数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控专用精密加工机床设计领域，尤其涉及一种数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法。
【背景技术】
[0002]无缝钢管的生产制造中，三辊动力张减机、脱管机、定径机乳辊机架，是采用张力减径原理乳制无缝钢管生产线的重要设备，也是易损耗设备。由于钢管在热乳过程中产生的高温、高压和磨损，使得乳制钢管用的乳辊乳制孔型需要定期检验和加工修复，尤其是不同孔型的形状尺寸和辊边倒角，直接影响无缝钢管的产量和质量。
[0003]三辊动力脱管机、张减机、定径机乳辊机架的特殊结构是:将三个乳辊安装在一个方形或圆形的机架壳体内且乳辊中心线呈等边三角形布置，每个乳辊上都有根据张力减径原理乳制无缝钢管所需的不同曲率的孔型，三辊孔型三合一形成完整孔型。三辊的旋转运动有分别由三个动力独立驱动的形式，也有一个动力驱动三个乳辊同时旋转的形式。
[0004]截至目前，国内无缝钢管行业在加工三辊张减机、脱管机、定径机的乳辊孔型时，采用的都是刀具系统中圆周呈120°均布的三把陶瓷车刀同时车削三个高硬度、高密度的球墨、冷硬铸铁乳辊加工工艺，但这种同时加工的工艺不能沿乳辊孔型径向进刀，所以存在生产的孔型尺寸规格单一的缺陷，并且，也无法对乳辊孔型边缘进行加工倒角。曾经使用的倒角刀片无法解决问题，而不得已采用手工倒角，而手工倒角又存在不准确、效率低的缺陷。还有的企业无奈只能将三个乳辊拆卸下来，单独到数控车床上去加工，再装配回去，耗时、费力、质量差、效率低，专门组织一套拆装队伍，配备专用的拆装工具，工作极为繁杂，满地油污，工作环境是“脏、乱、差”，人员感受是“苦、累、慢”。国内的各大钢铁设计院所和各大钢管厂已呼吁十多年要求改变，无奈受原有老式机床的结构和工作原理所限，始终未找到理想的办法来加以解决。
[0005]现实留给我们的问题是:由于钢管在热乳过程中产生的高温、高压和磨损，乳辊孔型的变径变曲率加工是不可避免的加工需求，是降低设备损耗、提高乳管成材率和钢管质量的绝对要求，是大势所趋，对于想提高自身产品实力的无缝钢管企业根本无法回避这个问题；另外，辊边倒角加工必须要做到，因为这决定了钢管乳制的质量;原来已有的大量定径孔型加工老式机床不可能作废，尤其是在当前的经济形势下，这对企业、行业和国家都是巨大的浪费和负担。极少数实力企业通过采购国外新型专用机床解决问题，新进口的孔型加工机床的加工方式是三把刀分三次加工三个不同的乳辊孔型，即单把刀在单个时段加工单个乳辊，循环加工直到满足要求，每个乳辊孔型都能保证任意变曲率和辊边倒角;但花费近两千万元人民币进口一台国外设备也是绝大多数国内企业无法承担的。国家要发展、行业要振兴、企业要生存转型，现实逼迫我们要通过技术创新去适应市场需求，我们要走出一条不同与国内外企业以往的技术出路来解决上述的问题。
【发明内容】
[0006]针对上述存在的问题，本发明提供一种数控三辊定径孔型倒角修形机床及其加工方法，以克服现有技术中的老式机床无法满足乳辊孔型的变径变曲率的加工需求的问题，也克服现有技术中的老式机床无法进行辊边倒角的问题，该数控三辊定径孔型倒角修形机床既能够满足在不拆卸乳辊的基础上，对乳辊孔型的变径变曲率加工需求，又能够避免人工倒角的误差和效率低下，满足快速精确的对乳辊孔型的辊边进行数控倒角加工需求;另夕卜，原有的老式设备也无需全部替换，便能够满足乳辊孔型的变径变曲率的加工要求以及辊边倒角的加工需求，同时无需进口国外昂贵价格的机器，为企业的转型升级省下了极大笔资金，并且加工效率和精度高。
[0007]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0008]一种数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，包括:用于带动数控刀架进行滑动的运动滑台，用于驱动所述运动滑台进行滑动的驱动装置，所述数控刀架的主轴前端紧固有刀具系统，用于驱动所述刀具系统的第一伺服电机和第二伺服电机，与所述第一伺服电机和所述第二伺服电机电性连接的数控系统；
[0009]所述刀具系统包括:开设有滑槽的刀盘、设置在所述滑槽上的可滑动刀座、设置在所述可滑动刀座上的刀杆以及设置在所述刀杆前端的刀片;所述数控刀架的主轴前端紧固于所述刀盘上；
[0010]所述第一伺服电机带动双导程蜗杆蜗轮副转动，所述双导程蜗杆蜗轮副固定在所述数控刀架的箱体和主轴上，所述双导程蜗杆蜗轮副带动所述数控刀架的主轴旋转，所述数控刀架的主轴带动所述刀盘做回转运动。
[0011]所述第二伺服电机带动传动轴和螺旋伞齿轮，所述螺旋伞齿轮带动滚珠丝杠螺母副推动所述可滑动刀座做径向运动。
[0012]上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，所述可滑动刀座上设置有卡刀体，所述卡刀体上设置所述刀杆。
[0013]上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括:与所述数控系统电性连接的第三伺服电机，所述第三伺服电机为所述驱动装置。
[0014]上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括:设置于所述刀盘上的对中寻边装置，所述对中寻边装置与所述数控系统电性连接，所述对中寻边装置包括一楔形触头和设置于所述楔形触头两侧的通电传感元件。
[0015]上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括:固定不动的加工检测基准校正装置，所述加工检测基准校正装置与所述数控系统电性连接，以对所述刀片的起始伸出径向距离和/或所述对中寻边装置的楔形触头位置进行校正。
[0016]上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括:工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置，所述工件定位夹紧装置设置于所述刀具系统的对面。
[0017]上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床，其中，还包括:传统机床主体、工件旋转主传动装置和工件定位夹紧装置，所述工件定位夹紧装置设置于所述刀具系统的对面，所述传统机床主体的传统刀具系统中的传统刀盘上分布有三个传统刀片；
[0018]其中，所述传统刀具系统与所述刀具系统位于所述工件定位夹紧装置的两侧。
[0019]一种采用如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其中，包括:
[0020]将如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床放置在现有的老式机床的工件定位夹紧装置对面，老式机床的工件定位夹紧装置上固定有工件机架，所述工件机架内部放置有工件，使得刀具系统正对于工件机架；
[0021]驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；
[0022]数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；
[0023]数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿乳辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿乳辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。
[0024]一种采用如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其中，包括:
[0025]将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；
[0026]驱动装置驱动运动滑台往工件机架的方向滑动，带动数控刀架往工件机架的方向滑动，进而带动刀具系统往工件机架的方向滑动；
[0027]数控系统控制加工检测基准校正装置和对中寻边装置，通过加工检测基准校正装置，完成对刀片的起始伸出径向距离和对中寻边装置的楔形触头位置进行校正；而后通过对中寻边装置对工件合成孔型的多个辊缝和多个辊边进行找中心和寻边缘的检测，确定刀具系统中的刀片的起点坐标；
[0028]数控系统控制第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿乳辊孔型圆周方向做回转运动，第二伺服电机驱动刀具系统中的刀片沿乳辊孔型径向做径向直线运动，通过旋转轴和直线轴的数控插补运动，两轴联动完成任意圆弧曲线变曲率孔型的修形工作和辊边任意半径圆角的倒角工作。
[0029]一种采用如上述的数控三辊定径孔型倒角修形机床对工件进行加工的方法，其特征在于，包括:
[0030]将内部放置有工件的工件机架放置于工件定位夹紧装置上，工件定位夹紧装置将工件机架夹紧，工件旋转主传动装置带动工件机架内的工件旋转；
[0031]传统机床主体的传统驱动装置驱动传统运动滑台往工件机架的方向滑动，带动传统刀架往工件机架的方向滑动，进而带动传统刀具系统往工件机架的方向滑动；
[0032]传统刀具系统中的传统刀盘上的三个传统刀片沿乳辊孔型圆周方向做回转切削运动，完成对定径孔型的常规加工