封效果差，严重影响使用安全。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、加工工序便捷的球形管加工机床，该加工机床能够同时同步加工工件的两端，提高了球形管工件的加工精度、加工效率和使用安全。

本实用新型的技术方案是：一种球形管加工机床，包括机架、设于机架上的导轨以及与所述导轨滑动连接的双端同步模具，其特征在于：所述导轨上还滑动连接有夹具和两成型块，所述夹具用于夹持工件，所述成型块位于所述工件的两端，用于加工工件两端的外部形状。

通过设有成型块，使待加工工件的两端抵接于两成型块之间，在双端同步模具的推动下，位于工件两端的成型块对工件的两端部进行挤压造型，使工件两端部的外部轮廓形成球形，保证了工件两端受力均匀且一致，提高了工件的加工精度；同时，成型块挤压工件可提高工件端部的管壁厚度，并进一步增强工件端部的结构强度。

进一步，所述成型块上设有与所述工件两端加工成型后的外部形状相匹配的成型槽。

成型槽的设置可使工件在该槽体内旋转，并对内缩口后的工件两端部进行挤压塑性，提高工件两端部的加工精度。

优选地，所述成型槽为半球形。

优选地，所述半球形的成型槽可通过两个弧形凹槽抵接后形成。

进一步，所述成型块包括第一成型块和第二成型块，所述第一成型块和第二成型块分别设有形状均为半球形的第一弧形凹槽和第二弧形凹槽，所述第一弧形凹槽和第二弧形凹槽相互接触的端面形成所述成型槽。

进一步，所述夹具包括左右对称、中间开合的壳体，所述壳体内设有沿圆周方向分布的若干个压辊，所述压辊与所述夹具的中心轴平行，且若干个压辊围合后形成用于容纳工件的腔体，相邻两压辊之间设有导向轴，所述导向轴与压辊之间设有皮带，所述皮带依次绕过导向轴和压辊并通过驱动装置的驱动带动导向轴与压辊同步运动，采用皮带驱动压辊运动，可避免因压辊与导向轴卡滞导致压辊磨损的现象，提高了压辊的使用寿命，降低了该加工机床的设备使用成本。

进一步，所述压辊两端设有压辊座盘，所述压辊座盘与压辊之间设有可调节压辊座。

进一步，所述压辊两端设有压辊座盘，压辊座盘与压辊之间设有可调节压辊座，压辊的两端安装在可调节压辊座上，可调节压辊座用于自动调节压辊之间的间距，进一步自动调整腔体的大小以夹紧腔体内待加工的工件，提高工件的安装效率。

进一步，所述可调节压辊座包括轴座和固定架，轴座与固定架滑动连接，轴座与固定架之间设有缓冲装置，缓冲装置包括设在固定架上的固定座，固定座内设有盲孔，轴座底部设有与所述盲孔相匹配的轴杆，轴杆在盲孔内移动，轴杆外套设弹簧，弹簧的一端与轴座底部连接，另一端与固定座上端连接，轴座上设有轴承，可调节压辊座通过轴承与压辊连接，固定架上设有限位块，可调节压辊座可限制压辊的移动距离，提高了压辊的精度和使用寿命。

进一步，所述压辊与壳体之间还设有用于调节腔体大小的紧固件，紧固件可以采用液压缸，液压缸伸出后抵住压辊向腔体内运动，腔体的容纳空间逐渐缩小，使工件夹紧于腔体内，提高了工件加工的稳定性，便于对工件进行检测和校正。

进一步，所述双端同步模具包括若干根丝杆和对称设置的框架，所述框架通过丝杆连接，并沿丝杆同步相向或背向运动，所述框架滑动连接有模具安装座，所述模具安装座的滑动方向与丝杆垂直，且其上设有模具。

进一步，所述框架上设有与丝杆上的螺纹相匹配的传动轮，所述传动轮通过同步电机的驱动带动丝杆同步旋转运动，避免因丝杆受力偏移而出现卡滞现象。进一步，所述机架上还设有用于同时同步加热工件的加热装置，加热装置加热工件加热后使工件软化并塑性变形，当看到明显的火苗后退出加热装置，旋转工件，对工件两端进行同时加工，保证两端加工受力均匀。一种采用上述球形管加工机床的加工方法，包括以下步骤：

a)、工件安装，将待加工的工件安装于夹具内的腔体中，并通过紧固件锁紧，旋转检测和校正工件，加热装置对校正后的工件两端加热，加热至700-1800℃后加热装置退出，旋转工件；

b)、工件缩口加工，启动同步电机驱动双端同步模具对经过步骤a）校正加热处理后的旋转工件两端同时同步内翻边缩口加工；

c)、工件端部造型，采用成型块对经过步骤b)内翻边缩口处理后的工件两端进行同时同步挤压造型，再用模具上的通孔刀对造型后的工件端部的进行穿孔,使工件的端部形成通孔,再对通孔修整攻丝，完成加工后停止旋转，退出工件。

本实用新型一种球形管加工机床的有益效果为：

1、本实用新型将工件空心金属管加工成球形管，有效的打破了传统的制作加工方式，有效的提高了球形管的加工效率和加工精度，加工的同时对工件进行检测和校正，工件端部经过高温再次塑性，再次纯化工件，对工件两端同时同步保持一致的加工，加工力度保持一致，工件端部增厚均匀，工件结构强度更强，有效的提高了球形管的加工质量，提高了工件的使用安全，本实用新型还可以将金属管加工成一体成型的椭圆形、金属瓶等其他结构，应用广泛。

2、金属管从夹具上端进入和退出，或者还可以斜进斜出，有效的解决了金属管尺寸的限制，克服了金属管从左右两端安装在夹具上的缺陷，便于加工效率的提高，便于金属管双端同时同步一致的加工。

3、本实用新型球型管应用范围广，可用做压力容器、爆破容器等，能广泛应用于建筑、矿山、军事等领域。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1—为本实用新型球形管加工机床的结构示意图；

图2—为成型块的结构示意图；

图3—为夹具的结构示意图；

图4—为夹具打开状态示意图；

图5—为气缸与壳体位置关系示意图；

图6—为夹具的截面图；

图7—为固定盘的截面图；

图8—为可调节压辊座的结构示意图；

上述附图标记：1-机架，2-导轨，3-夹具，31-壳体，32-压辊，33-导向轴，34-皮带，35-主动轮，36-固定盘，37-连接杆，38-压辊座盘，39-气缸，310-合页，311-支撑架，312-从动轴，313-从动轮，314-固定杆，315-轴座，316-限位块，317-弹簧，318-轴杆，319-固定座，320-固定架，4-成型块，41-第一成型块，42-第二成型块，43-第一弧形凹槽，44-第二弧形凹槽，45-驱动杆，5-加热装置，6-丝杆，7-框架，8-传动轮，9-同步电机，10-轴承座，11-模具安装座，12-活动轨道，13-第一伺服电机，14-第二伺服电机，15-工件。

具体实施方式

实施例1

参见图1，一种球形管加工机床，包括机架1、设于机架1上的导轨2以及与所述导轨2滑动连接的双端同步模具，所述导轨2上还滑动连接有夹具3和两成型块4，所述夹具3用于夹持工件15，所述成型块4位于所述工件15的两端，用于加工工件15两端的外部形状，机架1上设有加热装置5，加热装置5为高频感应加热器，高频感应加热器上设有加热圈，加热圈的内径大于工件15外径，便于将加热圈套设在工件15外，加热装置5可同时同步对工件15进行加热。

通过设有成型块4，使待加工工件15的两端抵接于两成型块4之间，在双端同步模具的推动下，位于工件15两端的成型块4对工件15的两端部进行挤压造型，使工件15两端部的外部轮廓形成球形，保证了工件15两端受力均匀且一致，提高了工件15的加工精度；同时，成型块4挤压工件15可提高工件15端部的管壁厚度，并增强工件15端部的结构强度。

所述双端同步模具包括四根丝杆6和对称设置的两框架7，所述框架7为矩形框架7，且其设于所述导轨2上，所述两框架7之间通过丝杆6连接，所述丝杆6两端分别设有正向螺纹和反向螺纹，所述框架7上设有与丝杆6上的正向螺纹或反向螺纹相匹配的传动轮8，所述传动轮8通过同步电机9的驱动带动丝杆6同步旋转运动，使两框架7受力更均匀，传动轮8与同步电机9通过活动轴连接，活动轴通过轴承座10固定在框架7上，同步电机9设置四台，两个框架7上均设置两台，两框架7上的同步电机9相对设置，单台同步电机9同时带动两根丝杆6，通过丝杆6的旋转使两框架7在导轨2上沿丝杆6相向或背向移动，提高框架7移动的平稳性。

所述框架7滑动连接有模具安装座11，所述模具安装座11的滑动方向与丝杆6垂直，且其上设有模具，框架7上还可以增设加强杆，便于提高框架7的结构稳定性和结构强度，从而提高工件15的加工精度；框架7底端与导轨2滑动连接，导轨2上设有滑槽，框架7底端设有与滑槽相匹配的凸起，提高框架7在导轨2上移动的平稳性。

所述框架7与模具安装座11滑动连接的具体结构为：框架7上设有活动轨道12，活动轨道12固定安装在框架7下端1/4处，活动轨道12上安装模具安装座11，使用时，模具安装座11在第一伺服电机的驱动下在活动滑轨上滑动，便于对工件15进行加工。

上述双端同步模具、框架7及模具在配合使用时，同步电机9驱动丝杆6旋转，带动两框架7在导轨2上沿丝杆6相向移动，当模具安装座11接触到待加工工件15的两端时，第一伺服电机13驱动模具安装座11在活动轨道12上滑动，对工件15的两端同时进行加工，使工件15两端的加工效果一致，提高了工件15的加工精度，传统加工方式只能够加工工件15的一端，当需加工其另一端时需调换工件15两端的位置，通过本实用新型的加工机床可避免工件15加工时需调换其两端位置的弊端，简化了其加工工序，有效提高了加工效率和生产效率，便于批量生产。

所述成型块4上设有与所述工件15两端加工成型后的外部形状相匹配的成型槽，成型槽的设置可使工件15在该槽体内旋转，并对内缩口后的工件15两端部进行挤压塑性，提高工件15两端部的加工精度。

上述工件内缩口的加工为cn107008816a公开的一种缩口加工方法及其所使用的缩口模具和应用中的缩口模具采用其方法进行加工形成：先通过夹具固定住管材，再通过夹具旋转管材和加热管材端部，将管材端部加热至接近或达到塑性变形后，缩口模具前部接触到管材端部后，管材端部从缩口模具前部向尾部移动，缩口模具对管材端部进行挤压成型。

参见图2，成型块4位于轨道上并能沿轨道移动，所述成型块4包括第一成型块41和第二成型块42，所述第一成型块41和第二成型块42分别设有形状均为半球形的第一弧形凹槽43和第二弧形凹槽44，第一成型块41和第二成型块42分别通过驱动杆45的驱动，所述驱动杆45带动第一成型块41和第二成型块42相向或背向运动，当其相向运动时，所述第一弧形凹槽43和第二弧形凹槽44相互接触的端面形成所述成型槽；当其背向运动时，所述第一弧形凹槽43和第二弧形凹槽44分离；驱动杆45的一端连接成型块4，其另一端固定于机架1上。当框架7在导轨2上相向移动时，成型块4框架7的推动下向靠近工件15的方向沿导轨2移动，工件15两端与成型槽接触内时开始对工件15两端进行挤压造型；第一成型块41和第二成型块42闭合时，第一弧形凹槽43和第二弧形凹槽44相互接触的端面形成半球形的成型槽，成型槽的内径与工件15的外径相等，避免加工过程中工件15端部与工件15本体之间凹凸不平，使工件15形成球状或者椭圆状，提高了工件15端部加工的精度。

本实施例中工件15为空心钢管，钢管的长度为工件15外径的1-8倍，钢管管壁厚度为8mm，内径为150mm，长度为300mm，便于工件15加工成型，同时避免工件15长度过程无法使其两端部形成球型状或者椭圆状。

参见图3-5，所述夹具3包括左右对称、中间开合的壳体31，具体为：壳体31包括左壳体31和右壳体31，左壳体31和右壳体31下端通过合页310活动连接，所述左壳体31和右壳体31外壁上均设有支撑架311，所述支撑架311轴接有气缸39，所述气缸39的另一端与机架1连接。使用时，左壳体31和右壳体31在气缸39的驱动下随支撑架311运动而相向或背向运动（即运动方向相反），当其背向运动时，左壳体31和右壳体31向外侧转动使夹具3的顶部形成缺口，该缺口与容纳工件15的腔体相通，便于将工件15从夹具3顶部的缺口处安装于腔体内，也便于工件15在该腔体内拆卸，有效提高了工件15加工的效率。

所述壳体31内设有沿圆周方向分布的十根标准压辊32，其中五根设于左壳体31上，另外五根设于右壳体31上，所述压辊32与所述夹具3的中心轴平行，且十根压辊32围合后形成用于容纳和夹紧工件15的腔体，腔体的大小通过调节压辊32之间的间距进行调节。

参见图6-7，相邻两压辊32之间设有导向轴33，所述导向轴33通过固定盘36安装于壳体31内，固定盘36与壳体31之间通过连接杆37固定连接，所述固定盘36远离所述连接杆37的内侧面与导向轴33的一端轴接，所述导向轴33与压辊32之间设有皮带34，左壳体31和右壳体31下端连接处设有从动轴312，从动轴312通过固定杆314安装在左壳体31或者右壳体31上，所述皮带34通过第二伺服电机14驱动，所述第二伺服电机14上设有主动轮35，所述壳体31外还是设有从动轮312，从动轮312通过压辊32座固定安装在壳体31上，从动轮312作为左壳体和右壳体底端皮带34的共用桥梁，使左壳体、右壳体底端的导向轮分别与皮带34紧密贴合，不仅便于将皮带34与壳体31隔开，还具有导向作用，同时，该从动轮312还可防止皮带34与壳体31发生摩擦造成皮带34损伤，有效提高了皮带34的使用寿命，降低了该加工机床的设备使用成本。

导向轴33为钢棍轴，压辊32的设置数量尺寸可以根据加工的需要选择和设计，压辊32还可以为三根、四根或四根以上。

所述皮带34依次绕过主动轮35、右壳体上的从动轮312、右壳体上的导向轴33和压辊32、从动轴312、左壳体上的导向轴33和压辊32，最后经左壳体上的从动轮312绕回至主动轮35上，形成导向轴33和压辊32同步传动回路。通过皮带34同步带动导向轴33和压辊32的同步传动，使皮带34在运行过程始终保持紧绷状态，避免了因皮带34在传动时松弛造成每个压辊32转动速度不一致的现象，保证了每个压辊32转动速度的一致性，提高了工件15加工质量。

所述压辊32两端设有压辊座盘38，所述压辊座盘38与压辊32之间设有可调节压辊32座，根据加工设计的需要，压辊座盘38可以设为多个，提高压辊32受力均匀度和工件15加工的精度。

压辊32的两端安装在可调节压辊32座上，可调节压辊32座用于自动调节压辊32之间的间距，进一步自动调整腔体的大小以夹紧腔体内待加工的工件15，提高工件15的安装效率。

参见图8，所述可调节压辊32座包括轴座315和固定架320，轴座315与固定架320滑动连接，轴座315与固定架320之间设有缓冲装置，缓冲装置包括设在固定架320上的固定座319，固定座319内设有盲孔，轴座315底部设有与所述盲孔相匹配的轴杆317，轴杆317在盲孔内移动，轴杆317外套设弹簧317，弹簧317的一端与轴座315底部连接，其另一端与固定座319上端连接，轴座315上设有轴承，可调节压辊32座通过轴承与压辊32连接，使压辊32能够旋转运动，固定架320上设有限位块316，可调节压辊32座可限制压辊32的移动距离，提高了压辊32的精度和使用寿命。

所述压辊32与壳体31之间还设有用于调节腔体大小的紧固件，紧固件的位置与压辊32相对应，每一个压辊32都分别通过与其位置相对应的紧固件压紧，使紧固件也沿与压辊32相同的圆周方向分布，位于同一圆周上的多个紧固件为一排紧固组件，根据加工的需要，紧固组件也可设置为多排（每排紧固组件均与压辊32的中心轴线垂直），便于提高压辊32的紧固效果。

紧固件可以采用液压缸，使用时，液压缸伸出后抵住压辊32向腔体内运动，腔体的容纳空间逐渐缩小，使工件15夹紧于腔体内，夹紧后使皮带34带动压辊32的运动不受影响，压辊32带动工件15旋转，对工件15进行检测和校正，保证每根工件15加工后的质量一致。

实施例2

一种采用上述球形管加工机床的加工方法，包括以下步骤：

a)、工件15安装，将待加工的工件15安装锁紧于腔体后进行旋转运动的具体操作为：左壳体和右壳体在气缸39的收缩下随支撑架311运动而背向运动，使左壳体和右壳体向外侧转动，夹具3的顶部形成缺口，该缺口与容纳工件15的腔体相通，将工件15从夹具3顶部的缺口处安装于腔体内，工件15两端伸出夹具3外；气缸39复位后，左壳体和右壳体随支撑架311运动而相向运动，使夹具3的顶部闭合，此时，液压缸伸出抵住压辊32向工件15的方向运动使工件15夹紧，对工件15进行检测和校正；启动夹具3第二伺服电机14，通过皮带34的传动带动压辊32旋转，压辊32带动工件15旋转，进一步的对工件15进行校正，校正完成后停止旋转，加热装置5开始对校正后的工件15两端加热，加热至700-1800℃后退出，以10-25m/s的线速度继续旋转工件15。

b)、工件15缩口加工，启动同步电机9驱动丝杆6旋转，带动两框架7在导轨2上沿丝杆6相向移动，第一伺服电机13驱动模具安装座11在活动轨道12上滑动，模具安装座11上的模具同时沿活动轨道12滑动，模具对经过步骤a）校正加热处理后的旋转工件15两端同时同步内翻边缩口加工；

c)、工件15端部造型，采用成型块4对经过步骤b)内翻边缩口处理后的工件15两端进行同时同步挤压造型，工件15采用20m/s的线速度旋转，将工件15端部往成型槽内旋转，使工件15的两端在成型槽内挤压造型形成球形，再用模具上的通孔刀对造型后的工件15端部的进行穿孔,使工件的端部形成通孔,再对通孔修整攻丝，完成加工后停止旋转，退出工件15。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方案，但显然本实用新型并不仅限于上述实施方案。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等效变型，这些等效变型均属于本实用新型的保护范围。另外，需要说明的是，在上述的具体实施方案中所描述的各个技术特征可以另行独立进行组合，只要其在本实用新型的技术构思范围内即可。