CN110681897A

CN110681897A - 一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法

Info

Publication number: CN110681897A
Application number: CN201910979346.3A
Authority: CN
Inventors: 张玉杰; 刘勇; 张安; 徐勤杰
Original assignee: Institute of Mechanical Manufacturing Technology of CAEP
Current assignee: Institute of Mechanical Manufacturing Technology of CAEP
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-01-14

Abstract

本发明公开了一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法，包括铣削动力头，还包括依次相连的抱紧机构、转动机构、直线移动机构；所述抱紧机构用于抱紧待加工管道，所述转动机构用于绕待加工管道的周向转动，所述直线移动机构随转动机构同步转动，所述铣削动力头安装在直线移动机构上，所述直线移动机构用于驱动铣削动力头沿待加工管道的轴向进行直线移动。本发明的目的在于提供一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法，以解决现有技术中管道安装、抢修现场需要使用明火火焰切割、且不便开设异形孔的问题，实现管道安装、抢修现场的异形孔机械铣削切割成型的目的。

Description

一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法

技术领域

本发明涉及管道加工领域，具体涉及一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法。

背景技术

在石油、核电、化工等行业进行管道安装作业或抢修作业，管道三通、弯头等焊接前需要切割出相贯线、四方孔或异形孔。传统方法是采用火焰切割技术进行相贯线、四方孔或异形孔的切割。对于石油、核电、化工等输送可燃流体的管道而言，由于明火作业危险性高，施工前需排尽管道中的可燃物并做充足的保障工作，导致作业效率低下。并且，现有技术不便开设异形孔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法，以解决现有技术中管道安装、抢修现场需要使用明火火焰切割、且不便开设异形孔的问题，实现管道安装、抢修现场的异形孔机械铣削切割成型的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种管道异形孔便携铣削切割装置，包括铣削动力头，还包括依次相连的抱紧机构、转动机构、直线移动机构；所述抱紧机构用于抱紧待加工管道，所述转动机构用于绕待加工管道的周向转动，所述直线移动机构随转动机构同步转动，所述铣削动力头安装在直线移动机构上，所述直线移动机构用于驱动铣削动力头沿待加工管道的轴向进行直线移动。

针对现有技术中管道安装、抢修现场需要使用明火火焰切割、且不便开设异形孔的问题，本发明提出一种管道异形孔便携铣削切割装置，抱紧机构用于抱紧待加工管道，使得本装置能够稳定的夹持在被加工的管道外，转动机构用于绕待加工管道的周向转动，实现周向方向的调整，直线移动机构用于驱动铣削动力头沿待加工管道的轴向进行直线移动，实现轴向方向的调整。铣削动力头安装在直线移动机构上，而直线移动机构随转动机构同步转动，因此本发明中铣削动力头具有两个自由度，可绕管道周向进行转动，也可沿管道轴线方向平移，从而通过两个方向的调整，实现异形孔的现场加工。本发明可用于输送可燃介质的管道的现场安装、抢修，实现异形孔机械铣削切割成型，加工过程中无需动用明火，显著降低了安全隐患，且克服了现有技术中需要各种排空充氮气等工作，显著提高了作业效率。

进一步的，所述抱紧机构包括固定环，所述固定环上沿周向均匀分布N个涨紧爪，所述涨紧爪沿固定环的径向方向顶紧待加工管道，其中N≥3。

进一步的，所述涨紧爪与固定环之间通过螺纹连接，固定环的一侧表面环形均布若干安装轴，每个安装轴均与一个轴承的内圈过盈配合，所述轴承的外圈与所述转动机构匹配。通过螺纹连接的涨紧爪与固定环，便于直接转动涨紧爪，实现涨紧爪在径向方向的调整，从而便于与不同尺寸的管道匹配，从外部牢固的进行夹持。固定环上通过若干安装轴实现与轴承的配合，再通过轴承实现与转动机构配合，确保转动机构的稳定旋转。

进一步的，所述转动机构包括回转环，回转环上固定连接同轴的大齿轮，所述大齿轮齿条向外，大齿轮的内侧与所述轴承的外圈接触，还包括与大齿轮的齿条相啮合的小齿轮，所述小齿轮由第一驱动装置驱动进行转动。第一驱动装置驱动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，从而实现回转环整体的转动。

进一步的，所述第一驱动装置为回转驱动马达。便于在必要时通过改变驱动动力的极性来改变回转驱动马达的转动方向，更加方便的完成整个异形孔的铣削切割。

进一步的，所述直线移动机构固定在转动机构上，直线移动机构包括导轨、与所述导轨相匹配的滑动平台、驱动滑动平台在导轨上移动的传动装置，所述铣削动力头安装在滑动平台上，铣削动力头上可拆卸连接立铣刀。传统装置驱动滑动平台在导轨上进行移动，实现立铣刀沿管道轴线方向的移动。

进一步的，所述导轨安装在L型支架上，所述传动装置包括第二驱动装置、丝杠支座、丝杠、丝杠螺母，所述丝杠支座固定在L型支架上，丝杠穿过丝杠支座，丝杠两端分别与第二驱动装置、丝杠螺母连接，丝杠螺母和滑动平台通过螺栓固定连接，所述第二驱动装置用于驱动丝杠转动。第二驱动装置驱动丝杠转动，通过丝杠螺母带动滑动平台进行直线运动。

进一步的，所述第二驱动装置为手轮。便于人工缓慢的转动手轮进行速度和方向的控制，实现异形孔切割轨迹的控制。

一种管道异形孔便携铣削切割装置的铣削切割方法，包括以下步骤：

(a)在管道外壁标记异形孔切割线，任选一点使用手电钻钻孔，孔径大于立铣刀直径；

(b)将抱紧机构套入待加工管道，使立铣刀穿过手电钻的钻孔，抱紧待加工管道；

(c)分别为转动机构、铣削动力头连接驱动动力，使转动机构、铣削动力头开始转动；

(d)直线移动机构带动铣削动力头做直线运动，根据转动机构的转动速度控制直线移动机构的移动速度与方向，实现铣削动力头沿管道外壁标记的异形孔切割线进行移动。

进一步的，所述步骤(b)中，将抱紧机构的固定环套入待加工管道，旋转各涨紧爪，使各涨紧爪抵拢管道外壁。

本申请中，铣削动力头沿自身轴线方向的转动是靠外部动力驱动，动力源可以为液压、压缩空气、电力等。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种管道异形孔便携铣削切割装置及方法，解决了管道安装、抢修现场需要使用明火火焰切割的问题，实现了管道安装、抢修现场的异形孔机械铣削切割。通过匹配绕管道轴线方向的转动速度和沿管道轴线方向的移动速度，实现了异形孔切割轨迹的控制。相对于机床，该装置体积小、质量轻，方便携带和安装。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例完全封装后的结构示意图；

图3为本发明具体实施例使用时的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-涨紧爪，2-固定环，3-回转环，4-导轨，5-立铣刀，6-铣削动力头，7-滑动平台，8-第二驱动装置，9-丝杠支座，10-丝杠，11-丝杠螺母，12-L型支架，13-滑块，14-小齿轮，15-第一驱动装置，16-大齿轮，17-轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

如图1至图3所示的一种管道异形孔便携铣削切割装置，涨紧爪1共3个，沿圆周环形均布，与固定环2通过螺纹连接，旋转涨紧爪1可调整涨紧爪1与固定环2的相对位置。轴承17共18个，沿圆周均布，轴承17内圈与固定环2上的安装轴过盈连接；大齿轮16内圈与轴承17外圈接触，回转环3与大齿轮16固定连接，大齿轮16转动时回转环3一同转动。第一驱动装置15与固定环2固定连接，小齿轮14与第一驱动装置15输出轴固定连接，小齿轮14外圈与大齿轮16外圈啮合，第一驱动装置15转动带动小齿轮14转动，进而驱动大齿轮16和回转环3一起转动。

导轨4共2个，通过螺栓固定安装在L型支架12上；滑块13共4个，通过螺栓固定安装在滑动平台7上，并与导轨4相配合。丝杠支座9、丝杠10和丝杠螺母11组成传动装置；第二驱动装置8与丝杠10固定连接，丝杠螺母11和滑动平台7通过螺栓固定连接；第二驱动装置8转动可带动丝杠10转动，从而改变丝杠螺母11及滑动平台7的位置，实现滑动平台7沿导轨4平移。

铣削动力头9通过螺栓固定在滑动平台7上，铣削动力头6通过弹簧钻夹头与立铣刀5固定连接，滑动平台7移动时可带动铣削动力头6及立铣刀5一起移动。

本实施例中，第一驱动装置15为回转驱动马达，第二驱动装置8为手轮。

本实施例的使用方法如图3所示：

(1)、在管道外壁标记异形孔切割线，任选一点使用手电钻钻通孔，通孔孔径大于立铣刀5直径。

(2)、将管道异形孔便携铣削切割装置套入管道，旋转涨紧爪1夹紧管道，保证立铣刀5穿过手电钻预钻通孔。

(3)、分别为第一驱动装置15和铣削动力头6连接驱动动力，打开动力开关使第一驱动装置15和铣削动力头6转动。

(4)、用手摇动第二驱动装置8，使得滑动平台7带动铣削动力头6沿平行导轨4的方向移动；控制手摇动第二驱动装置8的速度，使滑动平台7沿平行导轨4方向移动速度与回转环3转动速度相匹配，实现铣削动力头6沿管道外壁标记的异形孔切割线移动。

(5)、必要时通过改变驱动动力的极性来改变回转马达15的转动方向，以完成整个异形孔的铣削切割。

本实施例的核心在于：

1、铣削动力头有两个自由度，可沿绕管道轴线方向转动，也可沿管道轴线方向平移。该装置可以完成管道异形孔的铣削切割加工。

2、铣削动力头自身的转动是靠外部动力驱动，动力源可以为液压、压缩空气、电力；铣削动力头沿轴线方向移动通过操作者旋转手轮实现。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种管道异形孔便携铣削切割装置，包括铣削动力头(6)，其特征在于，还包括依次相连的抱紧机构、转动机构、直线移动机构；所述抱紧机构用于抱紧待加工管道，所述转动机构用于绕待加工管道的周向转动，所述直线移动机构随转动机构同步转动，所述铣削动力头(6)安装在直线移动机构上，所述直线移动机构用于驱动铣削动力头(6)沿待加工管道的轴向进行直线移动。

2.根据权利要求1所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述抱紧机构包括固定环(2)，所述固定环(2)上沿周向均匀分布N个涨紧爪(1)，所述涨紧爪(1)沿固定环(2)的径向方向顶紧待加工管道，其中N≥3。

3.根据权利要求2所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述涨紧爪(1)与固定环(2)之间通过螺纹连接，固定环(2)的一侧表面环形均布若干安装轴，每个安装轴均与一个轴承(17)的内圈过盈配合，所述轴承(17)的外圈与所述转动机构匹配。

4.根据权利要求3所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述转动机构包括回转环(3)，回转环(3)上固定连接同轴的大齿轮(16)，所述大齿轮(16)齿条向外，大齿轮(16)的内侧与所述轴承(17)的外圈接触，还包括与大齿轮(16)的齿条相啮合的小齿轮(14)，所述小齿轮(14)由第一驱动装置(15)驱动进行转动。

5.根据权利要求4所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述第一驱动装置(15)为回转驱动马达。

6.根据权利要求1所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述直线移动机构固定在转动机构上，直线移动机构包括导轨(4)、与所述导轨(4)相匹配的滑动平台(7)、驱动滑动平台(7)在导轨(4)上移动的传动装置，所述铣削动力头(6)安装在滑动平台(7)上，铣削动力头(6)上可拆卸连接立铣刀(5)。

7.根据权利要求6所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述导轨(4)安装在L型支架(12)上，所述传动装置包括第二驱动装置(8)、丝杠支座(9)、丝杠(10)、丝杠螺母(11)，所述丝杠支座(9)固定在L型支架(12)上，丝杠(10)穿过丝杠支座(9)，丝杠(10)两端分别与第二驱动装置(8)、丝杠螺母(11)连接，丝杠螺母(11)和滑动平台(7)通过螺栓固定连接，所述第二驱动装置(8)用于驱动丝杠(10)转动。

8.根据权利要求7所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置，其特征在于，所述第二驱动装置(8)为手轮。

9.基于权利要求1至8中任一所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置的铣削切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)在管道外壁标记异形孔切割线，任选一点使用手电钻钻孔，孔径大于立铣刀(5)直径；

(b)将抱紧机构套入待加工管道，使立铣刀(5)穿过手电钻的钻孔，抱紧待加工管道；

(c)分别为转动机构、铣削动力头(6)连接驱动动力，使转动机构、铣削动力头(6)开始转动；

(d)直线移动机构带动铣削动力头(6)做直线运动，根据转动机构的转动速度控制直线移动机构的移动速度与方向，实现铣削动力头(6)沿管道外壁标记的异形孔切割线进行移动。

10.根据权利要求9所述的一种管道异形孔便携铣削切割装置的铣削切割方法，其特征在于，所述步骤(b)中，将抱紧机构的固定环(2)套入待加工管道，旋转各涨紧爪(1)，使各涨紧爪(1)抵拢管道外壁。