[發明專利]一種低溫管路絕熱層內車削加工裝置和方法

在審

• 申請號: 202111284796.4
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114042939A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 高遠;渠達;王方頡;馬曉靜;趙一搏
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所
• 主分類號: B23B5/00
• 分類號: B23B5/00;B23B5/08;B23B1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種低溫管路絕熱層內車削加工裝置和方法，屬于切削加工領域，采用直驅電機驅動中空主軸的方式實現車刀旋轉運動，縮短傳動鏈，使內車削加工裝置具有結構緊湊的特點；通過管路靜止、內車削加工裝置驅動刀具繞管路旋轉的運動方式，實現對管路絕熱層外表面的車削加工；提出可徑向移動式刀具運動模組，采用沿軸線方向不同高度的刀具對稱式設計，可實現變截面復雜管路絕熱層粗加工、半精加工、精加工一次性加工完成。本發明具有明顯的加工效率改善效果，且適應管路結構變化能力強，有益于快速提升各類復雜低溫管路絕熱層加工的產能，進而實現應用推廣。

技術領域

本發明涉及一種低溫管路絕熱層內車削加工裝置和方法，特別是一種具有緊湊結構的低溫管路絕熱層內車削加工裝置和方法，屬于切削加工領域。

背景技術

包覆絕熱層的各類低溫管路構件在氫氧推進系統中應用廣泛，其金屬型面空間構型復雜、尺寸變化范圍大，且存在翻邊、法蘭、管嘴等結構突變部位，絕熱層難以實現自動化加工。目前，此類低溫管路的絕熱層加工均采用手工方式完成，即通過專用修型刀具將管路絕熱層手工切削至預期厚度，再進行手工打磨、圓滑過渡，完成產品修型。

中國專利CN111571330A公開了一種管路自動加工機床：將管路兩端進行夾持，通過旋轉電機帶動其旋轉，并采用懸臂結構對管路外圈進行打磨。然而如前所述，該裝置和加工方法無法適用具有三維復雜結構的管路加工(三維復雜結構使其已為非回轉體，且受重力影響需要額外的支撐機構以保證加工精度)；中國CN202011185354.X公開了一種大型曲面薄壁機器人銑削加工系統及方法，針對上述三維復雜結構的管路絕熱層加工，可采用該專利的加工系統及方法進行加工，但由于機器人銑削加工系統仍需要較大的運行空間，且沿著管路軸向及徑向進行加工會大大降低加工效率，更難以滿足工業應用中一次性成形加工的效率需求；中國專利CN201710903524.5公開了空加工方式可沿管路的軸向方向進行一次性加工，大大提高了加工效率，但針對變直徑復雜結構管路的加工，需要刀具/刀盤可沿徑向方向進行移動。對比專利[3]中發明了一種可徑向伸縮式刀盤及使用該刀盤的矩形盾構機，可實現刀具的徑向移動，但在實際加工過程中需要刀具在回轉中完成定位動作，因此該專利也難以滿足所提需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種低溫管路絕熱層內車削加工裝置和方法，針對的主要加工對象為低溫管路絕熱層，該低溫管路具有復雜的三維結構，不僅對加工精度有較高的要求，對加工效率的需求也十分顯著。此外，低溫管路絕熱層為泡沫材料，具有典型的脆性特征，在加工過程中也容易產生大量的粉塵。因此，本發明采用直驅電機驅動中空主軸的方式實現車刀旋轉運動，縮短傳動鏈，使內車削加工裝置具有結構緊湊的特點；通過管路靜止、內車削加工裝置驅動刀具繞管路旋轉的運動方式，實現對管路絕熱層外表面的車削加工；提出可徑向移動式刀具運動模組，采用沿軸線方向不同高度的刀具對稱式設計，可實現變截面復雜管路絕熱層粗加工、半精加工、精加工一次性加工完成。本發明具有明顯的加工效率改善效果，且適應管路結構變化能力強，有益于快速提升各類復雜低溫管路絕熱層加工的產能，進而實現應用推廣。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種低溫管路絕熱層內車削加工裝置，包括直驅電機、裝置外殼、軸承端蓋、徑向進給模組、中空主軸、旋轉式刀盤、磁柵傳感器系統；

低溫管路在加工過程中通過中空主軸；直驅電機用于驅動中空主軸帶動旋轉刀盤旋轉；

旋轉式刀盤上帶有多個高度和深度均不相同的徑向進給模組；每個徑向進給模組上均固定有車刀，旋轉式刀盤旋轉過程中，多個車刀在進給過程中先后對低溫管路外圓深度依次遞增加工；

磁柵傳感器系統用于監測中空主軸的轉速；

裝置外殼用于提供容置空間，中空主軸、旋轉式刀盤、裝置外殼之間均密封，避免多余物進入。

優選的，中空主軸采用碳素鋼制成，表面硬度優于55HRC。