一种管材用抛光机及其抛光方法与流程

本发明属于表面抛光领域，尤其是一种管材用抛光机及其抛光方法。

背景技术：

随着产品质量的提高和产品的升级，对抛光的要求也随之升高，在不锈钢管材的生产加工中，都需要进行抛光处理，尤其在化工、医药等领域对管材的粗糙度有着更为严格的要求。一方面，现有的抛光方式大多采用普通人工抛光或者半自动化抛光，需要使用者直接参与或者在一旁对抛光管材进行位置调整。而且，现有的半自动化抛光设备更多的是管材的内表面或外表面单一进行抛光，需要人工进行上下料，才能实现对管材的内外表面同时进行抛光，这无疑增加了工人的劳动强度。

另一方面，现有抛光设备中使用的内表面抛光设备中，在加工一下细、长管材时，由于抛杆长度过大，容易出现大幅度的晃动，刚性的抛头容易与管材内表面发生刚性碰撞，这样不仅不能均匀降低的摩擦度，甚至可能应为应力过于集中，反而提高管材内壁的粗糙度，降低产品质量。

技术实现要素：

发明目的：提供一种管材用抛光机及其抛光方法，以解决上述背景技术中所涉及的问题。

技术方案：一方面，一种管材用抛光机，包括：基础机构、进料机构、抛光机构和出料机构四部分。

基础机构，包括机架和设置在所述机架上方的加工台面，设置在所述机架内部的配电系统和PLC控制系统；

进料机构，包括设置在所述加工台面上的圆盘送料装置，设置在所述圆盘送料装置下方的管材滑动平台，分别设置在所述管材滑动平台的起始端和末尾端的两个直线推进机构；

抛光机构，设置在所述管材搬运轨道的一侧，且与所述推进机构相对齐；具体由分别与两个推进机构相对齐的外表面抛光装置和内表面抛光装置两部分组成；

出料机构，为设置在所述管材滑动平台下方的一个传输带。

在进一步实施过程中，所述圆盘送料装置包括：平行设置在所述机架上的两个支撑侧板，在两个支撑侧板之间倾斜设置的进料底板，通过横梁设置在所述进料底板的较低一侧的上方、且与所述底板之间留有预定距离的限位挡板，固定安装在所述限位挡板的一侧的送料转轴，固定安装在所述送料转轴上、且与所述进料底板的延长线穿过其圆心的多个送料圆盘，设置在所述送料圆盘的外边缘处、且与待加工管材形状大小相同的卡料凹槽，相间排列在所述送料圆盘上方、与所述送料圆盘外轮廓相适配、且通过横梁固定在两个支撑侧板上的弧形限位板，固定安装在所述进料底板上最低点处、且位于所述弧形限位板下方的一个梯形导板，以及通过皮带与所述送料转轴相连接的旋转电机。

在进一步实施过程中，所述管材滑动平台包括：设置在所述圆盘送料装置下端、且固定安装在所述加工平台上的支撑架，倾斜设置在所述支撑架上的滑动平台，固定安装在所述滑动台面较高一侧的支撑架的横梁上的升降气缸，与所述升降气缸输出轴相连接、通过固定导轨滑动安装在所述支撑架上的升降导板，固定安装在所述升降导板上、且与所述梯形导板对齐的多个楔形块，以及设置在所述管材滑动平台上较低的一侧的限位组件。

在进一步实施过程中，所述限位组件包括：转动安装在所述管材滑动平台上较低的一侧的限位转轴，固定连接在所述限位转轴两侧的两个限位块，设置在所述限位转轴中部的齿轮，与所述齿轮相啮合的齿条，通过滑动导轨滑动安装在所述管材滑动平台底部、且与所述齿条固定连接的第一滑动块，与所述第一滑动块相连接、且固定在所述管材滑动平台上的旋转气缸。

在进一步实施过程中，所述推进机构包括：固定安装在加工台面上的推进气缸，固定在所述加工台面上、且与所述推进气缸相对齐的直线导轨，通过轴承安装在所述直线导轨上、且与推进气缸的输出轴相连接的第二滑动块，与所述第二滑动块相连接的推动杆，以及设置在所述推动杆的另一端上的机械夹爪。

在进一步实施过程中，所述外表面抛光装置包括：设置在于所述管材滑动平台的起始端、且与推进机构对齐的抛光组件，位于抛光组件两侧的两个固定输送器，以及设置在所述两个固定输送器之间的转动辊筒；其中，所述抛光组件包括设置在所述加工台面上的两个通过调节手轮调节的直线运动模组，固定安装在所述直线运动模组上的滑动件上的两个同型号的第一伺服电机，与两个第一伺服电机输出轴相连接的旋转砂轮，以及设置在两个旋转砂轮上的保护罩；所述固定输送器包括上滑轮和下滑轮，下滑轮为定滑轮，并与小型电机相连接，上滑动为动滑轮，与电动调节轮相连接；转动辊筒由两个固定安装在所述加工台面上、且与待加工管材外表面相切、可自由转轴的辊筒。

在进一步实施过程中，所述内表面抛光装置包括：设置在所述机架上的第二伺服电机，与所述第二伺服电机通过皮带传动连接、且直径为待加工管材直径的1/5的内抛杆，安装在所述内抛杆上、且与所述待加工管材内径相匹配的多个抛头；设置在所述内抛杆下方、安装在所述加工台面上的V形夹具，设置在所述V形夹具上的固定件，以及所述V形夹具的底部设置有直线运动组件；其中，所述固定件为在竖直方向上由直线模组配合上下运动的夹具。

在进一步实施过程中，所述抛头使用砂皮制成，其形状为圆环形、多边形或十字形。

另一方面，一种管材用抛光机的抛光方法，包括如下步骤：

S1、通过传输带将切割完成的管材输送至圆盘送料装置的进来料底板上，大量待加工管材自由滚落至限位挡板处，管材只能单个依次进入限位挡板与送料圆盘之间预留空间处，在旋转电机带动下，送料圆盘转动，当送料圆盘中的卡料凹槽运动预留空间处时，管材自由滚动至卡槽内，在弧形限位板的配合下，管材沿着送料圆盘做圆周运动，至梯形导板处，沿着梯形导板的斜面落入管材滑动平台的升降导板上；

S2、在升降导板上的楔形块和支撑架的配合下，待加工管材水平放置楔形块上，此时，第一个推进机构中的推动气缸推动第二滑动块和推动杆至待加工管材的一端，机械夹爪将待加工管材夹持住，继续向前运动至外表面抛光机构处；

S3、当待加工管材运动至第一个固定输送器后，松开机械抓手，上滑轮下压对待加工管材进行限位，小型电机带动下滑轮转动，将待加工管材运输穿过转动辊筒，转动辊筒带动管材沿着轴线进行旋转，当待加工管材运动至旋转砂轮后，在两个第一伺服电机的带动下，以相反方向、相同转速下进行抛光，直至完全运输至另一端的固定输送器，并完成对待加工管材的抛光；

S4、两个第一伺服电机、固定输送器上的小型电机反转，继续进行反向上抛光；最后待加工管材并传输至机械抓手处，机械夹爪再次夹持待加工管材，并将待加工管材拉回至楔形块处，松开机械夹爪，水平放置；

S5、升降气缸推动升降导板相上运动至滑动平台处，待加工管材自由滑落至限位组件上的限位块处，与步骤S2相同，第二个推进机构中的推动气缸推动第二滑动块和推动杆至待加工管材的一端，机械夹爪将待加工管材夹持住，继续向前运动至内表面抛光机构处；

S6、当待加工管材运动至V形夹具时，且套装在内抛杆上，松开机械抓，并在固定组件的配合下固定，第二伺服电机带动多个抛头在待加工管材内部旋转抛光，同时，通过直线运动组件推动V形夹具和待加工管材在水平方向运动预定距离，然后重新回到起始位置，完成内抛光工序；

S7、机械夹爪再次夹持待加工管材，并将待加工管材拉回至限位组件处，松开机械夹爪，水平放置；然后旋转气缸推动第一滑动块和齿条在滑动导轨上运动，进而通过齿轮带动限位转轴和限位块旋转预定角度，至限位块与滑动平台平齐，待加工管材自由滑动，至传输带上，实现出料，通过传输带传送至下一工段进行加工。

有益效果：本发明涉及一种管材用抛光机及其抛光方法，相比现有技术而言，具有如下优点：

1、管材的上下料，由传输带、圆盘进料装置和管材滑动平台相配合，代替了人工进行上下料，降低工人的工作强度，提高自动化效率。

2、采用圆盘进料装置，由于卡料凹槽和弧形限位板之间的空间仅能容纳下一个管材的大小，可以实现管材的单一、自动化进料。

3、在管材滑动平台上起始端和末尾端分别设置有升降导板和限位组件作为定位装置，然后配合推进机构，进行定位、实现自动给料，确保进料的精准性。

4、外表面抛光装置和内表面抛光装置同时对不同管材进行抛光处理，提高设备利用效率和抛光效率。

5、抛头使用砂皮制成，其形状设计十字形，当抛光大幅度的晃动时，由于十字形抛头为柔性结构，能够使抛光作用力更为均匀，不会出现应力集中的情况，更不会出现管材内壁的粗糙度变大，产品质量降低等情形的发生。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中圆盘送料装置的结构示意图。

图3是本发明中管材滑动平台的结构示意图。

图4是本发明中限位组件的结构示意图。

图5是本发明中推进机构的结构示意图。

图6是本发明中外表面抛光装置的结构示意图。

图7是本发明中固定输送器的结构示意图。

图8是本发明中内表面抛光装置的结构示意图。

图9是本发明中V形夹具和固定件的原理示意图。

图10是本发明中十字形抛头的结构示意图。

图11是本发明中米字形抛头的结构示意图。

附图标记为：加工台面1、圆盘送料装置2、管材滑动平台3、推进机构4、外表面抛光装置5、内表面抛光装置6、传输带7、支撑侧板201、进料底板202、限位挡板203、送料转轴204、送料圆盘205、卡料凹槽206、弧形限位板207、梯形导板208、旋转电机209、支撑架301、滑动平台302、升降气缸303、升降导板304、楔形块305、限位组件306、限位转轴306a、限位块306b、齿轮306c、齿条306d、第一滑动块306e、旋转气缸306f、推进气缸401、直线导轨402、第二滑动块403、推动杆404、机械夹爪405、调节手轮501、直线运动模组502、第一伺服电机503、旋转砂轮504、保护罩505、上滑轮506、下滑轮507、小型电机508、电动调节轮509、辊筒510、第二伺服电机601、内抛杆602、抛头603、V形夹具604、固定件605、直线运动组件606、砂皮603a。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如附图1所示，一种管材用抛光机，包括：基础机构、进料机构、抛光机构和出料机构四部分组成。

基础机构包括：机架，和设置在所述机架上方的加工台面1。其中，在所述机架内部设置有配电系统和PLC控制系统。

进料机构，包括：圆盘送料装置2、管材滑动平台3、推进机构4。其中，圆盘送料装置2设置在所述加工台面1上，管材滑动平台3设置在所述圆盘送料装置2下方，在所述管材滑动平台3的起始端和末尾端分别设置有两个直线推进机构4。

作为一个优选方案，如附图2所示，所述圆盘送料装置2包括：支撑侧板201、进料底板202、限位挡板203、送料转轴204、送料圆盘205、卡料凹槽206、弧形限位板207、梯形导板208、旋转电机209。两个支撑侧板201平行设置在所述机架上，在两个支撑侧板201之间倾斜设置有进料底板202，在所述进料底板202的较低一侧的上方、且与所述底板之间留有预定距离通过横梁设置有限位挡板203，送料转轴204固定安装在所述限位挡板203的一侧，在所述送料转轴204上固定安装有多个送料圆盘205，且所述进料底板202的延长线穿过所述送料圆盘205的圆心，卡料凹槽206设置在所述送料圆盘205的外边缘处，且与待加工管材形状大小相同的，弧形限位板207相间排列在所述送料圆盘205上方、与所述送料圆盘205外轮廓相适配、且通过横梁固定在两个支撑侧板201上的，梯形导板208固定安装在所述进料底板202上最低点处，且位于所述弧形限位板207下方的，旋转电机209通过皮带与所述送料转轴204相连接。通过传输带7将切割完成的管材输送至圆盘送料装置2的进来料底板上，大量待加工管材自由滚落至限位挡板203处，管材只能单个依次进入限位挡板203与送料圆盘205之间预留空间处，在旋转电机209带动下，送料圆盘205转动，当送料圆盘205中的卡料凹槽206运动预留空间处时，管材自由滚动至卡槽内，在弧形限位板207的配合下，管材沿着送料圆盘205做圆周运动，至梯形导板208处，沿着梯形导板208的斜面落入管材滑动平台3上。该抛光机采用圆盘进料装置，由于卡料凹槽206和弧形限位板207之间的空间仅能容纳下一个管材的大小，实现管材的进料的单一性和自动化进料。

作为一个优选方案，如附图3所示，所述管材滑动平台3包括：支撑架301、滑动平台302、升降气缸303、升降导板304、楔形块305、限位组件306、限位转轴306a、限位块306b、齿轮306c、齿条306d、第一滑动块306e、旋转气缸306f。支撑架301设置在所述圆盘送料装置2下端、且固定安装在所述加工平台上，滑动平台302倾斜设置在所述支撑架301上，在所述滑动台面较高一侧的支撑架301的横梁上固定安装有升降气缸303，升降导板304与所述升降气缸303输出轴相连接、通过固定导轨滑动安装在所述支撑架301上，在所述升降导板304上固定安装有多个楔形块305，且所述楔形块305均与所述梯形导板208对齐，在所述管材滑动平台3上较低的一侧设置有限位组件306。待加工管材沿着梯形导板208的斜面刚好可以落入管材滑动平台3上的升降导板304上，且在升降导板304上的楔形块305和支撑架301的限位配合下，待加工管材水平放置在楔形块305上，起到一个定位作用，进行外表面抛光加工。然后，升降气缸303推动升降导板304相上运动至滑动平台302处，待加工管材自由滑落至限位组件306上的限位块306b处。

作为一个优选方案，如附图4所示，所述限位组件306包括：限位转轴306a、限位块306b、齿轮306c、齿条306d、第一滑动块306e、旋转气缸306f。限位转轴306a转动安装在所述管材滑动平台3上较低的一侧，在所述限位转轴306a两侧固定连接有两个限位块306b，在所述限位转轴306a中部固定安装有齿轮306c，齿条306d与所述齿轮306c相啮合，第一滑动块306e与所述齿条306d固定连接，且通过滑动导轨滑动安装在所述管材滑动平台3底部，旋转气缸306f固定在所述管材滑动平台3上，其的输出轴与所述第一滑动块306e相连接。此时，限位块306b的作用与楔形块305相同，待加工管材沿着管材滑动平台3的斜面刚好可以落入管材滑动平台3上的限位块306b上，且在限位组件306上的限位块306b和管材滑动平台3的限位配合下，待加工管材水平放置在限位块306b上，起到一个定位作用，进行内表面抛光加工。然后，旋转气缸306f推动第一滑动块306e和齿条306d在滑动导轨上运动，进而通过齿轮306c带动限位转轴306a和限位块306b旋转预定角度，至限位块306b与滑动平台302平齐，待加工管材自由滑动，传送至传输带7上。

作为一个优选方案，如附图5所示，所述推进机构4包括：推进气缸401、直线导轨402、第二滑动块403、推动杆404、机械夹爪405。推进气缸401固定安装在加工台面1上，直线导轨402固定在所述加工台面1上，且与所述推进气缸401相对齐，第二滑动块403通过轴承安装在所述直线导轨402上，且与推进气缸401的输出轴相连接，推动杆404与所述第二滑动块403相连接，且与所述升降导板304的最低点对齐，机械夹爪405设置在所述推动杆404的另一端上。两个推进机构4中的推动气缸推动第二滑动块403和推动杆404至待加工管材的一端，机械夹爪405将待加工管材夹持住，继续向前运动至抛光机构，机械夹爪405松开管材，管材在抛光机构内进行抛光处理。抛光完毕后，机械夹爪405再次夹持待加工管材，并将待加工管材拉回至楔形块305处，松开机械夹爪405，恢复初始状态。

抛光机构，设置在所述管材搬运轨道的一侧，且与所述推进机构4相对齐；具体由分别与两个推进机构4相对齐的外表面抛光装置5和内表面抛光装置6两部分组成。

作为一个优选方案，如附图6所示，所述外表面抛光装置5包括：抛光组件设置在于所述管材滑动平台3的起始端，且与推进机构4相对齐，两个固定输送器位于抛光组件两侧，至少有一个转动辊筒510设置在所述两个固定输送器之间。其中，所述抛光组件包括：设置在所述加工台面1上的两个通过调节手轮501调节的直线运动模组502，固定安装在所述直线运动模组502上的滑动件上的两个同型号的第一伺服电机503，与两个第一伺服电机503输出轴相连接的旋转砂轮504，以及设置在两个旋转砂轮504上的保护罩505。如附图7所示，所述固定输送器包括：上滑轮506和下滑轮507。下滑轮507为定滑轮，并与小型电机508相连接，上滑动为动滑轮，与电动调节轮509相连接。转动辊筒510由两个固定安装在所述加工台面1上、且与待加工管材外表面相切、可自由转轴的辊筒510。当待加工管材运动至第一个固定输送器后，松开机械抓手，上滑轮506下压对待加工管材进行限位，小型电机508带动下滑轮507转动，将待加工管材运输穿过转动辊筒510，转动辊筒510带动管材沿着轴线进行旋转，当待加工管材运动至旋转砂轮504后，在两个第一伺服电机503的带动下，以相反方向、相同转速下进行抛光，直至完全运输至另一端的固定输送器，并完成对待加工管材的抛光；然后，两个第一伺服电机503、固定输送器上的小型电机508反转，继续进行反向上抛光。通过正反两次抛光、打磨，提高外表面的光洁效果。

作为一个优选方案，如附图8所示，所述内表面抛光装置6包括：设置在所述机架上的第二伺服电机601，与所述第二伺服电机601通过皮带传动连接、且直径为待加工管材直径的1/5的内抛杆602，安装在所述内抛杆602上、且与所述待加工管材内径相匹配的多个抛头603；设置在所述内抛杆602下方、安装在所述加工台面1上的V形夹具604，设置在所述V形夹具604上的固定件605，以及所述V形夹具604的底部设置有直线运动组件606。直线运动组件606与推进机构4的结构相似，在此，故不做具体阐述；将推进机构中的推动杆替换为滑动平台，且滑动平台固定安装在滑动块之上。当待加工管材运动至V形夹具604时，且套装在内抛杆602上，松开机械抓，并在固定组件的配合下固定，第二伺服电机601带动多个抛头603在待加工管材内部旋转抛光，同时，通过直线运动组件606推动V形夹具604和待加工管材在水平方向运动预定距离，然后重新回到起始位置，完成内抛光工序。

其中，如附图9所示，所述V形夹具604固定安装在所述加工台面1上的滑动平台上；所述固定件605为在竖直方向上由直线模组配合上下运动的夹具，所述直线模组通过若干支架固定在滑动平台上。所述直线模组具体可以为有电机带动的丝杠模组，还可以为气缸推动的滑块模组，在此对其具体结构不做具体限制。但需要说明的是，所述直线运动模组与动力装置（电机、气缸）连接处需要设置减震弹簧。由于内抛杆602在抛光过程中，会导致待加工管材长时间振动，进而引起直线模组的振动，在长期振动过程中，容易导致直线运动模组的受损，因而，在直线模组与动力装置连接处设置减震弹簧，可以延长直线模组的使用寿命。

作为一个优选方案，如附图10、附图11所示，所述抛头603使用砂皮603a制成，通过来回折叠砂皮603a，折叠呈形状为圆环形、多边形或十字形的抛头603。其中，优选为十字形或其变形，例如米字形和波浪形等。当抛光大幅度的晃动时，由于十字形或米字形抛头603为柔性结构，能够发生一定程度的形变，抛光作用力更为均匀，不会出现应力集中的情况，更不会出现管材内壁的粗糙度变大的情况，提高产品质量，降低废品率。在实际使用过程中，本技术方案中的多个柔性结构的抛头603在具体实施过程中，由于抛光大幅度的晃动时，远离皮带固定端一侧的内抛杆602和抛头603的径向晃动幅度要大于靠近皮带固定端一侧内抛杆602和抛头603的晃动幅度；因而会出现：抛光完成后，在不同抛头603的抛光区域的粗糙度存在一个0.05~0.10um的差值，而且越靠近皮带固定端，粗糙度越大。故在实际应用过程中，可以适当增加在靠近皮带固定端一侧抛头603的直径，减小远离皮带固定端一侧抛头603的直径，即所述抛头603的直径由皮带固定端向远离皮带固定端逐渐变小。

出料机构为设置在所述管材滑动平台3下方的一个传输带7。通过传输带7传送至下一工段进行加工，实现出料。

为了方便理解管材用抛光机的技术方案，对其工作原理和工作流程做出简要说明。

S1、通过传输带7将切割完成的管材输送至圆盘送料装置2的进来料底板上，大量待加工管材自由滚落至限位挡板203处，管材只能单个依次进入限位挡板203与送料圆盘205之间预留空间处，在旋转电机209带动下，送料圆盘205转动，当送料圆盘205中的卡料凹槽206运动预留空间处时，管材自由滚动至卡槽内，在弧形限位板207的配合下，管材沿着送料圆盘205做圆周运动，至梯形导板208处，沿着梯形导板208的斜面落入管材滑动平台3的升降导板304上。

S2、在升降导板304上的楔形块305和支撑架301的配合下，待加工管材水平放置楔形块305上，此时，第一个推进机构4中的推动气缸推动第二滑动块403和推动杆404至待加工管材的一端，机械夹爪405将待加工管材夹持住，继续向前运动至外表面抛光机构处。

S3、当待加工管材运动至第一个固定输送器后，松开机械抓手，上滑轮506下压对待加工管材进行限位，小型电机508带动下滑轮507转动，将待加工管材运输穿过转动辊筒510，转动辊筒510带动管材沿着轴线进行旋转，当待加工管材运动至旋转砂轮504后，在两个第一伺服电机503的带动下，以相反方向、相同转速下进行抛光，直至完全运输至另一端的固定输送器，并完成对待加工管材的抛光。

S4、两个第一伺服电机503、固定输送器上的小型电机508反转，继续进行反向上抛光；最后待加工管材并传输至机械抓手处，机械夹爪405再次夹持待加工管材，并将待加工管材拉回至楔形块305处，松开机械夹爪405，水平放置。

S5、升降气缸303推动升降导板304相上运动至滑动平台302处，待加工管材自由滑落至限位组件306上的限位块306b处，与步骤S2相同，第二个推进机构4中的推动气缸推动第二滑动块403和推动杆404至待加工管材的一端，机械夹爪405将待加工管材夹持住，继续向前运动至内表面抛光机构处。

S6、当待加工管材运动至V形夹具604时，且套装在内抛杆602上，松开机械抓，并在固定组件的配合下固定，第二伺服电机601带动多个抛头603在待加工管材内部旋转抛光，同时，通过直线运动组件606推动V形夹具604和待加工管材在水平方向运动预定距离，然后重新回到起始位置，完成内抛光工序。

S7、机械夹爪405再次夹持待加工管材，并将待加工管材拉回至限位组件306处，松开机械夹爪405，水平放置；然后旋转气缸306f推动第一滑动块306e和齿条306d在滑动导轨上运动，进而通过齿轮306c带动限位转轴306a和限位块306b旋转预定角度，至限位块306b与滑动平台302平齐，待加工管材自由滑动，至传输带7上，实现出料，通过传输带7传送至下一工段进行加工。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。