一种超长柱状工件加工用中间托架机构的制作方法

1.本发明涉及工件加工技术领域，具体涉及一种超长柱状工件加工用中间托架机构。


背景技术：

2.在机械制造中，柱状工件的使用频率非常之高，特别是圆柱状的工件被运用在各种领域，所以柱状工件的加工质量十分重要。而在柱状的工件中，存在着长度达到数米的超长柱状工件，由于长度的影响，超长柱状工件在加工时的难度远大于短的柱状工件。
3.柱状工件在加工过程中通常会对工件进行旋转，以方便对其加工，现有技术中，是先通过定位装置对柱状工件的两端进行固定，柱状工件与定位装置可相对转动，之后通过驱动机构带动两端固定的工件进行旋转。
4.如申请号为cn202022920053.9，公开号为cn214054448u，名称为“一种用于柱状工件表面钻孔的定位装置”的中国实用新型专利，公开了“一种用于柱状工件表面钻孔的定位装置，设柱状工件轴向方向为x方向，设水平面与x方向垂直的方向为y方向，所述定位装置包括与柱状工件其中一个端头对应的第一支撑座、设于第一支撑座旁的第一压紧机构、与柱状工件另一端头对应的第二支撑座，设于第二支撑座旁的第二压紧机构和旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的输出轴与柱状工件相应的端头可拆卸相连；第一支撑座和第二支撑座沿x方向间隔布置，第一支撑座上具有向下凹陷的用于定位相应端头的第一凹槽，第二支撑座上具有向下凹陷的用于定位相应端头的第二凹槽；第一支撑座和第二支撑座上均转动连接有两个用于辅助柱状工件旋转的支撑轮，两个支撑轮分设于相应端头y方向的两侧；第一压紧机构用于将柱状工件相应的端头压紧于第一凹槽中或松开所述端头，第二压紧机构用于将柱状工件相应的端头压紧于第二凹槽中或松开所述端头”，该专利采用v型架和压紧机构的配合实现柱状工件的固定，提高了柱状工件表面钻孔加工的效率；并且，采用步进电机和支撑轮辅助实现柱状工件的分度旋转，从而可提高柱状工件表面钻孔加工的精度。
5.上述实用新型专利的定位装置，通过压紧机构对柱状工件的两端进行压紧，从而实现对柱状工件的固定，然后通过步进电机和支撑轮实现柱状工件的旋转，对于一般长度且硬度值较高的柱状工件，该加工方式可很好的保证柱状工件的加工质量，但是对于超长柱状工件，由于长度较长，工件旋转时，如果只对工件的两端进行固定支撑，而中间缺乏固定和支撑，其在加工过程中，工件很容易出现抖动、弯曲变形的情况，从而造成工件的加工质量不合格。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种超长柱状工件加工用中间托架机构，以解决现有技术中的上述不足之处。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超长柱状工件加工用中间托架机构，包括内侧面设置有圆环槽的圆环架以及转动设置在圆环槽内的转盘，所述圆环架
的底部固定安装有连接座，所述转盘上开设有供工件插入的开口，所述转盘的内部设置有密闭腔，所述密闭腔中填充有施压介质，所述开口中设置有与密闭腔动密封连接的第一定位板和弹性施压件，所述弹性施压件和第一定位板通过施压介质传动连接，所述转盘上设置有用于压紧工件的第二定位板，所述第二定位板压紧工件的行程驱使工件对弹性施压件施压以使得第一定位板压紧工件完成工件定位。
8.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述转盘上设置有螺纹孔，所述螺纹孔中螺接有螺杆，所述螺杆上固定设置有操作螺母和转动球，所述转动球转动设置在第二定位板内，所述操作螺母位于第二定位板的外侧面与所述开口的内壁之间，转动所述操作螺母以使第二定位板压紧工件。
9.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述密闭腔上开设有第一滑口以及第二滑口，所述第一滑口中动密封设置有与第一定位板固定连接的滑杆，所述弹性施压件动密封设置在第二滑口内。
10.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述开口包括相对设置且相连通的操作口和凹槽，所述第一定位板和第二定位板均位于操作口内，所述弹性施压件位于凹槽内，所述工件位于第一定位板、第二定位板以及凹槽合围成的定位孔内，工件完成定位时，所述凹槽的内壁与工件的外表面完全抵接。
11.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述第一定位板和第二定位板挤压工件的侧面均为弧形。
12.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述第一定位板的数量为偶数，并对称位于第二定位板的两侧，所述弹性施压件的数量至少为两个，并位于转盘的下半部，所述弹性施压件与第二定位板正相对设置。
13.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述弹性施压件包括动密封设置在第二滑口内的施压柱，所述施压柱靠近凹槽的一端转动设置有滚轮，所述滚轮的外表面与工件的外表面相抵接，所述施压柱的另一端与密闭腔的内壁之间固定连接有支撑弹簧，所述支撑弹簧产生形变的最小压力值大于工件的重力。
14.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述滑杆远离操作口的端面与密闭腔的内壁之间固定连接有加压弹簧。
15.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述滑杆远离操作口的端面为倾斜面。
16.上述的超长柱状工件加工用中间托架机构，所述施压介质为润滑油。
17.在上述技术方案中，本发明提供的一种超长柱状工件加工用中间托架机构，通过将连接座安装在加工设备上，并位于柱状工件两端的定位装置之间，之后将柱状工件插入到开口中，并通过操控第二定位板挤压工件，工件在第二定位板的作用力下将该作用力传递给弹性施压件，弹性施压件再将作用力传递给第一定位板，从而使得第一定位板也挤压工件，最后在第一定位板、第二定位板以及弹性施压件的共同作用下将工件固定，当工件端部的定位装置带动工件旋转时，由于转盘转动设置在圆环架上，使得工件带动转盘沿着圆环槽一起旋转。与现有技术相比，本发明在不影响工件旋转的情况下，可为工件的中间位置提供有效的加固和支撑，对于超长柱状工件，可有效降低工件在加工过程中出现抖动、弯曲变形的情况，从而可提高工件的加工质量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的超长柱状工件加工用中间托架机构的第一视角的结构示意图；
20.图2为本发明实施例提供的a部放大结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的超长柱状工件加工用中间托架机构的第二视角的结构示意图；
22.图4为本发明实施例提供的超长柱状工件加工用中间托架机构的正视图；
23.图5为本发明实施例提供的部分剖视图；
24.图6为本发明实施例提供的超长柱状工件加工用中间托架机构的正视剖面图；
25.图7为本发明实施例提供的b部放大结构示意图；
26.图8为本发明实施例提供的c部放大结构示意图。
27.附图标记说明：
28.1、圆环架；101、上半圆环；102、下半圆环；103、圆环槽；2、连接座；3、转盘；301、操作口；302、凹槽；303、密闭腔；304、螺纹孔；305、第一滑口；306、第二滑口；4、连接机构；401、固定板；402、螺栓；5、定位孔；6、第一定位板；7、滑杆；8、第二定位板；801、限位孔；802、安装孔；9、螺杆；10、转动球；11、操作螺母；12、单向进油口；13、滚轮；14、施压柱；15、滚珠；16、加压弹簧；17、挤压弹簧；18、密封圈；19、配重块；20、连接套；21、支撑弹簧；22、转轴。
具体实施方式
29.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
30.如图1-8所示，本发明实施例提供的一种超长柱状工件加工用中间托架机构，包括内侧面设置有圆环槽103的圆环架1以及转动设置在圆环槽103内的转盘3，圆环架1的底部固定安装有连接座2，转盘3上开设有供工件插入的开口，转盘3的内部设置有密闭腔303，密闭腔303中填充有施压介质，开口中设置有与密闭腔303动密封连接的第一定位板6和弹性施压件，弹性施压件和第一定位板6通过施压介质传动连接，转盘3上设置有用于压紧工件的第二定位板8，第二定位板8压紧工件的行程驱使工件对弹性施压件施压以使得第一定位板6压紧工件完成工件定位。
31.具体的，本发明提供的超长柱状工件加工用中间托架机构，用于对超长柱状工件的加工过程中，为工件的中间位置提供有效的加固和支撑，且可根据工件的具体材料和长度，合理设置该中间托架机构的数量，本实施例中的“工件”即为超长柱状工件，且“动密封”的意思为滑动和密封的连接关系。连接座2用于与具体的加工设备固定连接，固定方式可通过卡接、螺栓连接等，只要可以将连接座2与加工设备相对固定连接即可，连接座2与圆环架1可通过焊接固定连接，圆环架1上设置的圆环槽103为转盘3提供轨道，使转盘3可以沿着圆环槽103转动，当将工件完成在转盘3开口中的定位时，工件的中心轴线位于转盘3的中心，保证工件可以和转盘3一起转动，第一定位板6以及第二定位板8用于挤压工件的外表面，实
现对工件的定位，弹性施压件位于工件的下方，受到工件向下的作用力，第一定位板6和弹性施压件均与转盘3内部的密闭腔303动密封连接，密闭腔303中填充的施压介质用于传递第一定位板6和弹性施压件之间的作用力，当弹性施压件受到工件的挤压时，该挤压力会通过施压介质传递给第一定位板6，第二定位板8为定位工件的主动施力部件，之后工件会将第二定位板8对其的作用力传递给弹性施压件，当需要定位工件时，只需要操作第二定位板8即可，非常方便，等到工件被挤压到设定位置之后即可完成定位。本发明提供的超长柱状工件加工用中间托架机构的工作原理为，首先将工件插入到开口中，并调整工件的位置，最好使托架机构位于工件的中间位置，此时工件位于弹性施压件上方，对弹性施压件具有向下的挤压力，然后操作第二定位板8向下挤压工件的外表面，工件受到挤压后，向下的作用力增大，此时弹性施压件受力收缩，并将作用力通过施压介质传递给第一定位板6，随着第二定位板8不断的向下施压，工件受到第二定位板8和弹性施压件的挤压力越来越大，且第一定位板6受到施压介质的不断施压后逐渐相工件靠近，直至和工件的外表面相抵接，之后将工件压紧，等工件的位置达到了设定位置(即工件的中心轴线位于转盘3的中心时)后，即可停止对第二定位板8的操作，此时工件被固定，完成工件的定位工作，之后再通过工件两端的定位装置将工件的两端进行定位，之后通过驱动机构将工件旋转即可，工件旋转后，会和转盘3一起沿着圆环槽103转动。现有技术中，只有对工件两端的定位，工件的中间位置缺乏固定和支撑，旋转时，工件很容易出现抖动、弯曲变形的情况，从而造成工件的加工质量不合格。本发明通过在工件的中间设置固定和支撑点，使得在不影响工件旋转的情况下，可为工件的中间位置提供有效的加固和支撑。
32.本实施例中，通过将连接座2安装在加工设备上，并位于柱状工件两端的定位装置之间，之后将柱状工件插入到开口中，并通过操控第二定位板8挤压工件，工件在第二定位板8的作用力下将该作用力传递给弹性施压件，弹性施压件再将作用力传递给第一定位板6，从而使得第一定位板6也挤压工件，最后在第一定位板6、第二定位板8以及弹性施压件的共同作用下将工件固定，当工件端部的定位装置带动工件旋转时，由于转盘3转动设置在圆环架上，使得工件带动转盘3沿着圆环槽103一起旋转。与现有技术相比，本发明在不影响工件旋转的情况下，可为工件的中间位置提供有效的加固和支撑，对于超长柱状工件，可有效降低工件在加工过程中出现抖动、弯曲变形的情况，从而可提高工件的加工质量。
33.同时，本实施例在对工件的中间进行定位时，只需要操作一个第二定位板8即可完成对工件的多点施压，不但操作方便、省时，而且可有效增大工件单位面积上受到的压力，从而提高定位板与工件之间的摩擦力，使工件的固定效果更好。
34.本实施例中，为了保证工件与中间托架机构之间的定位牢固，应保证转盘3可以顺利地沿着圆环槽103转动，为此，转盘3的外周面和圆环槽103的内壁之间滚动设置有多个滚珠15，当转盘3转动时，将带动滚珠15在圆环槽103中滚动，从而可有效减小转盘3与圆环槽103之间的摩擦力，可有效保证转盘3的顺利转动。
35.进一步的，转盘3的外周面设置有限位槽，滚珠15位于限位槽中，可对滚珠15进行限位，防止滚珠15在滚动的过程中左右摆动，提高稳定性。
36.本实施例中，圆环架1包括上半圆环101和下半圆环102，上半圆环101和下半圆环102之间通过四个连接机构4可拆卸地连接，四个连接机构4分别位于上半圆环101和下半圆环102的两端连接处，连接机构4包括固定安装在上半圆环101和下半圆环102端部的固定板
401，固定板401上插接有螺栓402，通过拧紧螺栓402即可完成对上半圆环101和下半圆环102的固定。通过将圆环架1设置为上半圆环101和下半圆环102，可实现转盘3的安装，方便将转盘3安装到圆环槽103内。
37.本实施例中，第二定位板8对工件的压紧具有多种实现形式，在一个优选的实施方式中，转盘3上设置有螺纹孔304，螺纹孔304中螺接有螺杆9，螺杆9上固定设置有操作螺母11和转动球10，操作螺母11为外部的施力部位，可通过扳手等工具对操作螺母11进行旋拧，转动球10转动设置在第二定位板8内，转动球10用于对第二定位板8进行限位和挤压，操作螺母11位于第二定位板8的外侧面与开口的内壁之间，转动操作螺母11以使第二定位板8压紧工件。通过旋拧操作螺母11，可使操作螺母11旋出或旋进螺纹孔304中，旋出即第二定位板8压紧工件，具体为，旋拧操作螺母11，操作螺母11带动螺杆9一起转动，螺杆9转动后带动转动球10在第二定位板8中转动，且螺杆9从螺纹孔304中旋出，为防止第二定位板8跟随转动，可使用手或者工具对第二定位板8进行限位，此时第二定位板8随着螺杆9的伸长不断向工件的方向移动，直至将工件压紧。
38.本实施例中，第二定位板8上开设有供螺杆9和转动球10穿过的限位孔801，限位孔801与螺杆9和转动球10相适配，转动球10和螺杆9的底端转动设置在限位孔801内，限位孔801贯穿第二定位板8的一侧面，使得螺杆9和转动球10可从第二定位板8的侧面安装到限位孔801内，非常方便。
39.进一步的，第二定位板8上配置有用于堵住限位孔801的封堵板(图中为给出)，第二定位板8的侧面上开设有多个安装孔802，安装孔802中可螺接螺丝，通过螺丝可将封堵板安装到第二定位板8的侧面上，从而可防止第二定位板8与转动球10脱离。且封堵板完成安装时，会与转动球10的外表面抵接，使转动球10的中心落在第二定位板8的中心线上，可使转动球10对第二定位板8的作用力更加均匀的分布到第二定位板8上，提高第二定位板8对工件的固定效果。
40.本实施例中，密闭腔303上开设有第一滑口305以及第二滑口306，第一滑口305中动密封设置有与第一定位板6固定连接的滑杆7，通过滑杆7与第一滑口305的动密封连接，实现了第一定位板6与密闭腔303之间的动密封设置，弹性施压件动密封设置在第二滑口306内。其中，第一滑口305以及第二滑口306均具有一定的长度，保证滑杆7和弹性施压件的稳固性，滑杆7和弹性施压件上套设有密封圈18，利用密封圈18实现密封连接(该密封为现有技术，不做赘述)。
41.本实施例中，开口包括相对设置且相连通的操作口301和凹槽302，第一定位板6和第二定位板8均位于操作口301内，操作口301为了方便对操作螺母11进行旋拧，且为第一定位板6和第二定位板8提供活动空间，弹性施压件位于凹槽302内，凹槽302的内壁为弧形，且弧形的弧度和工件的外表面的弧形相适配，工件位于第一定位板6、第二定位板8以及凹槽302合围成的定位孔5内，工件完成定位时，凹槽302的内壁与工件的外表面完全抵接，也即弹性施压件完全位于第二滑口306内。通过观察凹槽302的内壁与工件的外表面是否完全抵接即可判断是否完成了对工件的定位，判断方式非常简单，且凹槽302的内壁与工件的外表面完全抵接时，可增大工件外表面与转盘3的接触面积，从而可增大对工件的摩擦力，进一步提高工件定位的牢固性。
42.进一步的，本实施例中，第一定位板6和第二定位板8挤压工件的侧面均为弧形。利
用第一定位板6和第二定位板8的侧面的弧形设计，可增大与工件外表面的接触面积，从而再进一步的提高工件定位的牢固性。
43.本实施例中，第一定位板6的数量为偶数，并对称位于第二定位板8的两侧，弹性施压件的数量至少为两个，并位于转盘3的下半部，多个弹性施压件以转盘3的中心线对称，弹性施压件与第二定位板8正相对设置，可使第二定位板8对工件施压的下压力全部直接地传递给弹性施压件。在对工件进行定位之前，弹性施压件的一端凸出于凹槽302，弹性施压件的数量至少为两个，可保证将工件插入开口中时，工件可以稳定的位于弹性施压件的顶部，使工件不会左右晃动，提供工件移动时的便捷性和平稳性；且通过弹性施压件、第二定位板8以及第一定位板6的设置方式，可使工件的受力更加均衡，提高工件的牢固性和旋转时的稳定性。
44.进一步的，弹性施压件包括动密封设置在第二滑口306内的施压柱14，密封圈18设置在施压柱14上，施压柱14靠近凹槽302的一端转动设置有滚轮13，滚轮13的外表面与工件的外表面相抵接，因为在对工件进行定位之前，需要将工件先插入开口中，此时工件位于弹性施压件的顶部，之后通过移动工件来调整工件位置，通过设置滚轮13，可大大降低工件与弹性施压件之间的摩擦力，使得工件的位置移动更加轻松，可大大节省操作人员的体力；施压柱14的另一端与密闭腔303的内壁之间固定连接有支撑弹簧21，支撑弹簧21产生形变的最小压力值大于工件的重力，支撑弹簧21用于对工件进行支撑，当将工件放置在弹性施压件上时，利用支撑弹簧21的弹力，可使弹性施压件不会完全移动到第二滑口306内，保证在移动工件时滚轮13始终与工件外表面接触，以此来提高移动工件时的便利性；且利用支撑弹簧21的弹力可提高第二定位板8对工件的挤压力，保证工件受到的挤压力足够大，使工件固定牢固，随着第二定位板8对工件的不断挤压，可使支撑弹簧21不断的被压缩，从而使得第二定位板8对工件的挤压力越来越大，直至滚轮13完全进入第二滑口306内；同时，在支撑弹簧21的作用下，当工件完成加工，取消第二定位板8对工件的挤压时，工件会被顶起，此时各个第一定位板6向外侧移动，使得定位孔5变大，第二定位板8以及第一定位板6均不与工件的外表面接触，从而可非常方便的将工件从而中间托架机构中取出，且更大的定位孔5方便工件的下次插入。
45.本实施例中，滚轮13与施压柱14转动连接的实现方式为，施压柱14的端部设置有开槽，开槽中对称设置有转孔，转孔中转动设置有转轴22，转轴22一分为二，中间连接有挤压弹簧17，利用挤压弹簧17可方便将转轴22安装到转孔中，转轴22上转动套接有连接套20，连接套20用于将一分为二的转轴22连接，滚轮13转动套设在连接套20上。该方式中的转轴22不会对施压柱14完全进入到第二滑口306内造成阻碍。
46.进一步的，滑杆7远离操作口301的端面与密闭腔303的内壁之间固定连接有加压弹簧16。因为有加压弹簧16的存在，使得密闭腔303内的压力值需要克服加压弹簧16自身的弹力才能实现第一定位板6的移动，而密闭腔303内的压力值的增大需要第二定位板8对工件具有更大的压力值，进而该方式提高了第一定位板6抵接工件时，第二定位板8对工件所施压的压力，从而可再进一步提高第二定位板8对工件的固定效果；同时密闭腔303内的压力值的增大，可使第一定位板6对工件的挤压力更大，使得工件受到的挤压力得到全方位提高。
47.同时，通过第一定位板6和弹性施压件的传动方式以及加压弹簧16使密闭腔303内
压的增大，可克服转盘3转动时第一定位板6和弹性施压件产生的离心力，保证转盘3在转动的过程中也可将工件牢牢固定。
48.再进一步的，滑杆7远离操作口301的端面为倾斜面，利用倾斜面的设计，可增大滑杆7远离操作口301的端面的面积，提高滑杆7的受力，使得滑杆7向外侧滑动的反应速度提升，且使第一定位板6对工件的固定效果更好。
49.本实施例中，施压介质为润滑油，润滑油在实现施压的前提下，不但可以对滑杆7和弹性施压件起到润滑的效果，使其滑动更加顺利，而且可以对旋转时产生的热量进行吸收，起到对该中间托架机构进行降温的效果。
50.本实施例中，在转盘3上设置有单向进油口12，通过单向进油口12实现润滑油的加注。
51.本实施例中，转盘3上固定安装有配重块19，配重块19的重心落在螺杆9的中心轴线上，利用配重块19，可使转盘3自动恢复到初始位置(第二定位板8位于正上方，弹性施压件位于正下方)，方便下次工件插入到开口中的放置工作。
52.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。