一种金属管加工机床的制作方法

本实用新型涉及机械加工领域，尤其是涉及一种金属管加工机床。

背景技术：

轴类和管类零件的加工通常会有同轴度的要求，对于钢件、铁件类的产品，通常可以采用“双顶”精车或者精磨的方式完成外径加工，而工件两端进行加工时则必须掉头分两次加工。而金属零件则无法通过上述工艺实现，如：长度为100mm-650mm金属管两端内孔高同心度加工的完成。

在棒料产品加工过程中，卡管夹具是非常必要的。现有技术中，用于圆棒料定位装夹的圆形卡管较为常见，如专利号为cn101653897b公开了一种专用于夹持大型管道的管道夹具，设置有至少两段基本弧形条，所述基本弧形条依次首尾相连，形成基本支撑圈，该基本支撑圈上设置有至少两个转动销，所述转动销连接有弧形转臂，该弧形转臂的一端与所述转动销固定连接，该弧形转臂的另一端设置有活销安装夹具。但该夹具夹取工件或者将加工完成的工件取下的过程繁琐，且无法应用到普通粗细的金属管的夹取。

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，提供一种金属管加工机床，该机床能够用于普通尺寸的金属管的加工，且机床上设有夹具，夹具能够两侧打开，实现上端进料，下端出料，减少了金属管上料下料的步骤。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属管加工机床，机床上设有机架，机架的两端设有加工装置，机架中部设有夹具，夹具用于夹紧并旋转金属管，夹具包括可开合分离的左夹具和右夹具，所述夹具内设有若干压辊，压辊绕夹具圆周轴线方向设置，形成容纳金属管的腔体，压辊自身旋转，左夹具和右夹具闭合时，夹紧金属管。

本方案的优点：该机床上设有用于对金属管加工的加工装置，加工装置设置于机架上，能够靠机架来移动位置，实现对金属管两端的加工，加工装置根据金属管需要加工成的形状进行选择；另外，夹具为组合形式，能够实现上端进料，下方出料，精简了进料、放料的步骤。

进一步，所述左夹具和右夹具相对设有压辊排列而成的弧形凹槽，左夹具和右夹具闭合弧形凹槽形成腔体，壳体与压辊之间设有用于调节腔体的锁紧装置。金属管通过夹具夹紧，金属管的两端伸出夹具，来利用机架上的加工装置实现金属管的双端加工；另外夹具内部采用压辊组合容纳金属管的腔体，压辊为标准件的管体，且压辊自身能够进行旋转，金属管放置在腔体内时，压辊通过自身的旋转可以将金属管管身表面的铁锈和杂质进行打磨，并且由于压辊给金属管压力，可以在一定程度上对金属管弯曲部分进行校正。

进一步，所述夹具内设有用于驱动压辊自转的传动装置。传动装置可以采用齿轮传动、皮带传动或链条传动，传动装置带动压辊旋转，压辊与金属管直接接触，进而带动金属管旋转，旋转的同时对金属管进行检测和校正，便于工件两端加工精度的提高。

进一步，所述夹具两端设有固定盘，固定盘外侧圆与壳体连接，其内侧圆轴接压辊。优选地，压辊两端设有连接端，固定盘内侧圆设有轴承，连接端与轴承轴接，轴承的外径小于压辊的外径，便于压辊与金属管直接接触，进而提高对金属管的打磨和校正效果。

进一步，所述固定盘内侧圆设有用于调节压辊的调节装置；调节装置上设有缓冲装置，缓冲装置采用弹性件或者伸缩件，当往夹腔中放置金属管时，金属管对压辊撞击，缓冲装置起到缓冲的效果，防止金属管对压辊造成损伤，便于压辊使用寿命的提高。

进一步，所述左夹具和右夹具上均设有活动轴，活动轴与设于机床上的安装架活动连接，夹具外壁还设有驱动杆。

优选地，所述右夹具与左夹具对称设置，右夹具的结构与左夹具的结构相同。右夹具与左夹具对称设置，右夹具与左夹具分别通过驱动杆的驱动，使右夹具与左夹具在安装架上滑动，两者对接组合出容纳金属管的腔体，实现两者分离上端进料、下端出料，两者闭合，夹紧金属管，金属管的双端能够同时加工。驱动杆包括第一驱动杆和第二驱动杆，第一驱动杆驱动右夹具与左夹具相对或相向移动，第二驱动杆的一端与夹具连接，另一端与第一驱动杆连接，第二驱动杆驱动夹具以活动轴为轴旋转运动。

进一步，所述机架包括位于机架两端，相对设置的框架，所述框架上设有加工装置，机架上还设有加热装置。两端的框架设置在夹具的两端，每个框架上的加工装置负责相对应的金属管的端部，实现金属管双端同时加工；加热装置采用高频感应加热器，其上设有加热圈，加热时将加热圈套设在金属管的端部进行加热。

进一步，所述框架通过至少一根丝杆连接在一起，丝杆两端分别设有正向螺纹和反向螺纹，框架沿丝杆相向或背向移动。

优选地，所述框架为四边形框架，框架的四个夹角处设有丝杆，所述丝杆将两个框架连接在一起。丝杆的设置，可以调节两个框架之间的间距，丝杆正传，两个框架相对移动，拉近两个框架的距离；丝杆反转，两个框架背向移动，拉远两个框架的距离。

优选地，框架为三角形框架，三个夹角处设有丝杆，丝杆将两个框架连接在一起，丝杆的一端设有固定框架，防止丝杆在水平方向产生位移，便于三角框架的平稳移动。根据加工的需要丝杆还可以设置成一根或者两根。

进一步，所述丝杆上固定设有从动轮，机架底部设有主动轮，主动轮通过驱动电机带动，从动轮与主动轮之间通过皮带连接。

驱动电机为第二驱动电机，传动轮和第二驱动电机，实现丝杆的自动化控制，利用第二驱动电机的正转和反转带动丝杆的正传和反转；同时，第二驱动电机的设置，可以实现每个丝杆同步运行，使框架受力均匀。

一种金属管加工方法：第一步，启动第二驱动电机，将第一框架和第二框架之间的距离调至合适，以方便向夹具内放入金属管，再关闭第二驱动电机；

第二步，启动驱动装置，打开夹具，将金属管从上方放入到夹具中，金属管两端伸出夹具的长度误差不超过10cm；

第三步，启动第二驱动电机，调整第一框架和第二框架之间的距离，使第一框架和第二框架上的加工装置能够接触到金属管，加工装置的具体选择根据需要对工件进行加工的种类进行选择，再关闭第二驱动电机；

第四步，启动第一驱动电机，使压辊进行转动，对工件表面进行打磨、检测和校正；

第五步，启动加工装置，对工件的两端同时进行加工；加工完毕，关闭加工装置；

第六步，关闭第一驱动电机，启动第二驱动电机，使第一框架和第二框架之间的距离变远，关闭伺服电机；

第七步，启动驱动装置，打开夹具，放出夹具内的加工完成的金属管，同时向夹具内放入未加工的金属管。

本实用新型的有益效果：

本实用新型中的夹具可以实现上端进料、下端出料的操作方式，精简了进料出料的步骤，简单快捷；且机床上采用机架和夹具的组合，来对金属管进行加工，实现同时对金属管两端的进行加工；夹具内部通过压辊形成容纳金属管的腔体，可以实现对金属管的打磨、检测和校正。

附图说明

图1为本实用新型金属管加工机床结构示意图；

图2为图1中a部分放大示意图；

图3为三根丝杆结构示意图；

图4为四根丝杆结构示意图；

图5为一根丝杆结构示意图；

图6为夹具结构示意图；

图7为左夹具或右夹具的结构示意图；

图8为左夹具或右夹具的另一种结构示意图；

图9为图8中同步皮带连接结构示意图；

图10为调节装置结构示意图；

图11为锁紧装置结构示意图；

图12为另一种夹具结构示意图；

图13为锁紧装置另一种结构示意图；

图14为锁紧装置再另一种结构示意图；

图15为图14中锁紧装置锁紧状态结构示意图；

1-第一导轨，2-滑槽，3-加强杆，4-框架，5-丝杆，6-夹具，7-安装架，8-金属管，9-模具安装座，10-第二导轨，11-皮带，12-从动轮，13-固定框架，14-第二驱动电机，15-第二主动轮，16-机床，17-安装座，18-滑套，19-滑杆，20-活动轴，21-第三驱动电机，22-调节装置，23-压辊，24-轴承，25-固定盘，26-壳体，27-齿轮凹槽，28-第一主动轮，29-第一驱动电机，30-锁紧装置，31-同步皮带，32-第二驱动杆，33-第一驱动杆，34-斜面，35-滑块，36-限位块，37-弹簧，38-固定架，39-弹簧底座，40-弹簧座，41-爪卡，42-液压缸，43-把手，44-限位条，45-折弯杆，46-转轴，47-活动板，48-固定板，49-加热装置，50-加工装置。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

参照1-15图所示：一种金属管8加工机床16，机床16上设有机架，机架的两端设有加工装置50，机架中部设有夹具6，夹具6用于夹紧并旋转金属管8，夹具6包括可开合分离的左夹具和右夹具，夹具6内设有若干压辊23，压辊23绕夹具圆周轴线方向设置，形成容纳金属管8的腔体，压辊23自身旋转，左夹具和右夹具闭合时，夹紧金属管8。

在本实施例中，如图1所示，机床16上设有第一导轨1，第一导轨1为平行设置的双导轨，夹具设于双导轨之间，便于金属管8上进下出，双导轨的上方设有机架，机架包括两个框架4，两个框架4相对设置在双导轨的两端上，将右边的框架4定义为第一框架4，将左边的框架4定义为第二框架4，框架4选用长方形框架4，一长边安装在第一导轨1上方，在两短边之间还设有第二导轨10，第二导轨10上设有加工装置50，加工装置50通过模具安装座179设置在第二导轨10上，通过第三驱动电机21的驱动模具安装座179使加工装置50能够在第二导轨10上进行滑动，该滑动装置为现有技术，此处不在对结构进行进一步的描述。

在本实施例中，第一导轨11为中间凹，两侧凸的u型结构，将中间凹的地方定义为滑槽2，第一框架4的下方和第二框架4的下方在对应滑槽2的地方向下延伸设有两个滑轮片，两个滑轮片之间设有滑轮，因此第一框架4和第二框架4能够在第一导轨1上进行移动，同时因为滑轮的作用，第一框架4和第二框架4在第一导轨1上的移动非常平滑，防止了第一框架4和第二框架4移动时出现卡滞。同时，在两个长方形框架4的四个夹角处均设有螺纹孔，相对应的螺纹孔之间穿设有丝杆5，通过四根丝杆5将两个框架4连接起来。

在本实施例中，在每根丝杆5的端部均设有一个从动轮12，从动轮12的转动能够带动丝杆5的转动。在机架下部设有第二驱动电机14，第二驱动电机14轴接第二主动轮15，启动第二驱动电机14能够带动第二主动轮15的转动，第二主动轮15与四根丝杆5上的从动轮12通过皮带11连接。皮带11采用带齿的皮带11，使得皮带11与从动轮12和第二主动轮15更加的咬合在一起，预防打滑情况。将皮带11传动设置在端部是不妨碍金属管8的上料和下料。

在设有从动轮12的丝杆5一端设有固定框架13，固定框架13的底面固定焊接在第一滑轨上，四根丝杆5与固定框架13的四个角进行轴接，且连接处设有轴套，用于对连接处密封，防止灰尘进入。丝杆5与固定框架13的连接端部未设置螺纹，穿设在轴套内设置的轴承24里面，故，丝杆5在固定框架13内进行旋转时，不会产生移动。

启动第二驱动电机14，带动第二主动轮15旋转，第二主动轮15通过皮带11带动从动轮12的转动，从而使丝杆5进行转动，丝杆5转动但因为固定框架13的原因，丝杆5不会移动，所以丝杆5的转动就会引起第一框架4和第二框架4之间的距离变化。通过第二驱动电机14的正转或反转，使丝杆5进行正向或反向的转动，从而将第一框架4和第二框架4之间的距离拉近或远离。例如，驱动电机可以选用西门子的型号为1fl6032-2af21-1ab1的伺服电机，启动伺服电机，使伺服电机正转，丝杆5也相应的正转，从而会拉近第一框架4和第二框架4之间的距离；使伺服电机反转，丝杆5也相应的反转，从而使第一框架4和第二框架4之间的距离变远。在加工时，用来调整加工装置50与金属管8端部的距离，便于金属管8端部的加工，实现金属管8双端部同时加工。

在本实施例中，位于同一竖直方向上的丝杆5之间设有加强杆33，加强杆33可以是两根，安装在丝杆5伸出第一框架4的端部，加强杆3可以对丝杆5起到限位作用，防止丝杆5脱离框架4，同时便于提高丝杆5的结构强度，防止丝杆5受力过度发生断裂或者滑丝。

另一个实施例中，与上述实施例中的不同之处在于：如图3所示，框架4之间通过三根丝杆5连接，三根丝杆5呈三角形分布，通过第二驱动电机14的驱动带动框架4同时相向或背向移动。另外框架4还可是三角形框架4或工字型框架4，便于提高框架4的受力稳定性，便于框架4在第一导轨1上平稳移动。

另一个实施例中，与上述实施例中的不同之处在于：如图1、5所示，框架4之间通过两根丝杆5连接，便于降低机床16生产成本；框架4之间还可以通过单根丝杆5连接，便于金属管8的安装放置。

在实施例中，机架上还设有加热装置49，加热装置49用于对金属管端部进行加工，加热装,49采用高频感应加热器，其上设有加热圈，加热时将加热圈套设在金属管的端部进行加热。

在本实施例中，机架的中部设有夹具，夹具通过安装座17设于第一导轨1上，安装座17与夹具通过安装架7连接，夹具上设有活动轴20，安装架7上设有滑套18，活动轴20与滑套18之间设有滑杆19，滑杆19的一端套设在滑套18内并能在滑套18内滑动，其另一端与活动轴20轴接，使夹具能够以活动轴20为中心转动，夹具用于夹紧工件，便于加工装置50对工件的加工。

如图7-8所示，夹具包括壳体26和若干压辊23，夹具包括左夹具和右夹具，左夹具和右夹具相对设有弧形凹槽，弧形凹槽内设有若干压辊23，压辊23沿弧形凹槽圆周轴线分布，左夹具和右夹具闭合时弧形凹槽形成夹持工件的夹腔，压辊23与工件直接接触，夹具两端设有用于固定支撑压辊23的固定盘25，固定盘25呈弧形，固定盘25的外侧与壳体26焊接，其内侧轴接压辊23，使压辊23在弧形槽内能够旋转，固定盘25与压辊23之间设有调节装置22，便于提高压辊23的使用寿命。

如图10所示，调节装置22包括滑块35和固定架38，滑块35与固定架38滑动连接，滑块35与固定架38之间设有缓冲装置，缓冲装置包括设在固定架38上的底座，底座上端设有弹簧底座39，滑块35下端设有弹簧座40，弹簧底座39与弹簧座40之间设有弹簧37，固定架38上设限位块36，滑块35上端设有轴承24座；压辊23两端设有连接端，连接端与轴承24座轴接，轴承24座的外径小于压辊23外径，避免压辊23对金属管8进行检测和校正时受轴承24座的位置限制，达不到检测和校正的精度；连接端之间设有皮带11槽，皮带11设在压辊23上的皮带11槽内，避免皮带11与金属管8发生摩擦损伤，便于皮带11使用寿命的提高。

如图13-15所示，壳体26与压辊23之间还设有锁紧装置30，锁紧装置30包括折弯杆45，折弯杆45一端通过转轴46与壳体26连接，并往外延伸，延伸端上设有把手43，另一端设有爪卡41，爪卡41与压辊23活动连接，当把手43往上提时，驱动折弯杆45的另一端下压，使爪卡41推动压辊23向下移动，使压辊23之间的距离缩小，从而夹腔缩小夹紧金属管8；壳体26上设有把手43限位块36，把手43上提通过限位条44的限制，防止夹腔夹紧金属管8后松动，便于提高对金属管8的夹持稳定性。

优选地，折弯杆45一端连接活动板47，活动板47呈弧形，活动板47上设有若干与压辊23对应的支撑杆，支撑杆端部设爪卡41，爪卡41套设在压辊23上，当把手43向上提时，折弯杆45驱动壳体26内的压辊23同步向下移动，压辊23之间的距离缩小，从而夹腔缩小夹紧金属管8，便于提高操作效率，降低对压辊23的损伤。

优选地，活动板47下端设有与活动板47匹配的弧形固定板48，固定板48两端与壳体26固定焊接，固定板48上设有若干通孔，支撑杆穿过通孔与压辊23活动连接，固定板48对支撑杆起到导向作用，对活动板47起到保护的效果，便于锁紧装置30结构强度和使用寿命的提高。

另一个实施例中，如图7所示，压辊23锁紧装置30为液压缸42或者气缸，本实施例中驱动杆采用的是液压缸42，液压缸42的一端固定在壳体26上，另一端通过爪卡41与压辊23连接，使用时液压缸42伸伸出，抵住压辊23向腔体内运动，腔体的容纳空间逐渐缩小，使金属管8夹紧于腔体内，夹紧后皮带11带动压辊23的运动不受影响，压辊23带动金属管8旋转，对金属管8进行检测和校正，保证每根金属管8加工后的质量一致。

壳体26内还设用于驱动压辊23旋转的传动装置，如图8-9所示，传动装置包括第一主动轮28、驱动装置和同步皮带31，驱动装置为第一驱动电机29，同步皮带31从压辊23之间的间隙穿过，压辊23的数量为单数，使同步皮带31能够从夹具上下端的压辊23下端穿过，便于驱动装置驱动压辊23旋转，压辊23上设有皮带11凹槽，便于将同步皮带31设在在凹槽内，提高同步皮带31的使用寿命，同时便于压辊23与金属管8直接接触，第一主动轮28在驱动装置驱动下旋转并通过皮带11带动压辊23同步运动。

同步皮带31两侧均设有同步齿条，压辊23和第一主动轮28上均设有与同步皮带31匹配的同步齿条槽；第一驱动电机29为伺服电机，左夹具或右夹具上的压辊23数量为单数，同步皮带31先从左夹具或者右夹具上端的压辊23上方绕过，在依次穿过下端压辊23之间的间隙中，最后套设在第一主动轮28上，以同样的方式将同步皮带31绕设在另一个夹具上，通过第一驱动电机29的驱动使压辊23同步旋转。

另一个实施中，如图7所示，传动装置采用齿轮传动，包括第一主动轮28和第一驱动电机29，第一主动轮28为主动齿轮，第一驱动电机29为同步电机，压辊23上设有与主动齿轮匹配的齿轮凹槽27，主动齿轮与齿轮凹槽27咬合，通过同步电机驱动主动齿轮旋转带动压辊23自转，每根压辊23匹配一部同步电机，便于压辊23同步旋转。

右夹具与左夹具对称设置，右夹具的内部结构与左夹具相同，右夹具与左夹具紧靠在一起，即内部组合成具有容纳空间的腔体，腔体尺寸根据需要加工的金属管8直径确定。在本实施例中，夹具的长度选择可以是140cm，需要加工的金属管8是200cm，金属管8两端伸出夹具的距离不小于20cm，且金属管8伸出夹具的两端长度误差不大于10cm。

在本实施例中，如图6所示，在夹具的外侧设有驱动杆，驱动杆包括第一驱动杆33和第二驱动杆32，第一驱动杆33的一端与夹具中部轴接，另一端固定在安装架7上，第二驱动杆32的一端与夹具上端轴接，另一端与第一驱动杆33轴接，使用时通过驱动装置驱动第一驱动杆33，左夹具和右夹具相对运动闭合，夹住放置在腔体内的金属管8；当对金属管8进行卸料时，第一驱动杆33驱动左夹具和右夹具背向运动打开夹具，左夹具和右夹具下端设有45°的斜面34，便于左夹具和右夹具合开分离安装放置金属管8，在某些情况下，打开左夹具和右夹具时，金属管8会附着在凹槽内，无法掉落，这时驱动第二驱动杆32以第一驱动杆33的连接处为旋转轴46朝腔体方向旋转，使左夹具和右夹具的凹槽朝下，金属管8因自身重力自动下落，完成卸料。第二驱动杆32为电动推杆，在卸料的时候第二驱动杆32伸长，就可以使左夹具和右夹具进行转动，电动推杆的技术十分常见，故不在进行详细说明。驱动装置为给第一驱动杆33和第二驱动杆32提供动力的装置，可以是电机等将电能转变成机械能的装置。

在本实施例中，夹具通过左夹具和右夹具的分离设置，可以实现上端进料，下端出料，放料、出料过程简单，节约时间；上端进料的过程可以是两个工作人员一人拿起金属管8的一端，将金属管8移入打开的夹具中，等夹具合上再松手；或利用机械手夹住金属管8的两端放入到夹具中，减轻人力劳动，实现机械操作，利用机械手拿取物体是现在工厂中十分常见的技术，故，不在此处进一步说明。

夹具中设置的压辊23能够在第一驱动电机29的作用下进行自身的旋转，金属管8在夹具内，通过压辊23自身的转动，可以对金属管8的外表面进行打磨，将金属管8外侧的铁锈等除去，又相邻压辊23之间存在间隙，打磨除去的铁锈等杂质会通过间隙下落到夹具下部，在出料的时候会随着金属管8一同排出，防止了夹具内杂质堆积，影响其他零部件的运行。

同时，金属管8在腔体内，还可以对金属管8本身的尺寸进行检测和校正，如果，金属管8的尺寸过大，或者弯曲幅度过大，不符合腔体的尺寸，夹具会存在合不上的情况，工作人员就会知晓；此外，金属管8本身看着是直的，但其实还是存在弯曲现象，在对金属管8进行打磨时，还能通过压辊23对金属管8的挤压将金属管8弯曲部分进行校正。

另外，在对应下料的地方，将第一导轨1和机床16设计成中空，可以让金属管8直接落到设计的下料区。

本实施例的实施方法：第一步，启动第二驱动电机14，将第一框架4和第二框架4之间的距离调至合适，以方便向夹具内放入金属管8，再关闭第二驱动电机14；

第二步，启动驱动装置，打开夹具，将金属管8从上方放入到夹具中，金属管8两端伸出夹具的长度误差不超过10cm。

第三步，启动第二驱动电机14，调整第一框架4和第二框架4之间的距离，使第一框架4和第二框架4上的加工装置50能够接触到金属管8，加工装置50的具体选择根据需要对工件进行加工的种类进行选择，再关闭第二驱动电机14；

第四步，启动第一驱动电机29，使压辊23进行转动，对工件表面进行打磨、检测和校正；

第五步，启动加工装置50，对工件的两端同时进行加工；加工完毕，关闭加工装置50；

第六步，关闭第一驱动电机29，启动第二驱动电机14，使第一框架4和第二框架4之间的距离变远，关闭伺服电机；

第七步，启动驱动装置，打开夹具，放出夹具内的加工完成的金属管8，同时向夹具内放入未加工的金属管8。

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。