专利名称：管材壁厚外圆砂带修磨机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械领域，特别是涉及一种对管材外圆壁厚进行检测和修磨的机床。
背景技术：
管材从锆锭需经热挤压、机加工等工序最后加工成管坯成品，再由管坯成品经多道次Pilger轧制、热处理、除油及酸洗、机加工、无损检测等工序最终才制成成品。为了保证经多道次Pilger轧制这一重要工序后，管坯件到成品管规定的尺寸要求，必须将热挤压造成的壁厚不均测量出来，并通过机加工修磨将壁厚控制在合适的范围内，若是在轧制过程中出现的锆管的壁厚不均匀性非常严重，会使降低管材的壁厚公差造成困难，从而使大量金属流于浪费，加重了金属车削负担。由于砂带磨削具有磨削、研磨和抛光等多重作用，磨削效率高，磨削表面质量好，磨削工艺灵活性大、适应性强等磨削加工性能，能够较容易地实现对锆管外表面的修磨和精整加工，因此，目前美国、日本等国家主要采用砂带磨削技术对管材外表面进行修磨处理。美国西屋公司在锆管壁厚修磨工序阶段先采用手动检测锆管壁厚分布情况并标记修磨次数和修磨位置，然后再在砂带磨床上手动控制修磨标记的地方。在中国，尽管应用砂带磨削技术的历史较长，但发展迟缓，一直没有适用于管材壁厚修磨的自动砂带磨床。另外，国外许多生产厂家在管坯壁厚修磨加工时测厚和修磨等工序分别在不同的机床上实现，使得工序分散，机床费用较高，占地多的缺点。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够同时测量管材壁厚并且进行修磨的管材壁厚外圆砂带修磨机床。
·[0005]本实用新型的技术方案如下:一种管材壁厚外圆砂带修磨机床，包括床身(I)水平安装在床身(I)上的直线导轨(2)，在所述直线导轨(2)上安装有磨头机构(C)，所述床身(I)的两端还分别设置有上料机构(A)和下料机构(B)，在所述磨头机构(C)的下方设置有辅助托轮机构(D)和定位夹紧机构(E)，该辅助托轮机构(D)和定位夹紧机构(E)均安装在床身(I)上，并且在所述磨头机构(C)上还安装有壁厚测量机构(F)。采用该设备对管材进行加工时，将工件放到上料机构中，工件从上料机构传到床身上的辅助托轮机构上，然后通过定位夹紧机构将工件夹紧，此时磨头机构开始沿直线导轨长度方向运动进行修磨，由于在磨头机构上安装有管材壁厚自动测量机构，在修磨前，可先对管材壁厚进行检测，检测结果反馈至磨头机构，再有磨头机构根据检测结果对管材进行修磨，最后使管材整体壁厚均匀，为下一步的轧制提供了良好的条件。所述上料机构(A)和下料机构(B)的结构相同，该上料机构和下料机构均包括底座⑶和设置在底座(3)上的多个“V”形托轮(4)，所述“V”形托轮(4)沿底座(3)的长度方向布置，多个该“V”形托轮(4)由连接轴(57)同轴串连，且该连接轴(57)由安装在底座(3)上的送料电机(58)驱动；所述底座(3)上还设置有多个沿底座(3)长度方向并排布置的堆料架(5)，多个该堆料架(5)靠近“V”形托轮(4)的一端均铰接在底座(3)，且该堆料架(5)远离“V”形托轮(4)的一端下方连接有升降杆￠)，所述升降杆(6)竖向穿设在底座
(3)上，该升降杆(6)上螺纹连接有升降手柄(7)，且该升降手柄(7)安装在底座(3)上；所述底座(3)上还安装有横管(9)，该横管(9)沿底座(3)长度方向布置，且该横管(9)通过轴承座(10)安装在底座(3)上；在所述横管(9)上并排固套有多个上料爪(8)，每个该上料爪(8)与每个堆料架(5)和“V”形托轮(4)错开布置，且每个该上料爪(8) —端均位于两个“V”形托轮(4)之间，另一端均位于两个堆料架(5)之间；所述横管(9)上还连接有杠杆(12)，该杠杆(12)的一端固套在横管(9)上，另一端与翻料气缸(11)的活塞杆顶端相铰接，所述翻料气缸(11)下端安装在底座⑶上，该翻料气缸(11)的活塞杆竖向布置。在使用时，将工件堆放在上料机构的堆料架上，通过转动堆料架下的升降手柄来调整升降杆的高低，从而调整堆料架的倾斜角度，使工件堆积在堆料架上靠近“V”形托轮的一端且倚靠在上料爪上，然后驱动翻料气缸的活塞下移使工件滑动到上料爪上，再驱动翻料气缸的活塞上移，由于上料爪的中部铰接，工件可以沿上料爪的上表面滑动到“V”形托轮上，“V”形托轮由送料电机带动连接轴转动旋转起来，旋转起来的“V”形托轮带动工件向床身方向运动。最后当工件离开上料机构后，上料爪恢复到原来的位置，“V”形托轮停止运动。当工作完毕后，工件先到达下料机构的“V”形托轮上，然后再通过上料爪的运动移动到堆料架上。所述辅助托轮机构(D)包括送料机构(Dl)和托轮机构(D2)，该送料机构(Dl)包括设置在床身⑴上的多个“V”形托轮(4)，所述“V”形托轮(4)沿床身⑴的长度方向布置，多个该“V”形托轮(4)之间由中间轴同轴相连，且该中间轴与连接轴(57)同轴相连；所述托轮机构包括两根导柱(13)，两根该导柱(13)均固定在床身(I)上，且两根导柱(13)分别位于床身(I)长度方向的两端，两根导柱(13)上均活套有升降台(14)，两个所述升降台
(14)之间共同连接有横梁(15)，该横梁(15)上沿长度方向并排安装有多个托轮组件(G)，该托轮组件(G)位于磨头机构的下方；所述横梁(15)的下方还设置有升降气缸(16)，所述升降气缸(16)安装在床 身(I)上，该升降气缸(16)的活塞杆竖向朝上与托轮组件(G)固定相连。初始状态时，多个托轮机构的托轮组件之间的连线位于送料机构的“V”形托轮下方，工件从上料机构转移到床身上的“V”形托轮上，当工件移动到指定位置时，升降气缸向上托起横梁，从而带动横梁上的托轮组件上移，然后使托轮组件托起工件上移，最后使工件固定在指定位置。所述托轮组件(G)包括抱箍(18)，该抱箍(18)箍在横梁(15)上，且该抱箍(18)的一侧具有两个竖向设置且相互平行的安装耳(47)，两个所述安装耳(47)之间固定连接有下连接板(47a)，在两个所述安装耳(47)之间还安装有托轮座(48)，该托轮座(48)包括两块平行的安装板(48a)以及安装在两块安装板(48a)之间的上连接板(48b)，所述上连接板(48b)位于安装板(48a)的一端端头处，该上连接板(48b)放置在下连接板(47a)上，在所述两块安装板(48a)的另一端共同安装有托轮组(49)，该两块平行安装板(48a)的中部和两个安装耳(47)上共同贯穿设置有铰轴(50)，且该铰轴(50)位于托轮组(49)和上连接板(48b)之间；在所述下连接板(47a)和上连接板(48b)上共同竖向贯穿设置有螺杆(51)，该螺杆(51)的下端伸出下连接板(47a)下方由螺母锁死，该螺杆(51)的顶部螺纹连接有压紧螺母(52)，且在该螺杆(51)的中部装有压缩弹簧(53)，所述压缩弹簧(53)的下端抵接在上连接板(48b)上，该压缩弹簧(53)的上端抵接在压紧螺母(52)的下表面上。当加工长度非常长的工件时，为了避免在加工过程中工件出现弯曲变形，加工时需要由托轮组件支承工件以防止工件因受力发生弯曲变形，同时托轮通过弹簧压缩成为浮动式结构，以避免工件出现过定位。当工件过定位时，磨头机构向下压工件，从而使得托轮座装有托轮组的一端下移，由于托轮座是铰接在抱箍上，托轮座的另一端就向上压缩弹簧。当磨头机构没有施加向下的压力时，压缩弹簧向下压托轮座，使托轮座固定。所述横梁(15)的两端活套在两个升降台(14)内，该横梁(15)两端的下方均竖向固定连接定位板(56)，两个所述定位板(56)的同一侧均设置有旋转手柄(55)，该旋转手柄
(55)的柄部为圆盘状，该旋转手柄(55)的端部抵接在定位板(56)上，且该旋转手柄(55)安装在安装块(54)上，每个升降台(14)下部固定有一个安装块(54)。采用这种结构可以预先调节托轮组件的倾斜角度，以满足加工要求。所述定位夹紧机构(E)包括工件旋转电机(18)和夹紧气缸(19)，该工件旋转电机
(18)的中心线和夹紧气缸(19)的中心线位于同一条直线上，且该工件旋转电机(18)的中心线和夹紧气缸(19)的中心线位于送料机构(Dl)的正上方，所述工件旋转电机(18)的输出端端头和夹紧气缸(19)的活塞端端头相向布置，在工件旋转电机(18)的输出端端头安装有锥形旋转顶尖(20)，夹紧气缸(19)的活塞端端头安装有锥形夹紧顶尖(21)。当由辅助托轮机构把工件上升到合适的位置后，锥形夹紧顶尖在夹紧气缸的推力作用下推动工件向锥形旋转顶尖靠近，最后实现夹紧工件的效果，夹紧后的工件可以在工件旋转电机的作用下沿工件的轴心实现旋转运动进行加工。所述工件旋转 电机(18)固定连接在床身(I)上，所述夹紧气缸(19)安装在床身
(I)与丝杆螺母(22)固定相连，该丝杆螺母(22)螺纹连接在丝杆(23)上，所述丝杆(23)安装在床身(I)上，该丝杆(23)的一端与驱动电机(24)相连。为了满足不同长度的工件的加工需求，夹紧气缸可沿丝杆方向做平移运动。所述磨头机构(C)包括滑车(25)，该滑车(25)安装在直线导轨(2)上，在所述滑车(25)上固定连接有伺服电机(26)，该伺服电机(26)的输出端与减速机(27)的输入端相连，该减速机(27)的输出轴竖直向下伸出滑车(25)的下表面，所述减速机(27)的输出轴位于滑车(25)下表面的下端固套有齿轮(28)，该齿轮(28)与齿条(29)相啮合，所述齿条
(29)沿直线导轨(2)方向布置在床身(I)上；在所述滑车(25)上还竖向设置有立柱(59)，该立柱(59)的顶端水平连接有底板(63)，且在该底板￠3)上安装有电机(60)，所述立柱(59)上还安装有砂带磨头，所述砂带磨头包括第一同步轮(65)、第二同步轮(66)、第三同步轮￠7)和压紧轮(68)，所述第一同步轮￠5)通过第一同步带￠9)与电机￠0)的输出轴相连；所述第一同步轮￠5)固套在传动轴(70)的一端，该传动轴(70)的另一端固套有第二同步轮(66)，且该传动轴(70)的中部活套在磨头机构支座(71)内，所述磨头机构支座(71)固定连接在立柱(59)上，且该磨头机构支座(71)位于底板(63)的下方；所述第二同步轮￠6)通过第二同步带(72)与第三同步轮(67)相连，在第二同步轮￠6)和第三同步轮(67)的四周设置有盖板(73)，该盖板(73)的一侧固定连接有回转套(74)，所述回转套(74)活套在磨头机构支座(71)内，该回转套(74)内活套有传动轴(70)，所述盖板(73)的上表面与弹簧支撑机构(75)的下端和浮动恒压抬刀机构(76)的下端相连，所述弹簧支撑机构(75)和浮动恒压抬刀机构(76)均固定连接在底板￠3)上，所述第三同步轮￠7)固套在主轴(73)上，该主轴(73)活套在盖板(73)上，且该主轴(73)的一端从盖板(73)的一侧伸出，在主轴(73)伸出盖板(73)的部分固套有砂带轮(77);所述第二同步带(72)上安装有同步带张紧机构(78)，该同步带张紧机构(78)包括压轮(78a)和压轮支撑装置(78b)，所述压轮(78a)压在第二同步带(72)上，该压轮支撑装置(78b)固定连接在盖板(73)上，所述盖板(73)的一侧还固定连接有张紧机构(79)，该张紧机构(79)与砂带轮(77)位于盖板(73)的同一侧，所述张紧机构(79)与砂带轮(77)上共同缠绕有砂带(80);在所述底板(63)的底部还安装有防水壳(81)，该防水壳(81)的上端固定连接在底板￠3)上，该防水壳(81)的下端向立柱(59)方向倾斜且与立柱(59)的下端相连，所述防水壳(81)的侧板上安装有壁厚测量机构(F)。在加工时，伺服电机通过减速机带动齿轮旋转，齿轮与安装在床身上的齿条啮合并带动滑车水平移动，从而使安装在滑车上的磨头机构沿工件方向水平移动。所述盖板的两端能够以回转套为铰轴支点上下移动，从而可以使砂带轮可以上下移动，所述弹簧支撑机构可以支撑盖板使其不会往下掉落，浮动恒压抬刀机构则使盖板始终有一个向下的力，从而使砂带轮轮始终具备一个向下的力，最终使得压紧轮不会因为与工件的接触而上浮，砂带对工件的磨削始终具备一定的磨削力。并且，同步带张紧机构保持了第二同步带的张紧力，在加工时，电机通过第一同步带带动第一同步轮旋转，由于第一同步轮与第二同步轮同轴相连，第一同步轮就带动第二同步轮同步旋转，再由第二同步轮通过第二同步带带动第三同步轮旋转，由于第三同步轮与压紧轮同轴相连，第三同步轮就带动砂带轮同步旋转，砂带轮上的砂带接触工件，对工件进行加工。所述壁厚测量机构(F)包括滑座(31)，该滑座(31)为矩形平板结构，且该滑座
(31)通过四颗矩形分布的螺栓固定在防水板￠4)上，在所述滑座(31)上开有滑槽，在滑槽内安装有与该滑槽与相适应的滑板(32)，所述滑板(32)由压板(42)限位，该压板(42)与滑座(31)相固定，在所述滑板(32)内还安装有螺母，该螺母与手柄(43)的杆部螺纹配合，所述手柄(43)可转动地安装在滑座(31)上；所述滑板(32)与滑杆座(33)相固定，在滑杆座(33)中通过滑动轴承(34)支承有滑杆(35)，该滑杆(35)的上端与气缸(36)的活塞杆相固定，气缸(36)安装于滑杆座(33)的顶部，滑杆(35)的下端与双铰链座(37)的顶部相固定，所述双铰链座(37)的底部与连接架(38)铰接，该连接架(38)与探头支撑壳体(39)的上端固定，所述探头支撑壳体(39)的内腔(39a)的上端为扩口，该扩口中装有封盖组件，且封盖组件中穿设有调节杆(44)，该调节杆(44)与封盖组件螺纹配合，且调节杆(44)的下端安装超声波探头(40)，所述探头支撑壳体(39)下端与尼龙块(41)相连，该尼龙块(41)的中心孔(41a)与探头支撑壳体(39)的内腔(39a)连通，并且尼龙块(41)的底部设有圆弧形的通槽(41b)，尼龙块(41)的中心孔(41a)的下孔口在该通槽(41b)的槽底；在所述探头支撑壳体(39)的中部开有一个进液口，探头支撑壳体(39)的上部开有多个出液口，所述进液口和出液口均与探头支撑壳体(39)的内腔(39a)相通。采用这种结构，滑座通过螺栓固定于磨头机构上，气缸的活塞杆能够带动滑杆向下移动，使悬挂安装在双铰链座的各部件随滑杆一起下移，直至尼龙块底部的圆弧形通槽抵接在管材上，并且尼龙块中心孔的下孔口由管材密封。同时转动手柄的柄部即可带动滑板沿滑座平移，能够按需要在前后方向调整超声波探头的位置。为了保证每次检测时探头的位置正确，要求机构有自适应的能力，因而在该机构中采用了一个双铰链座，从而保证探头在与管材轴线平行方向以及水平垂直方向能灵活转动，以保证每次 气缸动作驱动尼龙块落下压在管材上时，两者的相对位置始终正确。由于超声波在空气中发散严重，故在测量时，探头与管材之间应当充满耦合剂，以排除空气(通常采用水作为耦合剂)。由于水中声速是管材中的1/3，声波从水中入射管件时，产生折射后波束变宽，为了提高检测灵敏度，故采用聚焦探头，探头频率为5MHZ，直径为5in。通过转动调节杆，可以带动超声波探头在上下方向移动，以方便测量前的调试工作。检测时，耦合剂从探头支撑壳体中间部分的进液口流入，从壳体靠近上部均布的多个出液口流出，这样使得超声波探头始终浸在耦合剂中，从而很好地与空气隔绝。这种结构使得探头不直接与工件接触，从而不仅适宜检测表面光滑的工件，也适宜表面粗糙的工件的壁厚测量。由于不与工件接触，因而检测时不会磨损探头，且易于实现自动化检测。本结构测量精度高，稳定性和可靠性好，不仅操作简单、方便，而且经济实用、测量效率高，其测量结果通过与机床数控系统通信，能指导其后的管件壁厚精确修磨，以保证管件壁厚的均匀性。为了方便尼龙块安装，一方面使尼龙块安装牢靠，另一方面避免尼龙块与探头支撑壳体之间发生耦合剂泄露，所述尼龙块(41)的中心孔(41a)为上大下小的台阶孔，该台阶孔的大直径段将探头支撑壳体(39)的下端套入，并通过径向上穿设的螺钉与探头支撑壳体上开设的环槽的连接使二者相连，连接后尼龙块(41)能绕探头支撑壳体(39)转动。在所述尼龙块(41)底部的通槽(41b)内嵌装有密封硅胶条(45)，该密封硅胶条(45)环绕在尼龙块中心孔(41a)下孔口的外围。所述密封硅胶条(45)为方形，该密封硅胶条(45)的断面为菱形。在所述密封硅胶条(45)的两侧对称设置有砂带(46)，该砂带(46)为圆弧形，并固定在尼龙块(41)底部的通槽(41b)内。以上结构使得尼龙块具有良好的密封效果，很好地实现了检测时超声波探头与空气隔绝，保证了检测的精度。尼龙块采用硅胶条作为密封材料，通过粘接的方式粘接在尼龙块上，硅胶密封条在尼龙块上独特的布置方式使得硅胶条寿命大大提高，并且由于硅胶条有一定的伸缩性，从而保证了当管件实际外径与外径理论值存在一定偏差时，超声波探头仍能良好地与空气隔绝。同时密封硅胶条伸出尼龙块部分的形状为三角形，当密封硅胶条磨损后，伸出部分形状仍为三角形，这样既保证了密封效果，同时还耐磨。采用砂带的作用是防止尼龙块与管件直接接触，从而保证尼龙块不磨损，砂带磨损后可进行更换。尼龙块与密封硅胶条以及砂带一起组成耦合剂密封块，通过更换不同尺寸的耦合剂密封块可以实现不同外径工件的壁厚测量。有益效果:本实用新型能够通过管材壁厚自动测量机构在加工前对工件进行检测，得到工件壁厚值超出规定偏差的部分，而且测量精度和效率高，稳定性和可靠性好，然后通过磨头机构的轴向移动，及工件的旋转运动完成对壁厚的修磨。该机床能够自动地完成工件壁厚的检测及修磨，有效地提高了管材壁厚的修磨精度和加工效率。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为图1中上料机构和下料机构的结构示意图。图3为图2的俯视图。图4为图3的b_b视图。图5为图1中托轮机构的结构示意图。图6为图5的a-a视图。
图7为图6中托轮组件的结构示意图。[0024]图8为图1中辅助托轮机构和定位夹紧机构的结构示意图。图9为图8的俯视图。图10为图11中磨头机构和管材壁厚自动测量机构的结构示意图。图11为图10中砂带磨头去掉压紧轮和张紧机构的结构视图。图12为图10中砂带磨头去掉电机、弹簧支撑机构和浮动恒压抬刀机构的俯视半剖图。 图13为图1中管材壁厚自动测量机构的结构示意图。图14为图13的左视图。图15为尼龙块以及密封硅胶条、砂带的结构示意图。图16为图15的左视图。图17为图15的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1、图5、图6、图7所示，在床身I上沿长度方向安装有直线导轨2和辅助托轮机构D，所述辅助托轮机构D包括送料机构Dl和托轮机构D2，该送料机构Dl包括设置在床身I上的多个“V”形托轮4，所述“V”形托轮4沿床身I的长度方向布置，多个该“V”形托轮4之间由中间轴同轴串连，。所述托轮机构D2包括两根导柱13，两根该导柱13均固定在床身I上，且两根导柱13分别位于床身I长度方向的两端，两根导柱13上均活套有升降台14，两个所述升降台14之间共同连接有横梁15，该横梁15上沿长度方向并排安装有多个托轮组件G，且该托轮组件G位于磨头机构的下方；所述横梁15的下方还设置有升降气缸16，所述升降气缸16安装在床身I上，该升降气缸16的活塞杆竖向朝上与托轮组件G固定相连。所述托轮组件G包括抱箍18,该抱箍18箍在横梁15上,且该抱箍18的一侧具有两个竖向设置且相互平行的安装耳47，两个所述安装耳47之间固定连接有下连接板47a，在两个所述安装耳47之间还安装有托轮座48，该托轮座48包括两块平行的安装板48a以及安装在两块安装板48a之间的上连接板48b,所述上连接板48b位于安装板48a的一端端头处，该上连接板48b放置在下连接板47a上，在所述两块安装板48a的另一端共同安装有托轮组49，该两块平行安装板48a的中部和两个安装耳47上共同贯穿设置有铰轴50，且该铰轴50位于托轮组49和上连接板48b之间；在所述下连接板47a和上连接板48b上共同竖向贯穿设置有螺杆51，该螺杆51的下端伸出下连接板47a下方由螺母锁死，该螺杆51的顶部螺纹连接有压紧螺母52，且在该螺杆51的中部装有压缩弹簧53，所述压缩弹簧53的下端抵接在上连接板48b上，该压缩弹簧53的上端抵接在压紧螺母52的下表面上。所述横梁15的两端活套在两个升降台14内，该横梁15两端的下方均竖向固定连接定位板56，两个所述定位板56的同一侧均设置有旋转手柄55，该旋转手柄55的柄部为圆盘状，该旋转手柄55的端部抵接在定位板56上,且该旋转手柄55安装在安装块54上,每个升降台14下部固定有一个安装块54。如图1、图2、图3和图4所示，在所述床身I的两端分别设置有上料机构A和下料机构B，所述上料机构A和下料机构B的结构相同，该上料机构和下料机构均包括底座3和设置在底座3上的多个“V”形托轮4，所述“V”形托轮4沿底座3的长度方向布置，且底座3上“V”形托轮4的水平高度与床身I上“V”形托轮4的水平高度相当。底座3上的多个“V”形托轮4由连接轴57同轴串连，该连接轴57与床身上的中间轴同轴串连，且该连接轴57由安装在底座3上的送料电机58驱动。所述底座3上还设置有多个沿底座3长度方向并排布置的堆料架5，多个该堆料架5靠近“V”形托轮4的一端均铰接在底座3，且该堆料架5远离“V”形托轮4的一端下方均连接有升降杆6，所述升降杆6竖向穿设在底座3上，该升降杆6上螺纹连接有升降手柄7，且该升降手柄7安装在底座3上；所述底座3上还安装有横管9，该横管9沿底座3长度方向布置，且该横管9通过轴承座10安装在底座3上；在所述横管9上并排固套有多个上料爪8，每个该上料爪8与每个堆料架5和“V”形托轮4错开布置，且每个该上料爪8 —端均位于两个“V”形托轮4之间，另一端均位于两个堆料架5之间；所述横管9上还连接有杠杆12,该杠杆12的一端固套在横管9上,另一端与翻料气缸11的活塞杆顶端相铰接，所述翻料气缸11下端安装在底座3上，该翻料气缸11的活塞杆竖向布置。由图1、图8、图9可知，在床身I上安装有定位夹紧机构E所述定位夹紧机构E包括工件旋转电机18和夹紧气缸19，该工件旋转电机18固定连接在床身I上，夹紧气缸19安装在床身1，所述夹紧气缸19与丝杆螺母22固定相连，该丝杆螺母22螺纹连接在丝杆23上，所述丝杆23安装在床身I上，该丝杆23的一端与驱动电机24相连。所述工件旋转电机18的中心线和夹紧气缸19的中心线位于同一条直线上，该工件旋转电机18的中心线和夹紧气缸19的中心线位于送料机构Dl的正上方,所述工件旋转电机18的输出端端头和夹紧气缸19的活塞端端头相向布置，在工件旋转电机18的输出端端头安装有锥形旋转顶尖20，夹紧气缸19的活塞端端头安装有锥形夹紧顶尖21。如图1、图10、图11和图12进一步可知，在直线导轨2上设置有磨头机构C，所述磨头机构C包括滑车25，该滑车25安装在直线导轨2上，在所述滑车25上固定连接有伺服电机26,该伺服电机26的输出端与减速机27的输入端相连,该减速机27的输出轴竖直向下伸出滑车25的下表面，所述减速机27的输出轴位于滑车25下表面的下端固套有齿轮28，该齿轮28与齿条29相啮合，所述齿条29沿直线导轨2方向布置在床身I上；在所述滑车25上还竖向设置有立柱59，该立柱59的顶端水平连接有底板63，且在该底板63上安装有电机60，所述立柱59上还安装有砂带磨头，所述砂带磨头包括第一同步轮65、第二同步轮66、第三同步轮67和压紧轮68，所述第一同步轮65通过第一同步带69与电机60的输出轴相连；所述第一同步轮65固套在传动轴70的一端，该传动轴70的另一端固套有第二同步轮66，且该传动轴70的中部活套在磨头机构支座71内，所述磨头机构支座71固定连接在立柱59上，且该磨头机构支座71位于底板63的下方；所述第二同步轮66通过第二同步带72与第三同步轮67相连，在第二同步轮66和第三同步轮67的四周设置有盖板73，该盖板73的一侧固定连接有回转套74，所述回转套74活套在磨头机构支座71内，该回转套74内活套有传动轴70，所述盖板73的上表面与弹簧支撑机构75的下端和浮动恒压抬刀机构76的下端相连,所述弹簧支撑机构75和浮动恒压抬刀机构76均固定连接在底板63上，所述第三同步轮67固套在主轴73上，该主轴73活套在盖板73上，且该主轴73的一端从盖板73的一侧伸出，在主轴73伸出盖板73的部分固套有砂带轮77 ;所述第二同步带72上安装有同步带张紧机构78，该同步带张紧机构78包括压轮78a和压轮支撑装置78b，所述压轮78a压在第二同 步带72上，该压轮支撑装置78b固定连接在盖板73上，所述盖板73的一侧还固定连接有张紧机构79，该张紧机构79与砂带轮77位于盖板73的同一侧，所述张紧机构79与砂带轮77上共同缠绕有砂带80 ;在所述底板63的底部还安装有防水壳81，该防水壳81的上端固定连接在底板63上，该防水壳81的下端向立柱59方向倾斜且与立柱59的下端相连，所述防水壳81的侧板上安装有壁厚测量机构F。由图1、图13、图14、图15、图16和图17进一步可知，所述壁厚测量机构F包括滑座31，该滑座31为矩形平板结构，且该滑座31通过四颗矩形分布的螺栓固定在防水板64上，在所述滑座31上开有滑槽，在滑槽内安装有与该滑槽与相适应的滑板32，所述滑板32由压板42限位，该压板42与滑座31固定连接，在所述滑板32内还安装有螺母，该螺母与手柄43的杆部螺纹配合，所述手柄43可转动地安装在滑座31上；所述滑板32与滑杆座33相固定，在滑杆座33中通过滑动轴承34支承有滑杆35，该滑杆35的上端与气缸36的活塞杆相固定，气缸36安装于滑杆座33的顶部，滑杆35的下端与双铰链座37的顶部固定连接，所述双铰链座37的底部与连接架38铰接，该连接架38与探头支撑壳体39的上端固定，所述探头支撑壳体39的内腔39a的上端为扩口，该扩口中装有封盖组件，且封盖组件中穿设有调节杆44，该调节杆44与封盖组件螺纹配合，且调节杆44的下端安装超声波探头40，所述探头支撑壳体39下端与尼龙块41相连，该尼龙块41的中心孔41a与探头支撑壳体39的内腔39a连通，并且尼龙块41的底部设有圆弧形的通槽41b，尼龙块41的中心孔41a的下孔口在该通槽41b的槽底；在所述探头支撑壳体39的中部开有一个进液口，探头支撑壳体39的上部开有多个出液口，所述进液口和出液口均与探头支撑壳体39的内腔39a相通。所述尼龙块41的中心孔41a为上大下小的台阶孔，该台阶孔的大直径段将探头支撑壳体39的下端套入，并通过径向上穿设的螺钉与探头支撑壳体上开设的环槽的连接使二者相连，连接后尼龙块41能绕探头支撑壳体39转动。在所述尼龙块41底部的通槽41b内嵌装有密封娃胶条45,该密封娃胶条45环绕在尼龙块中心孔41a下孔口的外围。所述密封娃胶条45为方形，该密封硅胶条45的断面为菱形。在所述密封硅胶条45的两侧对称设置有砂带46,该砂带46为圆弧形,并固定在尼龙块41底部的通槽41b内。本实用新型的工作 原理如下:先将工件堆放在上料机构A的堆料架5上，通过转动堆料架5下的升降手柄7来调整升降杆6的高低，从而调整堆料架5的倾斜角度，使工件堆积在堆料架5上靠近“V”形托轮4的一端且倚靠在上料爪8上，然后驱动翻料气缸11的活塞下移使工件滑动到上料爪8上，再驱动翻料气缸11的活塞上移，由于上料爪8的中部铰接，工件可以沿上料爪8的上表面滑动到“V”形托轮4上，“V”形托轮4由送料电机58带动连接轴57转动旋转起来，旋转起来的“V”形托轮4带动工件向床身I方向运动。最后当工件离开上料机构A后，上料爪8恢复到原来的位置，“V”形托轮4停止运动。工件从上料机构A转移到床身上I的“V”形托轮4上，床身I上的“V”形托轮4通过中间轴串联，而中间轴与连接轴57同轴相连，所以床身I上的“V”形托轮4也由送料电机58带动转动。当工件移动到指定位置时，托轮机构D2的升降气缸16向上托起横梁15，横梁15两端的升降台14以导柱13为导向向上移动，从而带动横梁15上的托轮组件G上移，然后使托轮组件G托起工件上移，最后使工件固定在指定位置。然后驱动电机24带动丝杆23旋转，丝杆23上连接的丝杆螺母22带动夹紧气缸19做水平移动，而锥形夹紧顶尖21在夹紧气缸19的推力作用下推动工件向锥形旋转顶尖20方向靠近，最后通过锥形夹紧顶尖21和锥形旋转顶尖20实现夹紧工件的效果，夹紧后的工件可以在工件旋转电机18的作用下沿工件的轴心实现旋转运动。当工件到达加工位置以后，电机26通过减速机27带动齿轮28旋转，齿轮28与安装在床身上的齿条29啮合并带动滑车水平移动，从而使安装在滑车上的砂带轮机构62和壁厚测量机构F到达工件的初始加工位置。此时首先进行工件的外表面抛光，即采用磨头机构C进刀，砂带轮机构62以一定的浮动压力与工件接触后，在工件的旋转同时，磨头机构C以一定的速度开始轴向移动，从而实现整根管材的外表面抛光。抛光完毕后，在工件上沿其轴向等间距的设定若干横截面，在每个横截面等角度间距设定若干检测点；横截面和检测点的数目根据实际需要确定，并可以根据需要进行改变。转动手柄43，使滑板32在滑座31上滑动，以调整尼龙块41在前后方向的位置，使工件的竖直中心平面与尼龙块41底部通槽41b的竖直中心平面尽量重合，工件第一个横截面的第一个检测点基本位于尼龙块41的正下方。驱动气缸36动作，使气缸36的活塞杆带动滑杆35向下移动，悬挂安装在双铰链座37上的各部件随滑杆35 —起下移，直至尼龙块41底部的圆弧形通槽41b抵接在工件上，两者紧密贴合。通过进液口向探头支撑壳体39的内腔39a中注入耦合剂，使超声波探头40完全淹没在耦合剂中，工件的部分管壁也浸入耦合剂中，多余耦合剂从出液口流出探头支撑壳体39外。该耦合剂优选为水。再控制超声波探头40发射超声波信号进行壁厚测量，信号处理由超声波板卡以及数控系统完成。超声波信号的处理方式为现有技术，在此不作赘述。最后通过工件旋转电机18使工件转过一定角度，使尼龙块41底部的圆弧形通槽41b抵接在同一横截面的下一个检测点上。重复以上对同一横截面上的检测步骤，直至同一横截面上的所有检测点完成壁厚测量，再通过气缸36将尼龙块41抬起，使尼龙块41移动到工件轴向的下一横截面的第一个检测点，然后重复所有检测步骤，直至所有横截面的壁厚测量完成。工件经过壁厚检测后，得到各个截面的壁厚数据。壁厚数据传递给控制电机经过处理，程序控制部分为现有技术，在此不作赘述。得到壁厚值超出规定偏差的部分后，把壁厚值超出规定偏差的部分命名为“壁厚值过大处”，生成的壁厚修磨程序就是磨削“壁厚值过大处”。生成壁厚修磨程序后，电机26通过减速机27带动齿轮28旋转，齿轮28与安装在床身上的齿条29啮合并带动滑车水平移动，然后在磨头机构C进刀的同时，工件旋转电机18把“壁厚值过大处”来回旋转于磨头机构C的磨削位置，从而使磨头机构C磨削掉“壁厚值过大处”的外表面，直到壁厚值达到规定的要求。修磨后的工件再进行壁厚检测，检测后若壁厚值达到规定的要求，则壁厚修磨完毕。若壁厚值未达到规定的要求，则再次生成修磨程序对壁厚进行自动修磨，直到壁厚值达到规定的要求。当加 工长度非常长的工件时，为了避免在加工过程中工件出现弯曲变形，加工时需要由托轮组件G支承工件以防止工件因受力发生弯曲变形，同时托轮组49通过弹簧53压缩成为浮动式结构，以避免工件出现过定位。当工件过定位时，磨头机构C向下压工件，从而使得托轮座48装有托轮组49的一端下移，由于托轮座48是铰接在抱箍18上，托轮座48的另一端就向上压缩弹簧53。当磨头机构C没有施加向下的压力时，压缩弹簧53向下压托轮座，使托轮座48固定。当工件加工完毕后，托轮机构D2的升降气缸16向下拉动横梁15，横梁15两端的升降台14以导柱13为导向向下移动，从而带动横梁15上的托轮组件G下移，然后使托轮组件G托起工件下移，最后使工件放置在床身I的“V”形托轮4上，最后通过“V”形托轮4的滚动，工件移动到下料机构B的“V”形托轮4上。工件从下料机构B的“V”形托轮4移动到下料机构B的堆料架5上的方式与上料机构A相同，在此不作赘述。[0042]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进如改变表架和基准柱的数量等，均应包含在本实用新型的保护`范围之内。
权利要求1.一种管材壁厚外圆砂带修磨机床，包括床身(I)以及安装在床身(I)上的直线导轨(2)，在所述直线导轨(2)上安装有磨头机构(C)，其特征在于:所述床身(I)的两端还分别设置有上料机构(A)和下料机构(B)，在所述磨头机构(C)的下方设置有辅助托轮机构(D)和定位夹紧机构(E)，该辅助托轮机构(D)和定位夹紧机构(E)均安装在床身(I)上，并且在所述磨头机构(C)上还安装有壁厚测量机构(F)。
2.根据权利要求1所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述上料机构(A)和下料机构(B)的结构相同，该上料机构和下料机构均包括底座(3)和设置在底座(3)上的多个“V”形托轮(4)，所述“V”形托轮(4)沿底座(3)的长度方向布置，多个该“V”形托轮⑷由连接轴(57)同轴串连，且该连接轴(57)由安装在底座(3)上的送料电机(58)驱动；所述底座(3)上还设置有多个沿底座(3)长度方向并排布置的堆料架(5)，多个该堆料架(5)靠近“V”形托轮⑷的一端均铰接在底座(3)，且该堆料架(5)远离“V”形托轮(4)的一端下方均连接有升降杆￠)，所述升降杆(6)竖向穿设在底座(3)上，该升降杆(6)上螺纹连接有升降手柄(7)，且该升降手柄(7)安装在底座(3)上；所述底座(3)上还安装有横管(9)，该横管(9)沿底座(3)长度方向布置，且该横管(9)通过轴承座(10)安装在底座(3)上；在所述横管(9)上并排固套有多个上料爪(8)，每个该上料爪(8)与每个堆料架(5)和“V”形托轮⑷错开布置，且每个该上料爪⑶一端均位于两个“V”形托轮⑷之间，另一端均位于两个堆料架(5)之间；所述横管(9)上还连接有杠杆(12)，该杠杆(12)的一端固套在横管(9)上，另一端与翻料气缸(11)的活塞杆顶端相铰接，所述翻料气缸(11)下端安装在底座(3)上，该翻料气缸(11)的活塞杆竖向布置。
3.根据权利要求1所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述辅助托轮机构(D)包括送料机构(Dl)和托轮机构(D2)，该送料机构包括设置在床身(I)上的多个“V”形托轮(4)，所述“V”形托轮(4)沿床身⑴的长度方向布置，多个该“V”形托轮(4)之间由中间轴同轴串连，且该中间轴与连接轴(57)同轴相连；所述托轮机构包括两根导柱(13)，两根该导柱(13)均固定在床身⑴上，且两根导柱(13)分别位于床身⑴长度方向的两端，两根导柱(13)上均活套有升降台(14)，两个所述升降台(14)之间共同连接有横梁(15)，该横梁(15)上沿长度方向并排安装有多个托轮组件(G)，且该托轮组件(G)位于磨头机构的下方；所述横梁(15)的下方还设置有升降气缸(16)，所述升降气缸(16)安装在床身(I)上，该升降气缸(16)的活塞杆竖向朝上与托轮组件(G)固定相连。
4.根据权利要求3所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述托轮组件(G)包括抱箍(18)，该抱箍(18)箍在横梁(15)上，且该抱箍(18)的一侧具有两个竖向设置且相互平行的安装耳(47)，两个所述安装耳(47)之间固定连接有下连接板(47a)，在两个所述安装耳(47)之间还安装有托轮座(48)，该托轮座(48)包括两块平行的安装板(48a)以及安装在两块安装板(48a)之间的上连接板(48b)，所述上连接板(48b)位于安装板(48a)的一端端头处，该上 连接板(48b)放置在下连接板(47a)上，在所述两块安装板(48a)的另一端共同安装有托轮组(49)，该两块平行安装板(48a)的中部和两个安装耳(47)上共同贯穿设置有铰轴(50)，且该铰轴(50)位于托轮组(49)和上连接板(48b)之间；在所述下连接板(47a)和上连接板(48b)上共同竖向贯穿设置有螺杆(51)，该螺杆(51)的下端伸出下连接板(47a)下方由螺母锁死，该螺杆(51)的顶部螺纹连接有压紧螺母(52)，且在该螺杆(51)的中部装有压缩弹簧(53)，所述压缩弹簧(53)的下端抵接在上连接板(48b)上，该压缩弹簧(53)的上端抵接在压紧螺母(52)的下表面上。
5.根据权利要求3或4所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述横梁(15)的两端活套在两个升降台(14)内，该横梁(15)两端的下方均竖向固定连接定位板(56)，两个所述定位板(56)的同一侧均设置有旋转手柄(55)，该旋转手柄(55)的柄部为圆盘状，该旋转手柄(55)的端部抵接在定位板(56)上，且该旋转手柄(55)安装在安装块(54)上，每个升降台(14)下部固定有一个安装块(54)。
6.根据权利要求1所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述定位夹紧机构(E)包括工件旋转电机(18)和夹紧气缸(19)，该工件旋转电机(18)的中心线和夹紧气缸(19)的中心线位于同一条直线上，且该工件旋转电机(18)的中心线和夹紧气缸(19)的中心线位于送料机构(Dl)的正上方，所述工件旋转电机(18)的输出端端头和夹紧气缸(19)的活塞端端头相向布置，在工件旋转电机(18)的输出端端头安装有锥形旋转顶尖(20)，夹紧气缸(19)的活塞端端头安装有锥形夹紧顶尖(21)。
7.根据权利要求6所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述工件旋转电机(18)固定连接在床身(I)上，所述夹紧气缸(19)安装在床身(I)，该夹紧气缸(19)与丝杆螺母(22)固定相连，该丝杆螺母(22)螺纹连接在丝杆(23)上，所述丝杆(23)安装在床身(I)上，该丝杆(23)的一端与驱动电机(24)相连。
8.根据权利要求1所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述磨头机构(C)包括滑车(25)，该滑车(25)安装在直线导轨(2)上，在所述滑车(25)上固定连接有伺服电机(26)，该伺服电机(26)的输出端与减速机(27)的输入端相连，该减速机(27)的输出轴竖直向下伸出滑车(2 5)的下表面，所述减速机(27)的输出轴位于滑车(25)下表面的下端固套有齿轮(28)，该齿轮(28)与齿条(29)相啮合，所述齿条(29)沿直线导轨(2)方向布置在床身(I)上；在所述滑车(25)上还竖向设置有立柱(59)，该立柱(59)的顶端水平连接有底板(63)，且在该底板(63)上安装有电机(60)，所述立柱(59)上还安装有砂带磨头，所述砂带磨头包括第一同步轮(65)、第二同步轮(66)、第三同步轮￠7)和压紧轮(68)，所述第一同步轮￠5)通过第一同步带￠9)与电机￠0)的输出轴相连；所述第一同步轮(65)固套在传动轴(70)的一端，该传动轴(70)的另一端固套有第二同步轮(66)，且该传动轴(70)的中部活套在磨头机构支座(71)内，所述磨头机构支座(71)固定连接在立柱(59)上，且该磨头机构支座(71)位于底板(63)的下方；所述第二同步轮(66)通过第二同步带(72)与第三同步轮￠7)相连，在第二同步轮￠6)和第三同步轮￠7)的四周设置有盖板(73)，该盖板(73)的一侧固定连接有回转套(74)，所述回转套(74)活套在磨头机构支座(71)内，该回转套(74)内活套有传动轴(70)，所述盖板(73)的上表面与弹簧支撑机构(75)的下端和浮动恒压抬刀机构(76)的下端相连，所述弹簧支撑机构(75)和浮动恒压抬刀机构(76)均固定连接在底板￠3)上，所述第三同步轮￠7)固套在主轴(73)上，该主轴(73)活套在盖板(73)上，且该主轴(73)的一端从盖板(73)的一侧伸出，在主轴(73)伸出盖板(73)的部分固套有砂带轮(77);所述第二同步带(72)上安装有同步带张紧机构(78)，该同步带张紧机构(78)包括压轮(78a)和压轮支撑装置(78b)，所述压轮(78a)压在第二同步带(72)上，该压轮支撑装置(78b)固定连接在盖板(73)上，所述盖板(73)的一侧还固定连接有张紧机构(79)，该张紧机构(79)与砂带轮(77)位于盖板(73)的同一侧，所述张紧机构(79)与砂带轮(77)上共同缠绕有砂带(80);在所述底板￠3)的底部还安装有防水壳(81)，该防水壳(81)的上端固定连接在底板￠3)上，该防水壳(81)的下端向立柱(59)方向倾斜且与立柱(59)的下端相连，所述防水壳(81)的侧板上安装有壁厚测量机构(F)。
9.根据权利要求1所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述壁厚测量机构(F)包括滑座(31)，该滑座(31)为矩形平板结构，且该滑座(31)通过四颗矩形分布的螺栓固定在防水板￠4)上，在所述滑座(31)上开有滑槽，在滑槽内安装有与该滑槽与相适应的滑板(32)，所述滑板(32)由压板(42)限位，该压板(42)与滑座(31)固定连接，在所述滑板(32)内还安装有螺母，该螺母与手柄(43)的杆部螺纹配合，所述手柄(43)可转动地安装在滑座(31)上；所述滑板(32)与滑杆座(33)相固定，在滑杆座(33)中通过滑动轴承(34)支承有滑杆(35)，该滑杆(35)的上端与气缸(36)的活塞杆相固定，气缸(36)安装于滑杆座(33)的顶部，滑杆(35)的下端与双铰链座(37)的顶部固定连接，所述双铰链座(37)的底部与连接架(38)铰接，该连接架(38)与探头支撑壳体(39)的上端固定，所述探头支撑壳体(39)的内腔(39a)的上端为扩口，该扩口中装有封盖组件，且封盖组件中穿设有调节杆(44)，该调节杆(44)与封盖组件螺纹配合，且调节杆(44)的下端安装超声波探头(40)，所述探头支撑壳体(39)下端与尼龙块(41)相连，该尼龙块(41)的中心孔(41a)与探头支撑壳体(39)的内腔(39a)连通，并且尼龙块(41)的底部设有圆弧形的通槽(41b)，尼龙块(41)的中心孔(41a)的下孔口在该通槽(41b)的槽底；在所述探头支撑壳体(39)的中部开有一个进液口，探头支撑壳体(39)的上部开有多个出液口，所述进液口和出液口均与探头支撑壳体(39)的内腔(39a)相通。
10.根据权利要求9所述的管材壁厚外圆砂带修磨机床，其特征在于:所述尼龙块(41)的中心孔(41a)为上大下小的台阶孔，该台阶孔的大直径段将探头支撑壳体(39)的下端套入，并通过径向上穿设的螺钉与探头支撑壳体上开设的环槽的连接使二者相连，连接后尼龙块(41)能绕探头支撑壳体(39)转动，在所述尼龙块(41)底部的通槽(41b)内嵌装有密封硅胶条(45)，该密 封硅胶条(45)环绕在尼龙块中心孔(41a)下孔口的外围。所述密封硅胶条(45)为方形，该密封硅胶条(45)的断面为菱形。在所述密封硅胶条(45)的两侧对称设置有砂带(46)，该砂带(46)为圆弧形，并固定在尼龙块(41)底部的通槽(41b)内。
专利摘要本实用新型公开了一种管材壁厚外圆砂带修磨机床，包括床身以及安装在床身上的直线导轨，在所述直线导轨上安装有磨头机构，其特征在于所述床身的两端还分别设置有上料机构和下料机构，在所述磨头机构的下方设置有辅助托轮机构和定位夹紧机构，该辅助托轮机构和定位夹紧机构均安装在床身上，并且在所述磨头机构上还安装有壁厚测量机构。本实用新型能够通过管材壁厚自动测量机构在加工前对工件进行检测，得到工件壁厚值超出规定偏差的部分，而且测量精度和效率高，稳定性和可靠性好，然后通过磨头机构的轴向移动，及工件的旋转运动完成对壁厚的修磨。该机床能够自动地完成工件壁厚的检测及修磨，有效地提高了管材壁厚的修磨精度和加工效率。
文档编号B24B49/02GK203092300SQ20132005433
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者黄云, 杨俊峰, 汤曹勇, 罗小龙 申请人:重庆大学, 重庆三磨海达磨床有限公司