一种喷灌输水管喷头安装孔加工装置

1.本实用新型涉及管材加工领域，特别涉及一种喷灌输水管喷头安装孔加工装置。


背景技术：

2.喷灌设备中，管路将水体从水泵输送至灌溉位置，管路主要包括接头、输水管及喷头，位于末端的输水管上安装有多个喷头，在压力水流作用下实现喷灌。
3.输水管作为主要输送结构和承受水压的结构，目前多采用金属材质，管壁上设有供喷头连接的多个安装孔。在加工过程中，需要从管材的外圆周面进行开孔，通过钻头加工孔时，薄壁的管材在钻孔过程中容易发生形变，影响管材的圆度，也对后续其他钻孔的定位产生不利影响；目前的激光钻孔设备，多用于板件钻孔，对薄壁管材尤其是轴向长度较大的细长管进行钻孔时，激光产生的高温在加工的孔周围不易散热，在重力作用下容易发生变形，影响后续的定位精度，导致开孔位置无法满足安装喷头时的精度需求；传统机加工中的液冷或风冷难以直接应用于激光加工中的冷却，冷却液直接接触高温安装孔位置会产生大量的蒸汽，遮挡激光路径，同时冷却液冲击力容易造成细长管的形变；冷却气流从管材外部向安装孔位置吹送，但会将弥散在加工位置的高温杂质吹入管材内附着在管材内壁上，影响管材内壁的平整度，影响管材的输水效率，在使用时杂质从管材内壁脱落还会容易堵塞喷头。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种喷灌输水管喷头安装孔加工装置，通过带有多个v型凹槽的支撑架对待加工管材进行支撑，减少待加工管材在重力作用下的形变，提高定位精度，利用位于管材端部的冷却喷口向管材内部输送冷却气体，使冷却气体从内部穿过加工位置的安装孔输出，冷却加工后的安装孔，并使弥散杂质远离管材内壁保证管材内壁光滑。
5.为了实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种喷灌输水管喷头安装孔加工装置，包括激光头、支撑架、夹具和冷却喷头，激光头布置在支撑架侧面，支撑架包括多个依次布置的支撑块，支撑块上均设有v型凹槽，所有v型凹槽共同形成承载部，激光头输出端朝向承载部；沿承载部上待加工管材轴向上，夹具位于承载部一端，冷却喷头位于承载部另一端，冷却喷头的输出口连通待加工管材端部开口，以输出冷却气流至管材内部。
7.进一步地，所述支撑架安装于机架，机架通过移动副安装有龙门架，龙门架架设于支撑架上方，激光头安装于龙门架。
8.进一步地，所述龙门架上设有多个布置在不同位置的激光头，用于对应加工管材环向不同位置；机架上设有滑轨，龙门架下端与滑轨滑动连接形成移动副。
9.进一步地，所述夹具为三爪卡盘，三爪卡盘连接回转驱动机构以驱动三爪卡盘回转。
10.进一步地，所述支撑块上设有用于接触待加工管材的支撑轴承，两个支撑轴承间隔布置并分别转动连接支撑块，支撑轴承之间形成v型凹槽。
11.进一步地，所述支撑架包括支撑板和支撑块，沿支撑架上待加工管材轴向上，每个支撑架对应的所有支撑块依次间隔布置。
12.进一步地，所述支撑架设有多个，每个支撑架上的相邻支撑块等间隔布置，不同支撑架上所对应的相邻支撑块的间距不同。
13.进一步地，所述冷却喷头连接有伸缩机构，伸缩机构带动冷却喷头沿支撑架上待加工管材的轴向往复移动，以使冷却喷头连通或脱离待加工管材端部开口。
14.进一步地，所述冷却喷头的输出口位置设有弹性锥形塞，以使输出口连通待加工管材。
15.进一步地，所述冷却喷头内部设有气流通道，气流通道一端为输出口，另一端为输入口，输入口通过管路接入冷却气源。
16.与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
17.(1)针对目前在对管材进行激光加工通孔时，风冷气流容易使弥散高温杂质附着在管材内壁上影响平整度及存在喷头堵塞风险的问题，通过带有多个v型凹槽的支撑架对待加工管材进行支撑，减少待加工管材在重力作用下的形变，提高定位精度，利用位于管材端部的冷却喷口向管材内部输送冷却气体，使冷却气体从内部穿过加工位置的安装孔输出，冷却加工后的安装孔，并使弥散杂质远离管材内壁保证管材内壁光滑。
18.(2)设置支撑轴承形成v型凹槽作为承载待加工管材的结构，能够在转动作用下对管材进行定位，提高对管材的定位精度，支撑轴承与待加工管材外壁形成线接触，多个v型凹槽依次间隔布置形成对管材的稳定支撑。
19.(3)采用龙门架带动激光头移动改变与待加工管材的相对位置，能够对管材的多个轴向位置进行加工，结合三爪卡盘夹持管材使管材绕周轴线转动改变其环向位置，能够通过激光头对管材的多个环向位置进行安装孔的加工，满足喷灌输水管上布置多个喷头的需求。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是本实用新型实施例1中喷灌输水管喷头安装孔加工装置的结构示意图。
22.图中，1-机架、2-滑轨、3-冷却气源、4-冷却喷头、5-支撑块、6-支撑架、7-v 型凹槽、8-龙门架、9-激光头、10夹具、11-回转驱动机构。
具体实施方式
23.实施例1
24.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出了一种喷灌输水管喷头安装孔加工装置。
25.目前常用的喷灌设备主要由喷灌机、喷灌水泵、输水管、喷头和附属构件组成，喷
灌时使用的输水管，需要在管材上按照喷头安装位置进行打孔，一方面由于处于末端位置的输水管直径较小，其上设置的安装孔直径更小，采用普通机械钻孔方式，容易因定位精度而导致钻头打孔偏移，导致安装孔位置出现偏差；另一方面，虽然采用激光打孔的方式能够解决定位精度的问题，但存在激光加工钻孔后弥散的高温杂质容易附着在管壁的问题，进而存在使用中杂质脱落堵塞喷头的问题。
26.激光加工过程中会产生大量的热，容易导致管材出现热变形，因此需要对激光加工后的安装孔进行及时的冷却，常用的液冷和风冷方式难以满足喷灌输水管的管材上的冷却需求，液冷时冷却液接触加工后的高温位置容易出现大量蒸汽，并且液流冲击容易导致薄壁管材出现形变，从外部进行风冷时，吹送的气流会使弥散在管材外的高温杂质穿过安装孔进入管材内，高温杂质容易粘附在管材内壁上产生凸起不平，并且由于管材直径较小、管材内部狭窄不便进行杂质清理，附着的杂质会导致管材内部水流出现波动，影响靠近杂质位置喷头的出水稳定性，另外，随着使用时间的延长，一些附着力较小的杂质会从管材内壁上脱落，在随输水管内水流移动过程中，容易堵塞喷头，造成喷头失效，影响喷灌工作的全面进行。
27.本实施例中，对于喷管输水管上喷头安装孔的加工，提供一种喷灌输水管喷头安装孔加工装置，利用激光头9输出激光对管材进行开孔，并配置冷却喷头4 从管材内部输入冷却空气，使气流能够从管材内部穿过开设的安装孔向管材外输出，气流能够夹带管材内部弥散的高温杂质排出管材外，从而避免了高温杂质在管材内壁上的附着，解决了杂质附着在管材内壁造成的不利问题。
28.如图1所示，喷灌输水管喷头安装孔加工装置的主体为机架1，其他各个组成结构安装在机架1上，机架1上设有滑轨2，滑轨2上滑动设置有龙门架8，龙门架8上安装有激光头9，激光头9随龙门架8沿滑轨2移动，从而改变激光头9与机架1的相对位置；机架1上设有支撑架6，支撑架6上形成承载部，对待加工管材进行支撑，定位并维持待加工管材在加工过程中的位置；在承载部一端设置有夹具10，夹具10能够夹持稳定待加工管材，并能够调整待加工管材的姿态，承载部的另一端设有冷却喷头4，冷却喷头4能够部分探入管材内，并向管材内输入冷却空气形成冷却气流，对进行加工打孔加工的管材进行冷却。
29.具体的，如图1所示，支撑架6包括多个依次布置的支撑块5，支撑块5上均设有v型凹槽7，所有v型凹槽7共同形成承载部，激光头9安装在承载部的侧面，激光头9输出端朝向承载部，能够对承载部上的待加工管材进行开孔以形成供喷头连接的安装孔。
30.在实际工作时，以待加工管材放置于承载部上为基准，夹具10位于承载部轴向的一端，冷却喷头4位于承载部轴向的另一端，冷却喷头4的输出口能够连通待加工管材的端部开口，将冷却空气输送至管材的内部，以管材内部为气流通道，从而将冷却空气供应至待冷却安装孔位置。
31.支撑架6对待加工管材进行支撑，管材的截面呈圆形，为了能够满足对管材的定位和支撑需求，本实施例中，配置带有v型凹槽7的支撑块5，在管材上料后，在v型凹槽7内能够沿v型凹槽7的侧壁移动至底部，从而约束管材的位置；支撑块5上可以直接开设v型凹槽7，所有的v型凹槽7均沿待加工管材轴向依次间隔布置，如图1所示。
32.在其他实施方式中，为了提高管材定位时的效率，并减少管材沿凹槽移动时产生刮擦损伤，支撑块5上可以配置用于接触待加工管材的支撑轴承，两个支撑轴承间隔布置并
分别转动连接支撑块5，支撑轴承之间形成v型凹槽7。
33.设置支撑轴承形成v型凹槽7作为承载待加工管材的结构，能够在转动作用下对管材进行定位，提高对管材的定位精度，并有效减少定位时的刮擦作用，支撑轴承与待加工管材外壁形成线接触，多个v型凹槽7依次间隔布置形成对管材的稳定支撑。
34.另外，针对不同规格的待加工管材，其所需求的支撑点密度不同，还可以配置多个支撑架6。支撑架6包括支撑板和支撑块5，沿支撑架6上待加工管材轴向上，每个支撑架6对应的所有支撑块5依次间隔布置；支撑架6设有多个，每个支撑架6上的相邻支撑块5等间隔布置，不同支撑架6上所对应的相邻支撑块 5的间距不同，能够适应不同规格、不同支撑需求的管材。
35.如图1所示，对于支撑架6，安装于机架1，机架1通过移动副安装有龙门架8，龙门架8上设有多个布置在不同位置的激光头9，用于对应加工管材环向不同位置；龙门架8架设于支撑架6上方，激光头9安装于龙门架8；机架1上设置的滑轨2和龙门架8下端形成移动副。
36.可以理解的是，激光头9为激光加工设备的末端输出设备，本实施例中，激光加工设备整体采用现有商品即可，将现有激光加工设备的激光头9布置在龙门架8上，能够对支撑架6上的管材进行加工。
37.夹具10为三爪卡盘，三爪卡盘连接回转驱动机构11以驱动三爪卡盘回转，回转驱动机构11可以采用步进电机、伺服电机等转矩输出元件配合减速器的结构，驱动三爪卡盘的回转动作。
38.如图1所示，对于冷却喷头4，其连接有伸缩机构，伸缩机构带动冷却喷头 4沿支撑架6上待加工管材的轴向往复移动，以使冷却喷头4连通或脱离待加工管材端部开口，在待加工管材放置于支撑架6定位完成后，夹具10夹持管材一端并对管材端部进行定位，冷却喷嘴对接管材的另一端，向管材内部输入冷却气流。
39.冷却喷头4的输出口位置设有弹性锥形塞，以使输出口连通待加工管材，锥形塞能够适应不同直径的管材，可以理解的是，弹性锥形塞的竖向位置可以进行适应性调节，以使其保持与待加工管件同轴，提高对接精度以提高密封性。
40.冷却喷头4内部设有气流通道，气流通道一端为输出口，另一端为输入口，输入口通过管路接入冷却气源3，冷却气源3可以采用空压机、气泵、风机等，能够输入常温空气进入待加工管材内，常温空气与高温安装孔位置进行热交换，对加工的安装孔位置进行冷却。
41.利用位于管材端部的冷却喷口向管材内部输送冷却气体，使冷却气体从内部穿过加工位置的安装孔输出，冷却加工后的安装孔，并使弥散杂质远离管材内壁保证管材内壁光滑。
42.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。