[发明专利]一种低温管路绝热层内车削加工装置和方法

说明书

一种低温管路绝热层内车削加工装置和方法，属于切削加工领域，采用直驱电机驱动中空主轴的方式实现车刀旋转运动，缩短传动链，使内车削加工装置具有结构紧凑的特点；通过管路静止、内车削加工装置驱动刀具绕管路旋转的运动方式，实现对管路绝热层外表面的车削加工；提出可径向移动式刀具运动模组，采用沿轴线方向不同高度的刀具对称式设计，可实现变截面复杂管路绝热层粗加工、半精加工、精加工一次性加工完成。本发明具有明显的加工效率改善效果，且适应管路结构变化能力强，有益于快速提升各类复杂低温管路绝热层加工的产能，进而实现应用推广。

技术领域

本发明涉及一种低温管路绝热层内车削加工装置和方法，特别是一种具有紧凑结构的低温管路绝热层内车削加工装置和方法，属于切削加工领域。

背景技术

包覆绝热层的各类低温管路构件在氢氧推进系统中应用广泛，其金属型面空间构型复杂、尺寸变化范围大，且存在翻边、法兰、管嘴等结构突变部位，绝热层难以实现自动化加工。目前，此类低温管路的绝热层加工均采用手工方式完成，即通过专用修型刀具将管路绝热层手工切削至预期厚度，再进行手工打磨、圆滑过渡，完成产品修型。

中国专利CN111571330A公开了一种管路自动加工机床：将管路两端进行夹持，通过旋转电机带动其旋转，并采用悬臂结构对管路外圈进行打磨。然而如前所述，该装置和加工方法无法适用具有三维复杂结构的管路加工(三维复杂结构使其已为非回转体，且受重力影响需要额外的支撑机构以保证加工精度)；中国CN202011185354.X公开了一种大型曲面薄壁机器人铣削加工系统及方法，针对上述三维复杂结构的管路绝热层加工，可采用该专利的加工系统及方法进行加工，但由于机器人铣削加工系统仍需要较大的运行空间，且沿着管路轴向及径向进行加工会大大降低加工效率，更难以满足工业应用中一次性成形加工的效率需求；中国专利CN201710903524.5公开了空加工方式可沿管路的轴向方向进行一次性加工，大大提高了加工效率，但针对变直径复杂结构管路的加工，需要刀具/刀盘可沿径向方向进行移动。对比专利[3]中发明了一种可径向伸缩式刀盘及使用该刀盘的矩形盾构机，可实现刀具的径向移动，但在实际加工过程中需要刀具在回转中完成定位动作，因此该专利也难以满足所提需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种低温管路绝热层内车削加工装置和方法，针对的主要加工对象为低温管路绝热层，该低温管路具有复杂的三维结构，不仅对加工精度有较高的要求，对加工效率的需求也十分显著。此外，低温管路绝热层为泡沫材料，具有典型的脆性特征，在加工过程中也容易产生大量的粉尘。因此，本发明采用直驱电机驱动中空主轴的方式实现车刀旋转运动，缩短传动链，使内车削加工装置具有结构紧凑的特点；通过管路静止、内车削加工装置驱动刀具绕管路旋转的运动方式，实现对管路绝热层外表面的车削加工；提出可径向移动式刀具运动模组，采用沿轴线方向不同高度的刀具对称式设计，可实现变截面复杂管路绝热层粗加工、半精加工、精加工一次性加工完成。本发明具有明显的加工效率改善效果，且适应管路结构变化能力强，有益于快速提升各类复杂低温管路绝热层加工的产能，进而实现应用推广。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种低温管路绝热层内车削加工装置，包括直驱电机、装置外壳、轴承端盖、径向进给模组、中空主轴、旋转式刀盘、磁栅传感器系统；

低温管路在加工过程中通过中空主轴；直驱电机用于驱动中空主轴带动旋转刀盘旋转；

旋转式刀盘上带有多个高度和深度均不相同的径向进给模组；每个径向进给模组上均固定有车刀，旋转式刀盘旋转过程中，多个车刀在进给过程中先后对低温管路外圆深度依次递增加工；

磁栅传感器系统用于监测中空主轴的转速；

装置外壳用于提供容置空间，中空主轴、旋转式刀盘、装置外壳之间均密封，避免多余物进入。

优选的，中空主轴采用碳素钢制成，表面硬度优于55HRC。