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【摘要】：本文设计一种管材卷削设备，该设备主要由两个部分组成，第一部分是切削装置，卷削动力源采用调速电机，转速较高；另一部分是管材进给装置，采用减速电机作动力源，转速较低。两部分旋转中心轴设计平行，同时相对运动，对管材实现卷削加工。
【关键词】：管材；卷削机；设计
在管道铺设领域，无可避免地要涉及到管材的连接，无论是塑料管道还是金属管道，管材连接时或需要加装管接头、配件、端子等，或需要加工管材连接端，本文设计一种管材端口卷削机，目的在于利用机械设备对管材连接端进行加工，以便于管材的连接。
1.机械结构及零配件
该设备主要由两个部分组成，第一部分是切削装置，主要包括卷削动力源及卷削刀具等；另一部分是管材进给装置，主要包括进给动力电机、齿轮传动装置、管材夹持装置及旋转装置，两部分旋转输出中心轴平行，同时相对运动。
1.1.切削装置：卷削主电机带动卷削刀具旋转，产生主切削力。
卷削主电机：要求转速相对较高，转速变化大，适用范围广，选用4极电机，配带显示屏变频器，调速范围在0-1440r/min，电机固定在机座上，输出轴端与换转式接头由联轴器相联接。
转换式接头：固定在机座上，一端接主电机联轴器，另一端可安装不同的卷削刀具，传递主电机转矩。
卷削刀具：直接与被加工管材接触，换转式接头可以安装铣刀、滚刀、盘刀、丝锥、板牙等多种刀具。铣刀可按需求加工管材端口内外表面，转速高；滚刀可加工管材端口表面，转速较高；盘刀可加工管材商品端口面及切断，转速适中；丝锥和板牙可加工管材端口内螺纹及外螺纹，转速低。
1.2.进给装置：包括主电机、齿轮传动装置等组成部分，全部安装在一块底板上，底板固定在导轨滑块上，配合手动调节丝杆进给。主要特点是慢进给、低转速，通过调节丝杆进给至适当位置即锁定， 。
进给动力电机：要求转速相对较低，转速变化范围可调，选用4极带齿轮减速箱电机，减速比i=3：1，配显示屏变频器，调速范围0-480r/min，输出轴端与齿轮传动机构由联轴器联接。
齿轮传动装置：由渐开线圆柱齿轮组成二级齿轮传动，传动比i=2：1，传递进给电机动力。
管材夹持装置：安装固定在旋转芯轴上，主要是利用中空三爪卡盘来夹紧管材，卡盘的中心孔径决定了所加工管材的外径大小，本文设计选用外径320mm，中心孔径为80mm，最小夹持直径为6mm，由此，管材夹持范围为6-80mm，夹持力约为110KN。
旋转装置：整体由旋转轴承座支撑，轴承座内安装一对深沟球轴承，轴承内孔配合安装一根中空芯轴，芯轴一端固定管材夹持装置，另一端安装一个渐开线圆柱齿轮，该齿轮与上述齿轮传动装置最后输出齿轮相传动，传动比为i=1：1，从而带动管材夹持装置旋转。
手动调节进给：安装在机座上，由一对直线导轨和一根滚珠丝杆组成，丝杆导程4mm，安装在中心位置，两边对称安装直线导轨，每条导轨配两个滑块，带有锁紧装置，在导轨有效行程内用数字刻度表计算进给量，当手动进给至适当位置后可锁紧进给装置，用来控制整个进给机构进给量，以保证卷削到位。
2.卷削原理及过程
2.1.原理：该设备切削装置与进给装置输出端轴线呈平行，设备运转时，卷削刀具与被加工管材中心线呈平行且相对静止状态。切削部分是固定在机座上，卷削时由进给装置缓慢进给，刀具与管材的同时相对旋转运动完成卷削加工过程。在电气控制方面，动力电机及进给电机均可以正反转，所以卷削方式可以顺削或逆削两种情况。
2.2.实施过程：首先，确定管材需要加工的方式及位置，在转接头上安装好合适的刀具；然后将被加工管材固定在进给装置三爪卡盘上，用合适的夹持力将管材夹紧；准备完成开机运行设备，选用合适的主电机转速及进给电机转速、转向，此时，卷削刀具及管材相对旋转，手动调节进给丝杆，配合数字刻度表缓慢进给卷削，调节好合适的卷削量后锁定进给量，加工至所需要尺寸。
3.应用特点及范围
整个设备主卷削刀具与管材旋转转速比为0-1400：0-480r/min，在实际使用中，主切削运动转速总是比进给运动转速快，加工时在刀面上，刀具与管材卷削区的冲击接触产生冲击磨损，沿刀具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损。前刀面与管材呈一定角度的冲击，这种冲击导致表面层脱落或剥落，最大切削沟痕根据进给量而定，进给越多，沟痕越大，反之则沟痕越小，冲击区摩擦形成了管材卷削表面。
卷削时，两轴线平行同步旋转，可分逆削和顺削。刀刃旋转方向与管材的旋转运动方向相同的称为逆削；方向相反的称为顺削。逆削时，刀具每齿的切削量是从零逐渐增大，所以刀齿在开始切入时，将与切削表面发生挤压和滑擦，这对刀具寿命和铣削工件的表面质量都有不利影响。顺削时的情况正相反，顺削时，铣刀刀齿上所受的切削力变化较小、振动小，刀具产生上下跳动和轴线偏心量也小，适用于PPR、PVC等塑料管材加工，逆削则适用钢管、铜管等金属材质，。
该设备针对圆形管材，在管材连接时，有胶水连接、螺纹连接、焊接连接等多种形式，无论哪种连接需要卷削加工管材端口时，都可以适用，应该范围非常广泛，本文设计适用管材外径规格为6-80mm。
4.结论
本文设计了一种高效、实用的管材端口卷削设备，该设备可适用于多种材质的管材卷削，不仅可以对端口进行加工，而且可以对管材中间可加工部位进行加工，精度准确、易于控制。
【参考文献】：
[1]专利号：CN201220455409.9
[2]戴曙 .金属切削机床.机械工业出 版社，2010
[3]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2008
【关键词】：管材；卷削机；设计
在管道铺设领域，无可避免地要涉及到管材的连接，无论是塑料管道还是金属管道，管材连接时或需要加装管接头、配件、端子等，或需要加工管材连接端，本文设计一种管材端口卷削机，目的在于利用机械设备对管材连接端进行加工，以便于管材的连接。
1.机械结构及零配件
该设备主要由两个部分组成，第一部分是切削装置，主要包括卷削动力源及卷削刀具等；另一部分是管材进给装置，主要包括进给动力电机、齿轮传动装置、管材夹持装置及旋转装置，两部分旋转输出中心轴平行，同时相对运动。
1.1.切削装置：卷削主电机带动卷削刀具旋转，产生主切削力。
卷削主电机：要求转速相对较高，转速变化大，适用范围广，选用4极电机，配带显示屏变频器，调速范围在0-1440r/min，电机固定在机座上，输出轴端与换转式接头由联轴器相联接。
转换式接头：固定在机座上，一端接主电机联轴器，另一端可安装不同的卷削刀具，传递主电机转矩。
卷削刀具：直接与被加工管材接触，换转式接头可以安装铣刀、滚刀、盘刀、丝锥、板牙等多种刀具。铣刀可按需求加工管材端口内外表面，转速高；滚刀可加工管材端口表面，转速较高；盘刀可加工管材商品端口面及切断，转速适中；丝锥和板牙可加工管材端口内螺纹及外螺纹，转速低。
1.2.进给装置：包括主电机、齿轮传动装置等组成部分，全部安装在一块底板上，底板固定在导轨滑块上，配合手动调节丝杆进给。主要特点是慢进给、低转速，通过调节丝杆进给至适当位置即锁定， 。
进给动力电机：要求转速相对较低，转速变化范围可调，选用4极带齿轮减速箱电机，减速比i=3：1，配显示屏变频器，调速范围0-480r/min，输出轴端与齿轮传动机构由联轴器联接。
齿轮传动装置：由渐开线圆柱齿轮组成二级齿轮传动，传动比i=2：1，传递进给电机动力。
管材夹持装置：安装固定在旋转芯轴上，主要是利用中空三爪卡盘来夹紧管材，卡盘的中心孔径决定了所加工管材的外径大小，本文设计选用外径320mm，中心孔径为80mm，最小夹持直径为6mm，由此，管材夹持范围为6-80mm，夹持力约为110KN。
旋转装置：整体由旋转轴承座支撑，轴承座内安装一对深沟球轴承，轴承内孔配合安装一根中空芯轴，芯轴一端固定管材夹持装置，另一端安装一个渐开线圆柱齿轮，该齿轮与上述齿轮传动装置最后输出齿轮相传动，传动比为i=1：1，从而带动管材夹持装置旋转。
手动调节进给：安装在机座上，由一对直线导轨和一根滚珠丝杆组成，丝杆导程4mm，安装在中心位置，两边对称安装直线导轨，每条导轨配两个滑块，带有锁紧装置，在导轨有效行程内用数字刻度表计算进给量，当手动进给至适当位置后可锁紧进给装置，用来控制整个进给机构进给量，以保证卷削到位。
2.卷削原理及过程
2.1.原理：该设备切削装置与进给装置输出端轴线呈平行，设备运转时，卷削刀具与被加工管材中心线呈平行且相对静止状态。切削部分是固定在机座上，卷削时由进给装置缓慢进给，刀具与管材的同时相对旋转运动完成卷削加工过程。在电气控制方面，动力电机及进给电机均可以正反转，所以卷削方式可以顺削或逆削两种情况。
2.2.实施过程：首先，确定管材需要加工的方式及位置，在转接头上安装好合适的刀具；然后将被加工管材固定在进给装置三爪卡盘上，用合适的夹持力将管材夹紧；准备完成开机运行设备，选用合适的主电机转速及进给电机转速、转向，此时，卷削刀具及管材相对旋转，手动调节进给丝杆，配合数字刻度表缓慢进给卷削，调节好合适的卷削量后锁定进给量，加工至所需要尺寸。
3.应用特点及范围
整个设备主卷削刀具与管材旋转转速比为0-1400：0-480r/min，在实际使用中，主切削运动转速总是比进给运动转速快，加工时在刀面上，刀具与管材卷削区的冲击接触产生冲击磨损，沿刀具表面滑动的切屑产生滑动摩擦磨损。前刀面与管材呈一定角度的冲击，这种冲击导致表面层脱落或剥落，最大切削沟痕根据进给量而定，进给越多，沟痕越大，反之则沟痕越小，冲击区摩擦形成了管材卷削表面。
卷削时，两轴线平行同步旋转，可分逆削和顺削。刀刃旋转方向与管材的旋转运动方向相同的称为逆削；方向相反的称为顺削。逆削时，刀具每齿的切削量是从零逐渐增大，所以刀齿在开始切入时，将与切削表面发生挤压和滑擦，这对刀具寿命和铣削工件的表面质量都有不利影响。顺削时的情况正相反，顺削时，铣刀刀齿上所受的切削力变化较小、振动小，刀具产生上下跳动和轴线偏心量也小，适用于PPR、PVC等塑料管材加工，逆削则适用钢管、铜管等金属材质，。
该设备针对圆形管材，在管材连接时，有胶水连接、螺纹连接、焊接连接等多种形式，无论哪种连接需要卷削加工管材端口时，都可以适用，应该范围非常广泛，本文设计适用管材外径规格为6-80mm。
4.结论
本文设计了一种高效、实用的管材端口卷削设备，该设备可适用于多种材质的管材卷削，不仅可以对端口进行加工，而且可以对管材中间可加工部位进行加工，精度准确、易于控制。
【参考文献】：
[1]专利号：CN201220455409.9
[2]戴曙 .金属切削机床.机械工业出 版社，2010
[3]成大先.机械设计手册.化学工业出版社，2008