專利名稱：割炬切割多頭螺旋后分離成型的無軸螺旋加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種割炬切割多頭螺旋后分離成型的無軸螺旋加工新工藝，屬于機械制造技術領域。
現有的無軸螺旋的構造，如
圖1所示，在當螺旋高度大時，為解決成型困難，其螺旋是由內、外兩層螺旋組合，接合面是焊接而成，其斷面形狀如圖2所示；由于無軸螺旋較長，國外可達30m甚至更長，都是分段成型后對焊拼接，成型方法可歸納為如下三種，其一，按螺旋彈簧的方法制造，工藝線路大致如下坯料(扁材)——冷卷繞——冷拉定型(保證要求的導程)，此工藝要求具有輸出扭矩較大的冷卷機和冷拉定型設備，工裝如心棒、壓輪等隨螺旋尺寸而變；由于卷繞時坯料外側(螺旋外緣)受拉而內側受壓，卷繞后其斷面變梯形，如螺旋斷面高度大，內側材料積聚過多會產生折皺，形狀誤差大。其二，加熱成型法，工藝線路如下坯料加熱軟化——熱卷繞——升溫拉伸定型——車削內、外圓(如斷面為階梯形，內圓必須車削)，此工藝中的用熱卷繞機的輸出扭矩較小；卷繞和拉伸均要求具有溫控加熱爐，能量消耗大，用地面積大；工作環境惡劣；內側材料積聚過多會產生折皺，形狀誤差大；工裝如心棒、壓輪等隨螺旋尺寸而變；焊后還需車削外、內(必要時)圓。其三，逐圈焊接拉伸定型法，工藝線路如下坯料(一組在板材上割制的圓環)——割斷并使斷口錯開(形成開口環)——相鄰開口環首尾對焊——局部加熱拉伸定型——外、內(必要時)圓車削，此方法雖無需卷繞機，卷前也不加熱，但它的邊角余料多，材料利用率低，材料如不銹鋼則成本更高；一圈有一條對接焊縫，施焊量大，要求高；焊后還需車削外、內(必要時)圓。
本發明的目的在于針對上述存在的缺陷，提出一種新的無軸螺旋制造工藝，利用等離子切割機、氧乙炔焰割炬(根據材質定，不銹鋼必須用前者)在坯料(厚壁管)上切割多頭螺旋線，切完后逐圈旋轉分離，具有設備簡單、尺寸形狀精度高、材料利用率高、成本低等特點。
本發明的技術解決方案
工藝步驟包括1、選材根據螺旋的內、外徑和材質，選擇同材質并略留加工余量的厚壁無縫管，長1.5m左右；2、車削外圓、內圓(單層螺旋，可不加工)；3、按螺旋的導程H、螺旋的厚度B、割縫寬度S決定多頭螺旋的頭數NN＝H/(B＋S)式中S——對于氧乙炔焰S＝5；等離子S＝44、在距兩端面20-30mm處刻線以限定割制螺旋的起止點，這樣做亦可防止成型過程中已割制的螺旋因熱變形后松散；5、按螺旋頭數N在一端刻線上鉆削直徑略大于S的均布通孔N個，以決定各圈螺旋的起始點6、在專用設備上割制多頭螺旋，割制時應盡量做到發熱量和散熱量平衡；7、按兩端刻線切除無螺旋部分；8、逐圈旋轉分離成形的螺旋。
由此，一根無縫管材就成了N根無軸螺旋了！簡明的工藝線路如下車削外、內圓——在兩端刻起止線——鉆削各頭螺旋起點的定位孔——割制螺旋線——切除無螺旋的管端——旋轉分離本發明的優點1、設備簡單不需要卷繞機和拉伸機，不需要加熱爐；裝機容量小，能耗低。只要保證螺旋運動，管坯每轉一轉，割炬沿管軸移動一個導程，無切削力，所以專用設備的扭矩小、功率小；只需對現有的普通車床略加改造即可應用；通過變更掛輪系統的速比即可造出不同導程的螺旋，因而投資小，上馬快。
2、尺寸、形狀精度高導程比拉伸法精度高，這是由于切割前車削比成型后加工外、內圓精度高而且方便；螺旋面比原有各種工藝準確，不可能產生外拉內擠的現象，更不會產生折皺。
3、材料利用率高，除割縫外，無邊角余料。
4、用氧乙炔焰切割成本最低，對于不銹鋼則必須采用等離子切割，該設備工作電流大(達70A)，成本雖高一些，根據本工藝的特點，仍然是一種比較好的加工方法。
附圖1是現有的無軸螺旋的構造示意圖，附圖2是現有的雙層無軸螺旋的構造斷面形狀示意圖。
實施例 利用普通車床割削無軸螺旋無軸螺旋尺寸及加工要求外圓φ215-0.540mm，內圓φ115＋0.460mm，光潔度均為25；導程130mm，厚度15mm，總長5000mm，材質Q235-A加工步驟選用留有加工余量而尺寸接近螺旋要求的Q235-A厚壁無縫管，長1.2m；按要求在普通車床上加工外圓、內圓并在管坯距兩端30mm處車深約1mm的刻線；按螺旋的導程H、螺旋的厚度B、割縫寬度S決定多頭螺旋的頭數NN＝H/(B＋S)＝130/(15＋5)＝6.5，不是整數應對尺寸微調，取H＝132、B＝17，則取N＝6頭。按螺旋頭數6在一端刻線上鉆削φ5.2mm，均布通孔6個，用氧乙炔焰從它定位的孔為起點，先后割制螺旋線，冷卻后切除無螺旋部分；逐圈旋轉分離成形的無軸螺旋6根。一根無縫管材就成了6根無軸螺旋了。
材質碳鋼，用氧乙炔焰，(而不銹鋼則必須用等離子切割機)。
由于火焰切割不存在切削力，只要保證管坯轉動一圈割炬沿管軸線直線移動一個導程，所以實現這種運動的設備是比較簡單的，用尺寸合適的普通車床改造。考慮到切割時熱量較大，應在卡盤端設置隔熱和在管段部位設置散熱裝置；同時，為適應螺旋壁厚和材質的差別，切割速度應能無級調節；由于無切削力，設備的驅動功率較小，用小容量調頻電源實現無級調速既方便又經濟。
管坯采用厚壁無縫鋼管。
權利要求
1.割炬切割多頭螺旋后分離成型的無軸螺旋加工工藝，其特征是它的工藝步驟分(1)選材根據螺旋的內、外徑和材質，選擇同材質并略留加工余量的厚壁無縫管，長1.5m左右；(2)車削外圓、內圓(單層螺旋，可不加工)；(3)按螺旋的導程H、螺旋的厚度B、割縫寬度S決定多頭螺旋的頭數NN＝H/(B＋S)式中S——對于氧乙炔焰S＝5；等離子S＝4(4)在距兩端面20-30mm處刻線以限定割制螺旋的起止點，(5)按螺旋頭數N在一端刻線上鉆削直徑略大于S的均布通孔N個，以決定各圈螺旋的起始點(6)在專用設備上割制多頭螺旋，割制時應盡量做到發熱量和散熱量平衡；(7)按兩端刻線切除無螺旋部分；(8)逐圈旋轉分離成形的螺旋。
全文摘要
本發明是割炬切割多頭螺旋后分離成型的無軸螺旋加工工藝,工藝步驟:選材——車削外、內圓——在兩端刻起止線——鉆削各頭螺旋起點的定位孔——割制螺旋線——切除無螺旋的管端——逐圈旋轉分離。優點:設備簡單,不需要卷繞機和拉伸機,不需要加熱爐;裝機容量小,能耗低,投資小,上馬快,尺寸、形狀精度高,不可能產生外拉內擠的現象,更不會產生折皺,材料利用率高,除割縫外,無邊角余料,切割成本低。
文檔編號B23G7/00GK1338345SQ0011246
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月18日 優先權日2000年8月18日
發明者陳文根 申請人:陳文根