CN109693081A - 一种智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺及结构，所述加工工艺包括粗车→摩擦焊接→热处理→深孔加工→精车→铣削→高频淬火→外圆磨等。所述回转轴中包括设有若干个呈L形连通的轴向孔和径向孔，若干个轴向孔围绕回转轴的轴线均布，若干个径向孔的端口设置在回转轴的圆柱面上，且与回转体上的径向孔的位置相对应，在所述回转轴的轴向孔与径向孔内设有碳纤维套管，所述碳纤维套管位于轴向孔与径向孔相交的拐弯部位呈圆角平滑过渡，在所述回转轴的轴向孔与径向孔的内壁附着有塑料膜或塑料套管。该中央回转接头中央回转轴结构具有结构简单、加工便捷、可降低流体在回转接头内压力损失，减小回转轴结构尺寸及重量等特点。
Description
技术领域
本发明涉及液压气动输送管件技术领域，具体涉及一种智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺及智能中央回转接头中央回转轴的结构。
背景技术
重载工程机械的液压系统中，其相对回转和固定部件，通常通过中央回转接头来控制回转部分与固定部分的液体通道和电路的连接。中央回转接头是由回转体、回转轴和盖子等组成，使用时，回转体与工程机械的回转下平台固定，回转轴上的安装板与回转上平台上的回转支撑相连接。
以往的挖掘机大多为轮式或步履式，轮式挖掘机和步履式使用的中央回转接头的液压通道数为16个和8个，这种常规的中央回转接头的液压通道较少，因此不能实现挖掘机或相似机械的更多动作，例如挖掘机的爬坡功能，因此不能满足现今日益增长的科技需求。
现有技术中，中央回转接头中央回转轴的都是由毛坯铸件通过自由锻→铣削→粗车→精车→珩磨等工艺加工完成，采用上述工艺加工中央回转接头中央回转轴的既费工费时，对原材料的浪费也较大，因此造成中央回转接头中央回转轴工件的加工制造成本高，加工质量难以保证。
另外，现有回转接头中的回转轴中的轴向孔与径向孔是通过机加工而成，由于两个相互垂直的孔在加工后必定留有被多余加工的凹槽和锐角相贯线，这些凹槽和锐角相贯线在流体流过轴向孔与径向孔的相交部位时造成流体压力的损耗，若在整个系统中存在有多个上述流体压力的损耗，流体传输的整体能耗机会增加，同时也会造成系统中其他部位的压力增大。压力的增加也将造成系统中许多器件的结构尺寸的增加及成本的增加。若采用铸造方法制造回转接头中的回转轴，虽然可以克服上述及加工结构造成的压力损失，但是由于铸件存在组织疏松、气孔、沙眼等缺陷，就必须通过增减孔与孔之间的中心距来克服高压输送流体式可能造成的击穿的问题，这样势必会增加回转接头中央回转轴的结构尺寸，因此有必要对现有回转接头的结构进行改进。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、加工便捷、可节省原材料，可以提高中央回转接头中央回转轴的加工效率，可提高加工质量，可降低流体在回转接头内压力损失，减小回转轴结构尺寸及重量的一种中央回转接头中央回转轴的加工工艺及结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺，所述加工工艺包括如下工艺步骤：
S1：粗车加工，分别对锻造成型后的短管形与长管形工件进行粗车加工，加工至设定的结构尺寸；
S2：摩擦焊接，将粗车后的短管形与长管形工件通过摩擦焊机焊接成一整体结构；
S3：深孔加工，摩擦焊接后将中央回转轴上设置的径向孔与轴向孔加工至设定尺寸；
S4：热处理，将深孔加工后的回转轴进行调质处理；
S5：精车，对热处理后的中央回转轴进行精车加工；
S6：铣削油口，对液压油接口进行铣削加工，并加工出螺纹接口；
S7：表面高频淬火，用高频淬火设备将精车后的中央回转轴进行表面高频淬火；
S8：外圆磨，用外圆磨床对中央回转轴的外圆进行磨削加工；
S9：检验入库，对外圆磨加工后的中央回转轴进行检测，检测合格后入库。
为了提高摩擦焊接的加工效率，优选的技术方案是，在所述S3摩擦焊接工步中同时将摩擦焊接中产生的飞边切除。
一种智能中央回转接头中央回转轴结构，所述回转轴中包括设有若干个呈L形连通的轴向孔和径向孔，若干个轴向孔围绕回转轴的轴线均布，若干个径向孔的端口设置在回转轴的圆柱面上，且与回转体上的径向孔的位置相对应，在所述回转轴的轴向孔与径向孔内设有碳纤维套管，所述碳纤维套管位于轴向孔与径向孔相交的拐弯部位呈圆角平滑过渡。
在加工制作中央回转接头中的回转轴时，可先将用模具注塑出回转轴，注塑前可先将若干根碳纤维管放在模具内，然后将若干根呈L形的碳纤维管一起注塑在回转轴内。也可以先注塑出有内部有若干个呈L形轴向孔与径向孔的回转轴，然后再将若干根呈L形的碳纤维管装入若干个呈L形轴向孔与径向孔内。
由于碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，碳纤维是一种的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。因此采用碳纤维用作回转轴的套管，可以大大提高其耐压强度，可将碳纤维套管的管壁做的很薄，轴向孔之间的壁厚也可以做的很薄，而且可以用注塑件作为回转轴的主体，这样就可以极大地减小回转轴的结构尺寸及重量，提高生产效率很耐用性能。
为了能够使得流体在回转轴的轴向孔与径向孔内顺利流过，减少与管壁之间的摩擦力，优选的技术方案是，在所述回转轴的轴向孔与径向孔的内壁附着有塑料膜或塑料套管。
为了便于回转轴轴向孔内壁及回转轴径向孔内壁与塑料膜或塑料套管的结合，进一步优选的技术方案是，所塑料膜通过喷塑或热熔与轴向孔及径向孔的内壁附着。
为了便于回转轴轴向孔内壁及回转轴径向孔内壁与塑料膜或所料套管的结合，同时避免与螺纹接口端部造成干扰，优选的技术方案还有，所塑料膜或塑料套管的两端止于轴向孔及径向孔端口的螺纹连接段以内。
为了便于提高回转轴的加工效率，减轻回转轴的重量，进一步优选的技术方案还有，所述回转轴的主体为注塑件。
为了便于减轻回转轴的重量，缩小回转轴的结构尺寸，优选的技术方案还有，所述若干个轴向孔围绕回转轴的轴线紧密排列。
为了便于适用于不同的加工工艺，进一步优选的技术方案还有，所述碳纤维套管为硬碳纤维套管或为软碳纤维套管。
为了适用于不同型号、不同用途的回转轴，进一步优选的技术方案还有，所述碳纤维套管的直径为0.2～600mm，长度为10～6000mm，壁厚为0.2～50mm。
本发明的优点和有益效果在于：该智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺及智能中央回转接头中央回转轴的结构具有结构简单、加工便捷、可节省原材料，可以提高中央回转接头中央回转轴的加工效率，可提高加工质量，可降低流体在回转接头内压力损失，减小回转轴结构尺寸及重量等特点。通过在轴向孔与径向孔内套装碳纤维套管，可使管壁的耐压强度得到显著的提高。在提高耐压强度的前提下，可以将原有的用钢材加工制作的回转轴主体改用塑料注塑成型，这样既提高了加工效率，有降低了重量和加工成本，由于碳纤维管具有很高的内压强度，因此可以将管与管之间的间距缩小至相互贴合，这样就可以减小结构尺寸。由于将碳纤维管的轴向孔与径向孔相交部位做成圆滑过渡，因此可以极大的减小流体流过该部位是造成的压力损失，同时也优于铸件回转轴组织疏松、气孔、沙眼等缺陷。
附图说明
图1是本发明中央回转接头中央回转轴结构的剖视示意图。
图中：1、回转轴；2、轴向孔；3、径向孔；4、碳纤维套管；5、塑料膜；6、螺纹连接段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺，所述加工工艺包括如下工艺步骤：
第一步：粗车加工，分别对锻造成型后的短管形与长管形工件进行粗车加工，加工至设定的结构尺寸；
第二步：摩擦焊接，将粗车后的短管形与长管形工件通过摩擦焊机焊接成一整体结构；
第三步：深孔加工，摩擦焊接后将中央回转轴上设置的径向孔与轴向孔加工至设定尺寸；
第四步：热处理，将深孔加工后的回转轴进行调质处理；
第五步：精车，对热处理后的中央回转轴进行精车加工；
第六步：铣削油口，对液压油接口进行铣削加工，并加工出螺纹接口；
第七步：表面高频淬火，用高频淬火设备将精车后的中央回转轴进行表面高频淬火；
第八步：外圆磨，用外圆磨床对中央回转轴的外圆进行磨削加工；
第九步：检验入库，对外圆磨加工后的中央回转轴进行检测，检测合格后入库。
在摩擦焊接过程中，被焊材料通常不熔化，仍处于固相状态，焊合区金属为锻造组织。与熔化焊接相比，在焊接接头的形成机制和性能方面，存在着显著区别。首先，摩擦焊接头不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，如粗大的柱状晶、偏析、夹杂、裂纹和气孔等；其次，轴向压力和扭矩共同作用于摩擦焊接表面及其邻近区，产生了一些力学冶金效应，如晶粒细化、组织致密、夹杂物弥散分布，以及摩擦焊接表面的“自清理”作用等；再者，摩擦焊接时间短，热影响区窄，热影响区组织无明显粗化。被焊材料通常不熔化，仍处于固相状态，焊合区金属为锻造组织，材料抗拉强度高达632MPa，成品爆破压力大于100～180MPa。
为了提高摩擦焊接的加工效率，本发明优选的实施方案是，在所述S3摩擦焊接工步中同时将摩擦焊接中产生的飞边切除。
如图1所示，本发明是一种智能中央回转接头中央回转轴结构，所述回转轴1中包括设有若干个呈L形连通的轴向孔2和径向孔3，若干个轴向孔2围绕回转轴1的轴线均布，若干个径向孔3的端口设置在回转轴1的圆柱面上，且与回转体上的径向孔的位置相对应，在所述回转轴1的轴向孔2与径向孔3内设有碳纤维套管4，所述碳纤维套管4位于轴向孔2与径向孔3相交的拐弯部位呈圆角平滑过渡。
在加工制作中央回转接头中的回转轴1时，可先将用模具注塑出回转轴1，注塑前可先将若干根碳纤维套管4放在模具内，然后将若干根呈L形的碳纤维套管4一起注塑在回转轴1内。也可以先注塑出有内部有若干个呈L形连通的轴向孔2与径向孔3的回转轴1，然后再将若干根呈L形的碳纤维套管4装入若干个呈L形连通的轴向孔2与径向孔3内。
由于碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，碳纤维是一种的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。因此采用碳纤维用作回转轴的套管，可以大大提高其耐压强度，可将碳纤维套管的管壁做的很薄，轴向孔之间的壁厚也可以做的很薄，而且可以用注塑件作为回转轴的主体，这样就可以极大地减小回转轴的结构尺寸及重量，提高生产效率很耐用性能。
为了能够使得流体在回转轴1的轴向孔2与径向孔3内顺利流过，减少与管壁之间的摩擦力，本发明优选的实施方案是，在所述回转轴1的轴向孔2与径向孔3的内壁附着有塑料膜5或塑料套管。
为了便于回转轴1的轴向孔2内壁及回转轴的径向孔3内壁与塑料膜或塑料套管的结合，本发明进一步优选的实施方案是，所塑料膜5通过喷塑或热熔与轴向孔2及径向孔3的内壁附着。
为了便于回转轴1的轴向孔2内壁及回转轴的径向孔3内壁与塑料膜或所料套管的结合，同时避免与螺纹接口端部造成干扰，本发明优选的实施方案还有，所塑料膜5或塑料套管的两端止于轴向孔2及径向孔3端口的螺纹连接段6以内。
为了便于提高回转轴的加工效率，减轻回转轴的重量，本发明进一步优选的实施方案还有，所述回转轴1的主体为注塑件。
为了便于减轻回转轴的重量，缩小回转轴的结构尺寸，本发明优选的实施方案还有，所述若干个轴向孔2围绕回转轴1的轴线紧密排列。
为了便于适用于不同的加工工艺，本发明进一步优选的实施方案还有，所述碳纤维套管4为硬碳纤维套管或为软碳纤维套管。
为了适用于不同型号、不同用途的回转轴，本发明进一步优选的实施方案还有，所述碳纤维套管的直径为0.2～600mm，长度为10～6000mm，壁厚为0.2～50mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下工艺步骤：
S1：粗车加工，分别对锻造成型后的短管形与长管形工件进行粗车加工，加工至设定的结构尺寸；
S2：摩擦焊接，将粗车后的短管形与长管形工件通过摩擦焊机焊接成一整体结构；
S3：深孔加工，摩擦焊接后将中央回转轴上设置的径向孔与轴向孔加工至设定尺寸；
S4：热处理，将深孔加工后的中央回转轴进行调质处理；
S5：精车，对热处理后的回转轴进行精车加工；
S6：铣削油口，对液压油接口进行铣削加工，并加工出螺纹接口；
S7：表面高频淬火，用高频淬火设备将精车后的中央回转轴进行表面高频淬火；
S8：外圆磨，用外圆磨床对中央回转轴的外圆进行磨削加工；
S9：检验入库，对外圆磨加工后的中央回转轴进行检测，检测合格后入库。
2.如权利要求1所述的智能中央回转接头中央回转轴的加工工艺，其特征在于，在所述S3摩擦焊接工步中同时将摩擦焊接中产生的飞边切除。
3.一种智能中央回转接头中央回转轴结构，所述回转轴中包括设有若干个呈L形连通的轴向孔和径向孔，若干个轴向孔围绕回转轴的轴线均布，若干个径向孔的端口设置在回转轴的圆柱面上，且与回转体上的径向孔的位置相对应，其特征在于，在所述回转轴的轴向孔与径向孔内设有碳纤维套管，所述碳纤维套管位于轴向孔与径向孔相交的拐弯部位呈圆角平滑过渡。
4.如权利要求3所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，在所述回转轴的轴向孔与径向孔的内壁附着有塑料膜或塑料套管。
5.如权利要求4所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，所塑料膜通过喷塑或热熔与轴向孔及径向孔的内壁附着。
6.如权利要求5所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，所塑料膜或塑料套管的两端止于轴向孔及径向孔端口的螺纹连接段以内。
7.如权利要求6所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，所述回转轴的主体为注塑件。
8.如权利要求7所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，所述若干个轴向孔围绕回转轴的轴线紧密排列。
9.如权利要求8所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，所述碳纤维套管为硬碳纤维套管或为软碳纤维套管。
10.如权利要求9所述的智能中央回转接头中央回转轴结构，其特征在于，所述碳纤维套管的直径为0.2～600mm，长度为10～6000mm，壁厚为0.2～50mm。
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| DE102010033881A1 (de) * | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung |
| CN105889059A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-24 | 宁波派锐森液压有限公司 | 一种中空柱塞及其加工工艺 |
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2018
- 2018-12-27 CN CN201811610705.XA patent/CN109693081A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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