本发明公开的一种管道内壁切削光整装置，包括第二橡胶塞，第二橡胶塞内部设有空腔，第二橡胶塞安装有电机，电机的转轴上安装有活动轴副，活动轴副连接万向节，万向节安装有刀具。通过采用第二橡胶塞，该第二橡胶塞能够适应不同弯度的管道，第二橡胶塞内安装电机，电机通过活动轴副、万向节连接刀具，确保第二橡胶塞在转弯的时候刀具也能够随之转向，对管道内壁进行切削光整。一种管道内壁切削光整方法，可以对不同类型管道内壁进行切削光整加工，其能够自适应各种非极端小曲率半径的弯管的内壁，并进行切削光整。
1.一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，其中装置包括一种管道内壁切削光整装置，包括第二橡胶塞(5)，第二橡胶塞(5)内部设有空腔(501)，所述第二橡胶塞(5)安装有电机(8)，所述电机(8)的转轴上安装有活动轴副(9)，所述活动轴副(9)连接万向节(4)，所述万向节(4)安装有刀具(15)；
步骤1：初始化工作状态；选择第二橡胶塞(5)和刀具(15)的尺寸与管道(1)内径相等；
将刀具(15)和第二橡胶塞(5)缓慢塞入管道(1)内；启动电机(8)，电机(8)驱动刀具(15)旋转并保持切削状态；
步骤2：管道内壁的切削光整和切削状态的转弯；第二橡胶塞(5)向管道(1)内部前进，第二橡胶塞(5)行进路径与管道(1)的路径相匹配；当管道(1)需要转弯时，第二橡胶塞(5)的前端也随之拐弯，即第二橡胶塞(5)的轴承卡箍(14)同步发生偏转，轴承卡箍(14)带动轴承(13)、输出轴(12)转向，刀具(15)切削行进方向也随着管道(1)的弯曲而发生改变，实现切削状态的转弯。
2.如权利要求1所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述万向节(4)包括输入轴(10)和输出轴(12)；所述输入轴(10)通过万向节十字(11)与所述输出轴(12)连接；
所述输入轴(10)与所述活动轴副(9)连接，所述输出轴(12)连接所述刀具(15)。
3.如权利要求2所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述输出轴(12)配合连接有轴承(13)；所述轴承(13)的外圈连接有轴承卡箍(14)。
4.如权利要求3所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述轴承卡箍(14)设置在所述空腔(501)开口处；所述轴承卡箍(14)的外圈与所述空腔(501)为过盈配合。
5.如权利要求1所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述刀具(15)的径向距离等于所述第二橡胶塞(5)的直径。
6.如权利要求2所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述活动轴副(9)包括活动轴体(901)，所述活动轴体(901)内部轴向设有第一轴孔(902)，所述电机(8)的转轴安装在所述第一轴孔(902)内；所述第一轴孔(902)的内部设有第一滑动键槽(903)。
7.如权利要求6所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述输入轴(10)包括输入轴体(1001)，所述输入轴体(1001)的表面设有滑键(1002)，所述滑键(1002)能够嵌入所述第一滑动键槽(903)内；
所述输入轴体(1001)的端部一体连接有第一凸耳(1003)，所述第一凸耳(1003)上开设有第一铰接孔(1004)；
所述输出轴(12)包括输出轴体(1201)，所述输出轴体(1201)的一端部一体连接有第二凸耳(1203)，所述第二凸耳(1203)上开设有第二铰接孔(1204)；
所述第二铰接孔(1204 )与所述第一铰接孔(1004 )均与所述万向节十字(11)连接；
所述输出轴体(1201)的表面焊接有键(1202)。
8.如权利要求7所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述刀具(15)包括刀体，所述刀体沿其圆周方向分布有若干个刀齿，每个刀齿的端部均设有弧形卷屑槽(1503)。
9.如权利要求8所述的一种管道内壁切削光整方法，其特征在于，所述刀体的中心开设有第二轴孔(1501)，所述第二轴孔(1501)设有键槽(1502)，所述第二轴孔(1501)与所述输出轴体(1201)相配合，所述键槽(1502)与所述键(1202)相配合。
一种管道内壁切削光整装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于管道光整技术领域，涉及一种管道内壁切削光整装置及方法。
背景技术
[0002] 管道是生产生活中常见的一种零部件，包括直管和弯管。其中，金属长弯管是通过钣金成型或者分段焊接加工而成的，由于生产工艺的原因，导致管道内壁通常存在一些缺陷；对于钣金加工的弯管来说，在曲率半径较小的地方应力集中比较明显，易造成管道微裂纹和褶皱；对于焊接加工的弯管来说，焊接处的管道内壁凹凸不光整；而这些缺陷和不光整的地方，属于管道故障多发的位置，比如管道裂纹和漏液漏气。为了解决该问题，目前普遍采用的方法机械光整的方式去除掉表面缺陷层，其相比于原尺寸通常只会损失较小的强度，却可以消除很多表面缺陷和应力集中，提高结构的可靠性和寿命。
[0003] 而对于管道内壁而言，其光整加工难点主要表现三个方面，一是管道内空间狭窄开敞性差，如何将加工装置送入管道内部；二是如果管道是弯曲的，如何让加工装置在弯管中运动并正常工作；三是如何保证在各个曲率位置处的光整加工保持管道内壁直径的一致性。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种管道内壁切削光整装置，能够对弯管内壁进行光整。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种管道内壁切削光整装置的方法。
[0006] 本发明所采用一个的技术方案是：一种管道内壁切削光整装置，包括第二橡胶塞，第二橡胶塞内部设有空腔，第二橡胶塞安装有电机，电机的转轴上安装有活动轴副，活动轴副连接万向节，万向节安装有刀具。
[0007] 本发明的特点还在于，
[0008] 万向节包括输入轴和输出轴；输入轴通过万向节十字与输出轴连接。
[0009] 输入轴与活动轴副连接，输出轴连接刀具。
[0010] 输出轴配合连接有轴承；轴承的外圈连接有轴承卡箍。
[0011] 轴承卡箍设置在空腔开口处；轴承卡箍的外圈与空腔为过盈配合。
[0012] 刀具的径向距离等于第二橡胶塞的直径。
[0013] 活动轴副包括活动轴体，活动轴体内部轴向设有第一轴孔，电机的转轴安装在第一轴孔内；轴孔的内部设有第一滑动键槽。
[0014] 输入轴包括输入轴体，输入轴体的表面设有滑键，滑键能够嵌入第一滑动键槽内；
[0015] 输入轴体的端部一体连接有第一凸耳，第一凸耳上开设有第一铰接孔；
[0016] 输出轴包括输出轴体，输出轴体的一端部一体连接有第二凸耳，第二凸耳上开设有第二铰接孔；
[0017] 第二铰接孔与第一铰接孔均与万向节十字连接；
[0018] 还包括输出轴体的表面焊接有键。
[0019] 刀具包括刀体，刀体沿其圆周方向分布有若干个刀齿，每个刀齿的端部均设有弧形卷屑槽。
[0020] 刀体还包括中心开设有第二轴孔，第二轴孔设有键槽，第二轴孔与输出轴体相配合，键槽与键相配合。
[0021] 本发明所采用另一个的技术方案是：一种管道内壁切削光整方法，基于管道内壁切削光整装置，包括如下具体步骤：
[0022] 步骤1：初始化工作状态；选择第二橡胶塞和刀具的尺寸与管道内径相等；将刀具和第二橡胶塞缓慢塞入管道内；启动电机，电机驱动刀具旋转并保持切削状态；
[0023] 步骤2：管道内壁的切削光整和切削状态的转弯；第二橡胶塞向管道内部前进，第二橡胶塞行进路径与管道的路径相匹配；当管道需要转弯时，第二橡胶塞的前端也随之拐弯，即第二橡胶塞的轴承卡箍同步发生偏转，轴承卡箍带动轴承、输出轴转向，刀具切削行进方向也随着管道的弯曲而发生改变，实现切削状态的转弯。
[0024] 本发明的有益效果是：本发明的一种道内壁切削光整装置，通过采用第二橡胶塞，该第二橡胶塞能够适应不同弯度的管道，第二橡胶塞内安装电机，电机通过活动轴副、万向节连接刀具，确保第二橡胶塞在转弯的时候刀具也能够随之转向，对管道内壁进行切削光整。一种管道内壁切削光整方法，可以对不同类型管道内壁进行切削光整加工，其能够自适应各种非极端小曲率半径的弯管的内壁，并进行切削光整。
附图说明
[0025] 图1是本发明一种管道内壁切削光整装置的结构示意图；
[0026] 图2是本发明一种管道内壁切削光整装置立体结构图；
[0027] 图3本发明一种管道内壁切削光整装置的爆炸图；
[0028] 图4本发明一种管道内壁切削光整装置中实施例三推进装置的结构示意图。
[0029] 图中，1.管道，2.第一橡胶塞，3.柔性管，301.管壁孔，4.万向节，5.第二橡胶塞，501.空腔，6.工作体，7.空腔，8.电机，9.活动轴副，901.活动轴体，902.第一轴孔，903.第一滑动键槽，10.输入轴，1001.输入轴体，1002.滑键，1003.第一凸耳，11.万向节十字，12.输出轴，1201.输出轴体，1202.键，1203.第二凸耳，1204.第二铰接，13.轴承，14.轴承卡箍，
15.刀具，1501.第二轴孔，1502.键槽，1503.弧形卷屑槽，16.线缆。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0031] 本发明提供了一种管道内壁切削光整装置，如图1～图3所示，包括第二橡胶塞5，第二橡胶塞5内部设有空腔501，第二橡胶塞5内部设有电机安装槽，电机安装槽内装有电机8，电机8的转轴上安装有活动轴副9，活动轴副9连接万向节4的输入轴10，万向节4的输出轴
12上安装有刀具15。
[0032] 万向节4的输出轴12配合连接有轴承13的内圈，轴承13用于约束万向节输出轴12，使其绕轴承13的轴线转动。
[0033] 轴承13的外圈连接有轴承卡箍14，该轴承卡箍14用于约束轴承13的外圈。
[0034] 轴承卡箍14设置在空腔501开口处，轴承卡箍14的外圈与空腔501采用过盈配合。
[0035] 刀具15的径向距离等于第二橡胶塞5的直径。
[0036] 如图3所示，活动轴副9包括活动轴体901，活动轴体901内部轴向设有第一轴孔902，电机8的转轴安装在第一轴孔902内；轴孔902的内壁母线方向设有第一滑动键槽903；
[0037] 万向节4包括输入轴10，输入轴10通过万向节十字11与输出轴12连接；
[0038] 输入轴10包括输入轴体1001，输入轴体1001的表面焊接有滑键1002，滑键1002能够嵌入第一滑动键槽903内，滑键1002与第一滑动键槽903之间配合关系为间隙配合；且滑键1002的个数与第一滑动键槽903的个数及分布相匹配；
[0039] 输入轴体1001的端部一体连接有两个第一凸耳1003，每个第一凸耳1003上开设有第一铰接孔1004；
[0040] 输出轴12包括输出轴体1201，输出轴体1201的一端部一体连接有两个第二凸耳1203，每个第二凸耳1203上开设有第二铰接孔1204，第二铰接孔1004与第一铰接孔1204均与万向节十字11连接；
[0041] 还包括输出轴体1201的表面焊接有键1202。
[0042] 刀具15包括刀体，刀体沿其圆周方向分布有若干个刀齿，每个刀齿的端部均设有弧形卷屑槽1503，该弧形卷屑槽1503用于排屑和改变切屑卷曲方向；
[0043] 刀体还包括中心轴向开设的第二轴孔1501，第二轴孔1501设有键槽1502，第二轴孔1501与输出轴12的轴体1201相配合，键槽1502与键1202相配合。
[0044] 实施例二
[0045] 本发明还包括一种管道内壁切削光整方法，此方法使用了实施例一的管道内壁切削光整装置，包括如下具体步骤：
[0046] 步骤1：初始化工作状态；选择与管道直径合适的第二橡胶塞5和刀具15，将本装置安装连接好之后；将刀具15和第二橡胶塞5缓慢塞入管道1内，同时，启动电机8，电机8驱动刀具15旋转并保持切削状态。
[0047] 步骤2：管道内壁的切削光整和切削状态的转弯；继续推动第二橡胶塞5往管道内部前进，由于第二橡胶塞5是柔性的，因此遇到拐弯的地方，第二橡胶塞5的前端也随之拐弯，同时位于第二橡胶塞5前端的轴承卡箍14同步发生偏转，由于万向节4的输出轴10是可以偏转的，因此轴承卡箍14的偏转会带动轴承13以及万向节4的输出轴10转向，刀具15切削行进方向也随着管道1的弯曲而发生改变，实现切削状态的转弯。
[0048] 步骤2中推动第二橡胶塞5可选择推进装置。
[0049] 实施例三
[0050] 推进装置实施例。推进装置用于为第二橡胶塞5在管道1中的行进提供动力，可以是通过液压，也可以是通过其他机械方式。下面提供一种利用液压实现功能的推进装置：
[0051] 如图4所示，本发明所使用的推进装置是一种管道内工作体运送定位装置，包括第一橡胶塞2、柔性管3和第二橡胶塞5，柔性管3的一端穿过第一橡胶塞2、第二橡胶塞5连接有工作体6，柔性管3的另一端连接有液压控制系统；如图2所示，第一橡胶塞2和第二橡胶塞5之间的柔性管3外壁开设有管壁孔301。液压控制系统通过柔性管3输送液压油，液压油通过管壁孔301输出。
[0052] 第二橡胶塞5远离工作体6的一端安装有流量计，该流量计用于检测流入柔性管3中液压油的体积。
[0053] 在使用时，将第一橡胶塞2放在管道1的端口，第二橡胶塞5放置在管道1的内部，此时管道1内壁、第一橡胶塞2、第二橡胶塞5和柔性管3之间形成空腔7，液压控制系统通过柔性管3输送液压油，液压油通过管壁孔302进入空腔7内，空腔7内充满液压油。
[0054] 第一橡胶塞2的直径应与管道1的内壁形成过盈配合；
[0055] 柔性管3的内外径均匀，内外壁光滑，且其硬度与外径应保证与第一橡胶塞2中间的通孔形成液密性良好的的间隙配合；
[0056] 第二橡胶塞5的直径与管道1的内壁形成液密性良好的间隙配合。
[0057] 第二橡胶塞5的轴向长度大于等于其直径。为了使其在弯曲的管道1中运动时保障其运动轴矢量与管道轴心曲线的一致性，不会在管道1中发生翻转失稳。
[0058] 另外第二橡胶塞5的内部结构不是一成不变的，根据工作体6的安装需要，在第二橡胶塞5内部开孔开槽或设置其他特殊安装结构。
[0059] 还包括安装在柔性管3中的线缆16，线缆16与工作体6连接；线缆16外径均匀，外壁光滑。线缆16主要是用于为工作体6提供电源和控制信号。
[0060] 通过上述方式，本发明的一种管道内壁切削光整装置及方法，通过采用第二橡胶塞5，该第二橡胶塞5能够适应不同弯度的管道，第二橡胶塞5内安装电机8，电机8通过活动轴副9、万向节4连接刀具15，确保第二橡胶塞5在转弯的时候刀具15也能够随之转向，对管道内壁进行切削光整。本发明一种管道内壁切削光整装置及方法，能够弯管的管道内壁进行切削光整加工，其能够自适应各种小曲率半径的弯管的内壁。
