一种中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置的制作方法

本发明涉及管件加工，具体涉及一种中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置。

背景技术：

1、管件加工领域中的中小口径带长直管段弯管通常指孔径在φ230-φ450，弯管一端或两端为长直管，直管长度在500≤l＜2000的弯管。中小口径不锈钢弯管由直管整体冷弯成0°到90°角度范围各型弯管，由于弯制技术缺陷容易出现两个问题：弯制过程中脱芯模，管内壁会出现拉痕、毛刺、杂质；内孔r圆弧段侧母线方位(0°外侧母线、180°内侧母线)会有褶皱；弯管固溶后会形成氧化表面；弯管r弯曲内孔无法机械加工，并且机械加工完成弯管整体外形及直管段内孔后，弯曲部分与直管内孔相接位置会留有加工台阶。弯管的壁厚、尺寸和表面粗糙度要求较高。φ230-φ450中小口径弯管内孔空间狭窄、进出口端直管段长度超过500毫米。常规方法多采用操作者手持各类电动、气动磨头工具对待处理表面进行抛磨，这是在其精整过程不受空间限制的条件下进行的，磨削表面质量、均匀性和磨削效率要求不高的场合。一但在狭窄空间、特定条件下，表面质量及壁厚尺寸控制严格的场合，普通的人工打磨与抛光，及现有打磨机械、工具则难以实现中小口径带长直管段弯管内孔表面的处理。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，可实现在φ230-φ450的中小口径范围，弯曲角度不一，直管段长度各异，且需严格控制壁厚、尺寸和表面粗糙度的弯管内孔抛磨。

2、本发明提供的一种中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，包括罩壳体、磨头动力装置、轴向进给装置和磨头偏心装置，所述罩壳体活动设置于弯管内部，所述磨头动力装置包括位于罩壳体前端的磨头、位于罩壳体后端的磨头电机和穿过所述罩壳体并于两端分别连接磨头偏心装置与磨头电机的软轴组件，所述磨头偏心装置用于驱动所述磨头绕弯管内壁圆周转动，所述轴向进给装置滑动设置于工作台上并可驱动所述罩壳体沿轴向往复运动，所述磨头与所述磨头偏心装置连接并相较于罩壳体偏心设置，所述轴向进给装置上设有导向装置，所述导向装置与所述罩壳体连接并用于驱动所述罩壳体水平弯曲。

3、较为优选的，所述罩壳体包括若干个首尾相连的罩壳单体，相邻的罩壳单体之间于顶底部位相互铰接，所述罩壳单体的后端与所述轴向进给装置固定连接。

4、较为优选的，所述罩壳体底部两侧设有第一滚动轴承，所述第一滚动轴承的中心轴与罩壳体的横断面平行，所述第一滚动轴承的支撑高度等于弯管内壁与罩壳体外壁之间的间隙量。

5、较为优选的，所述磨头偏心装置包括第二滚动轴承、大齿轮、第三滚动轴承、小齿轮、传动轴和偏心电机，所述大齿轮中心开设有偏心孔，所述偏心孔内嵌套有第二滚动轴承，所述第二滚动轴承内嵌套有第一连接套，所述第一连接套一端与磨头中心固连，另一端延伸至所述第二滚动轴承内并与所述第二滚动轴承固连，所述大齿轮嵌套设置于所述第三滚动轴承内，所述第三滚动轴承嵌套设置于所述罩壳体内，所述小齿轮与所述大齿轮沿外圆周相互啮合，所述小齿轮通过所述传动轴与所述偏心电机的输出转子同轴连接，所述第一连接套中心、第二滚动轴承中心、偏心孔中心均位于同一中心线o上，所述大齿轮中心、第三滚动轴承中心、罩壳体的横截面中心、弯管的横截面中心均位于同一中心线o′上，所述中心线o与所述中心线o′相互平行但不重合。

6、较为优选的，所述小齿轮与所述大齿轮的传动比为1：4，所述中心线o位于中心线o′上方10毫米处。

7、较为优选的，所述轴向进给装置包括进给电机、链轮传动组件、滚轮架、滚轮、滑轮、滑轮座、第一牵引钢丝绳和导轨车，所述导轨车通过轴向设置的导轨滑动设置于所述工作台上，所述滑轮座和滚轮架分别固设于工作台的首尾两端，所述滚轮水平设置于所述滚轮架上，所述滚轮通过所述链轮传动组件传动连接至所述进给电机的输出端，所述滑轮设置于所述滑轮座上，所述第一牵引钢丝绳绕过所述滑轮并通过两个自由端与滚轮缠绕固定，所述第一牵引钢丝绳与所述导轨车于底部固连。

8、较为优选的，所述导向装置包括两条第二牵引钢丝绳、棘轮机构和摇柄，所述导轨车前端两侧分别固定有一组棘轮机构，所述棘轮机构分别连接一个用于驱动其旋转的摇柄，两条第二牵引钢丝绳的一端分别与一组棘轮机构连接，另一端穿过所述罩壳体内腔并与罩壳体内腔前端左右两侧壁固连，所述第二牵引钢丝绳与罩壳体的连接点与罩壳体的中心线等高。

9、较为优选的，所述软轴组件包括第一连接套、万向联轴节、软轴和第二连接套，所述第一连接套一端与所述磨头同轴固连，另一端与万向联轴节一端固连，所述万向联轴节另一端与所述软轴一端固连，所述软轴另一端与所述第二连接套一端连接，所述第二连接套另一端与磨头电机输出轴连接，所述磨头电机固设于所述轴向进给装置上并可跟随所述轴向进给装置沿工作台作轴向往复运动。

10、较为优选的，所述罩壳单体之间于其中一侧设有供罩壳体顺延弯管弯曲的弯曲间隙。

11、较为优选的，所述罩壳体内腔沿长度方向设有若干个支撑筋体，所述支撑筋体为与罩壳体横断面平行的圆形结构，所述支撑筋体的中心设有供软轴通过并可对软轴进行支撑的软轴过孔。

12、本发明的有益效果为：

13、1、本装置可应用在φ230-φ450的中小口径范围，弯曲角度不一，直管段长度各异，需严格控制壁厚、尺寸和表面粗糙度的弯管内孔抛磨。抛磨装置能沿弯管待磨削孔截面轴线作进给往复运动；抛磨装置外形随进入弯管弯曲角度变化，实现对弯管内孔表面的整体抛磨；磨头偏心装置支撑、固定磨头相对于罩壳体偏心(即凸起)在管道内壁作的匀速圆周转动，快速、均匀磨削去除弯管内孔表面的局部褶皱、台阶、拉痕、毛刺、杂质、氧化表面等。这种抛磨方法代替人工打磨，加工表面质量高，突破现有打磨机械、工具的局限性，结构稳定，效率高。

14、2、磨头动力装置采用了软轴和万向节的设计，实现磨头和电机间不同一轴线、不同一方向扭矩的传递，驱动前端磨头砂轮、千叶轮随弯管弯曲角度的变化而变化，高速旋转做磨削主运动。

15、3、轴向进给装置在进给电机、滑轮、滚轮、钢丝绳的牵引下带动导轨车上固定的本抛磨装置，实现对弯管内孔表面的匀速、均匀轴向进给，实现弯管全段打磨。导向装置用棘轮机构牵引钢丝绳带动罩壳单体及其上的磨头在弯管内孔中调整角度，越过弯管内壁褶皱、台阶等，可实现罩壳体与弯管的适配。

16、4、磨头偏心装置将大齿轮中间的支撑孔制作为偏心10毫米的偏心孔，使其支撑、固定的磨头偏心布置，电机带动大齿轮在罩壳体内匀速转动，即带动磨头偏心转动，凸出的磨头对所接触的弯管内孔表面圆周方向转动磨削。解决了中小口径带长直管段弯管内孔无法磨削的问题，结构稳定，实现了弯管内孔表面的均匀磨削，效率高，磨削表面纹理一致，加工表面粗糙度可达到ra1.6；配合测厚仪使用，壁厚尺寸精度可控制在0.04毫米。

技术特征：

1.一种中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：包括罩壳体(1)、磨头动力装置(2)、轴向进给装置(3)和磨头偏心装置(5)，所述罩壳体(1)活动设置于弯管(7)内部，所述磨头动力装置(2)包括位于罩壳体(1)前端的磨头(2-2)、位于罩壳体(1)后端的磨头电机(2-7)和穿过所述罩壳体(1)并于两端分别连接磨头偏心装置(5)与磨头电机(2-7)的软轴组件，所述磨头偏心装置(5)用于驱动所述磨头(2-2)绕弯管(7)内壁圆周转动，所述轴向进给装置(3)滑动设置于工作台(6)上并可驱动所述罩壳体(1)沿轴向往复运动，所述磨头(2-2)与所述磨头偏心装置(5)连接并相较于罩壳体(1)偏心设置，所述轴向进给装置(3)上设有导向装置(4)，所述导向装置(4)与所述罩壳体(1)连接并用于驱动所述罩壳体(1)水平弯曲。

2.根据权利要求1所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述罩壳体(1)包括若干个首尾相连的罩壳单体(1-1)，相邻的罩壳单体(1-1)之间于顶底部位相互铰接，所述罩壳单体(1-1)的后端与所述轴向进给装置(3)固定连接。

3.根据权利要求1所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述罩壳体(1)底部两侧设有第一滚动轴承(1-7)，所述第一滚动轴承(1-7)的中心轴与罩壳体(1)的横断面平行，所述第一滚动轴承(1-7)的支撑高度等于弯管(7)内壁与罩壳体(1)外壁之间的间隙量。

4.根据权利要求1所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述磨头偏心装置(5)包括第二滚动轴承(5-2)、大齿轮(5-3)、第三滚动轴承(5-4)、小齿轮(5-6)、传动轴(5-5)和偏心电机(5-9)，所述大齿轮(5-3)中心开设有偏心孔(5-1)，所述偏心孔(5-1)内嵌套有第二滚动轴承(5-2)，所述第二滚动轴承(5-2)内嵌套有第一连接套(2-3)，所述第一连接套(2-3)一端与磨头(2-2)中心固连，另一端延伸至所述第二滚动轴承(5-2)内并与所述第二滚动轴承(5-2)固连，所述大齿轮(5-3)嵌套设置于所述第三滚动轴承(5-4)内，所述第三滚动轴承(5-4)嵌套设置于所述罩壳体(1)内，所述小齿轮(5-6)与所述大齿轮(5-3)沿外圆周相互啮合，所述小齿轮(5-6)通过所述传动轴(5-5)与所述偏心电机(5-9)的输出转子同轴连接，所述第一连接套(2-3)中心、第二滚动轴承(5-2)中心、偏心孔(5-1)中心均位于同一中心线o上，所述大齿轮(5-3)中心、第三滚动轴承(5-4)中心、罩壳体(1)的横截面中心、弯管(7)的横截面中心均位于同一中心线o′上，所述中心线o与所述中心线o′相互平行但不重合。

5.根据权利要求4所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述小齿轮(5-6)与所述大齿轮(5-3)的传动比为1：4，所述中心线o位于中心线o′上方10毫米处。

6.根据权利要求1所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述轴向进给装置(3)包括进给电机(3-1)、链轮传动组件、滚轮架(3-6)、滚轮(3-7)、滑轮(3-11)、滑轮座(3-12)、第一牵引钢丝绳(3-10)和导轨车(3-9)，所述导轨车(3-9)通过轴向设置的导轨滑动设置于所述工作台(6)上，所述滑轮座(3-12)和滚轮架(3-6)分别固设于工作台(6)的首尾两端，所述滚轮(3-7)水平设置于所述滚轮架(3-6)上，所述滚轮(3-7)通过所述链轮传动组件传动连接至所述进给电机(3-1)的输出端，所述滑轮(3-11)设置于所述滑轮座(3-12)上，所述第一牵引钢丝绳(3-10)绕过所述滑轮(3-11)并通过两个自由端与滚轮(3-7)缠绕固定，所述第一牵引钢丝绳(3-10)与所述导轨车(3-9)于底部固连。

7.根据权利要求6所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述导向装置(4)包括两条第二牵引钢丝绳(4-3)、棘轮机构(4-2)和摇柄(4-1)，所述导轨车(3-9)前端两侧分别固定有一组棘轮机构(4-2)，所述棘轮机构(4-2)分别连接一个用于驱动其旋转的摇柄(4-1)，两条第二牵引钢丝绳(4-3)的一端分别与一组棘轮机构(4-2)连接，另一端穿过所述罩壳体(1)内腔并与罩壳体(1)内腔前端左右两侧壁固连，所述第二牵引钢丝绳(4-3)与罩壳体(1)的连接点与罩壳体(1)的中心线等高。

8.根据权利要求4所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述软轴组件包括第一连接套(2-3)、万向联轴节(2-4)、软轴(2-5)和第二连接套(2-6)，所述第一连接套(2-3)一端与所述磨头(2-2)同轴固连，另一端与万向联轴节(2-4)一端固连，所述万向联轴节(2-4)另一端与所述软轴(2-5)一端固连，所述软轴(2-5)另一端与所述第二连接套(2-6)一端连接，所述第二连接套(2-6)另一端与磨头电机(2-7)输出轴连接，所述磨头电机(2-7)固设于所述轴向进给装置(3)上并可跟随所述轴向进给装置(3)沿工作台(6)作轴向往复运动。

9.根据权利要求1所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述罩壳单体(1-1)之间于其中一侧设有供罩壳体(1)顺延弯管(7)弯曲的弯曲间隙(1-3)。

10.根据权利要求8所述的中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置，其特征在于：所述罩壳体(1)内腔沿长度方向设有若干个支撑筋体(1-6)，所述支撑筋体(1-6)为与罩壳体(1)横断面平行的圆形结构，所述支撑筋体(1-6)的中心设有供软轴(2-5)通过并可对软轴(2-5)进行支撑的软轴(2-5)过孔。

技术总结
本发明涉及管件加工技术领域，具体涉及一种中小口径带长直管段的弯管内孔抛磨装置。包括罩壳体、磨头动力装置、轴向进给装置和磨头偏心装置，罩壳体活动设置于弯管内部，磨头动力装置包括位于罩壳体前端的磨头、位于罩壳体后端的磨头电机和穿过罩壳体并于两端分别连接磨头偏心装置与磨头电机的软轴组件，轴向进给装置滑动设置于工作台上并可驱动罩壳体沿轴向往复运动，磨头与磨头偏心装置连接并相较于罩壳体偏心设置，轴向进给装置上设有导向装置，导向装置与罩壳体连接并用于驱动罩壳体水平弯曲。本装置可实现在φ230‑φ450的中小口径范围，弯曲角度不一，直管段长度各异，且需严格控制壁厚、尺寸和表面粗糙度的弯管内孔抛磨。

技术研发人员：程杰,潘峰,张津培,刘峰,刘蓬,周学松,汪杰,石海涛,张鑫,吴斌,汪超,谢旺辉
受保护的技术使用者：武汉重工铸锻有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13