一种钛管切割打磨装置及其方法与流程

本发明涉及钛管加工，更具体地说，涉及一种钛管切割打磨装置及其方法 。

背景技术：

1、钛及钛合金管材因具备高比强度、优异耐腐蚀性与良好生物相容性，在航空航天、石油化工、医疗器械及海洋工程等领域应用广泛。定长切断与端面去毛刺打磨是钛管成品加工的关键工序，其加工精度与加工效率直接决定钛管的装配性能与生产制造成本。

2、目前行业内钛管的切割与端面打磨多采用分体式加工模式：先通过激光切管设备完成钛管定长下料，再将切割后的钛管转运至倒角或打磨设备进行二次装夹，完成端面去毛刺处理。该模式下，二次装夹不可避免会引入定位偏差，导致端面垂直度与同轴度精度下降，难以满足高精度钛管的加工要求；同时工序转序与重复装夹耗时较长，生产效率低，人工成本高，且加工质量稳定性受人员操作水平影响较大。

3、现有部分管材加工设备虽尝试集成切割与打磨功能，但仍存在明显局限性：其一，多数集成设备采用工件旋转的加工原理，仅适用于短尺寸管材加工，无法适配长规格钛管的定长切割需求；其二，切割与打磨机构多采用分立式独立布局，工位切换需多轴联动调整，整体结构复杂，切换后定位精度难以保障，易出现打磨端面与切割端面不同轴的问题；其三，夹持与定长结构适配性差，难以快速灵活地适配不同长度钛管的定长加工需求，设备通用性不足。

4、综上，现有钛管切割打磨设备存在加工精度与效率难以兼顾、集成设备工位切换结构复杂、长管材适配性差的技术缺陷，无法满足钛管工业化高效精密加工的生产需求。鉴于此，我们提出一种钛管切割打磨装置及其方法 。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钛管切割打磨装置及其方法 ，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种钛管切割打磨装置，包括工作台，工作台上设置有第一夹持机构、第二夹持机构、集成式切割打磨单元以及控制单元；

4、工作台上开设有第一轴向滑轨、第二轴向滑轨，第一轴向滑轨与第二轴向滑轨均沿钛管加工轴线平行布设；

5、第一夹持机构固定安装于工作台的一端，第二夹持机构可滑动地装配于第二轴向滑轨上，第一夹持机构与第二夹持机构的夹持中心与钛管加工轴线重合，且第二夹持机构能够沿第二轴向滑轨滑动；

6、集成式切割打磨单元滑动装配于第一轴向滑轨上，且位于第一夹持机构与第二夹持机构之间；集成式切割打磨单元包括龙门安装架、激光切割机构与端面打磨机构，龙门安装架顶部设置有移动滑轨，移动滑轨与第一轴向滑轨的延伸方向垂直，移动滑轨上滑动安装有移动块，激光切割机构与端面打磨机构安装于移动块上；

7、控制单元分别与第一夹持机构、第二夹持机构、集成式切割打磨单元电连接，用于控制各机构按序执行夹持定位、激光切割、端面打磨工序，实现钛管一次装夹下的定长切断与端面一体化加工。

8、优选地，移动块底部还设置有气缸，气缸的输出轴上设置有固定板，固定板顶部设置有多个限位柱，限位柱延伸至移动块内并与移动块滑动配合；

9、固定板底部设置有激光切割机构的激光切割头，端面打磨机构安装于固定板上激光切割头的一侧。

10、优选地，端面打磨机构包括固定架，固定架上安装有带轮机构，固定架上端一侧设置有电机一，电机一与带轮机构的主动轮连接，带轮机构的从动轮两侧相对设置有打磨轮，打磨轮的中轴穿过固定架与从动轮连接。

11、优选地，移动滑轨内设置有驱动组件一，驱动组件一为电机与滚珠丝杠副，移动块与滚珠丝杠副螺纹连接；

12、第一轴向滑轨与第二轴向滑轨内分别设置有驱动组件二和驱动组件三；驱动组件二与龙门安装架连接，驱动组件三与第二夹持机构连接。

13、优选地，第二夹持机构两侧设置有支撑架，支撑架与驱动组件三连接。

14、优选地，龙门安装架上还设置有吹气排屑组件，吹气排屑组件包括至少两组喷嘴，其中一组喷嘴对准激光切割工位，用于喷射惰性保护气体并吹除切割熔渣；另一组喷嘴对准打磨工位，用于吹除打磨产生的钛屑。

15、优选地，第一夹持机构与第二夹持机构均为气动三爪卡盘，三爪卡盘的卡爪内侧嵌装有可更换的铜质衬套；第二轴向滑轨的旁侧设置有轴向刻度尺，第二夹持机构的底部配套设置有锁紧件，用于滑动至预设切割长度位置后锁定定位。

16、优选地，打磨轮采用绿碳化硅磨料烧结成型；固定架与打磨轮的中轴之间设置有弹性缓冲件，用于使打磨轮以浮动压力抵接钛管端面，自适应补偿磨料磨损量。

17、优选地，工作台对应集成式切割打磨单元的移动区间下方设置有湿式集屑槽，湿式集屑槽内盛有冷却切削液并内置可拆卸滤屑网，切割与打磨产生的钛屑落入集屑槽后浸没于切削液液面以下，用于防止钛屑氧化自燃。

18、一种钛管切割打磨方法，采用上述的钛管切割打磨装置实施，包括如下步骤：

19、s1、装夹定长：将钛管沿轴向依次穿入第二夹持机构与集成式切割打磨单元的龙门安装架，端部伸至第一夹持机构处；驱动第二夹持机构沿第二轴向滑轨滑动至预设切割长度位置并锁定，同步启动第一夹持机构与第二夹持机构，对钛管进行双端定心夹紧；

20、s2、激光切断：控制单元驱动集成式切割打磨单元沿第一轴向滑轨移动至预设切割工位，驱动组件一带动移动块横向移动，使激光切割机构对准钛管加工位置；气缸驱动固定板带动激光切割头进给至设定切割距离，启动激光切割机构配合轴向移动完成钛管定长切断；切断完成后气缸带动激光切割头退回；

21、s3、端面打磨：驱动组件一带动移动块横向移动，使端面打磨机构对准钛管切断端面；气缸驱动固定板带动打磨轮进给至抵接钛管端面，启动电机一通过带轮机构带动双打磨轮旋转，对钛管端面的内外棱同步进行打磨去毛刺；打磨完成后气缸带动端面打磨机构退回；

22、s4、复位下料：集成式切割打磨单元沿第一轴向滑轨退回初始工位，第一夹持机构与第二夹持机构松开，取出加工完成的钛管段。

23、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

24、（1）采用一次装夹完成定长切割与端面打磨全工序，彻底消除分体加工模式下二次装夹引入的定位误差；切割与打磨机构共用同一安装基准，仅通过横向平移完成工位切换，保证切割端面与打磨端面轴线完全重合；配合双端定心夹持结构与限位柱导向进给设计，有效保障端面垂直度、倒角同轴度与平整度，钛管端面加工的形位精度与批次一致性大幅提升。切割与打磨工序一体化连贯执行，省去了分体加工的工序转序、二次装夹与重新对刀耗时；核心采用双打磨轮对称布置结构，可同步对切断后的两个钛管端面进行打磨去毛刺，单工位打磨效率提升一倍；搭配伺服驱动的快速工位切换与精准定位，单根钛管的整体加工周期大幅压缩，生产效率较传统分体加工模式提升40%以上。

25、（2）第二夹持机构可沿轴向滑轨自由滑动调节，配合轴向刻度尺与锁紧结构，可快速适配不同长度钛管的定长加工，无需额外加装定长工装；卡爪内置可更换铜质衬套，可快速换型适配不同外径的钛管；各驱动单元的加工参数可灵活调控，可根据钛管规格、材质牌号调整切割功率、打磨转速与进给量，设备适用范围广、换型成本低。采用激光切割方式加工钛管，切口平整光滑、热影响区窄，切割后粘屑与硬性毛刺少，大幅降低后续打磨负荷；打磨轮选用绿碳化硅磨料，适配钛合金高韧性、易粘屑的材料特性，打磨切削性强、使用寿命长；配合弹性浮动打磨结构，可自适应补偿磨料磨损，始终保持稳定打磨压力，避免刚性打磨导致的端面烧伤与振纹；搭配铜质衬套防夹持划伤、惰性气体防切割面氧化的专项设计，全方位保障钛管内外表面与端面的成品质量。

26、（3）采用龙门集成式布局，切割与打磨机构共用移动载体与进给系统，大幅简化设备整体结构，减少独立驱动部件，降低设备故障率；整机由控制单元统一时序控制，装夹、切割、打磨、复位全工序自动连贯执行，无需人工干预工序切换；双侧对称传动的夹持结构与多限位柱导向进给设计，保障设备运行平稳性与动作精度，设备长期运行的可靠性与稳定性更强。