1.本发明涉及钛棒坯料处理成型技术领域，尤其涉及一种钛棒成型工艺系统。
背景技术：2.钛棒是钛加工生产中一种常规的产品种类，由于钛具有较好的腐蚀性、强度高、重量轻、杂质含量少等优点，并且其具有生物特性，被广泛应用于医疗领域中的骨科治疗恢复中。
3.钛棒的成型工艺为将海绵钛原料经真空熔炼后成型钛锭坯料，在将钛锭坯料通过多辊轧制机轧制成较小直径的细钛棒坯料，通过将细钛棒盘卷后形成细钛棒坯料，而在企业出厂时，还需要根据需求企业的要求将细钛棒坯料再次进行加工处理，以达到要求尺寸和表面质量，其再加工工艺包括将盘卷的细钛棒坯料开卷后，将其表面的氧化皮层处理，以及裁剪、校直、磨削机抛光等步骤最终成型额定长度、外径及表面要求的成品钛棒。
4.由于对细钛棒进行再加工过程中包括多个不同的工艺处理步骤，而各个步骤之间存在不能有效衔接的问题，导致钛棒的整个处理过程需要经过各个步骤之间的转移操作，提高企业生产成本，并且加工效率较为低下，在对钛棒进行多次转移操作中会存在钛棒磨损及外力损伤等影响，降低了钛棒的成品率。
技术实现要素：5.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种钛棒成型工艺系统，其解决各个工艺之间不连续而存在钛棒多次转移的成本增加和效率低下的问题，并提高钛棒的表面质量及成型精度。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种钛棒成型工艺系统，其特征在于，所述工艺系统包括：表层处理装置、其用于将钛棒坯料表面氧化皮层清除处理；
7.裁剪装置、其将氧化皮层处理后的钛棒按照额定尺寸并随钛棒的行进状态进行裁切；
8.校直装置、其用于将裁切的钛棒进行外力校直；
9.表面磨削装置、其用于将校直后的钛棒表面进行精磨处理；
10.平头装置、其用于将精磨后的钛棒的端口进行平头处理；
11.抛光装置、其将平头后的钛棒进行表面抛光处理，成型钛棒产品。
12.优选的，所述表层处理装置为无心车床，其具有驱动钛棒水平行进的输入辊和输出辊，在两者之间依次设置有穿设钛棒的导向板和表层清理刀盘，在所述导向板上还设置有表层预处理装置。
13.优选的，所述表层预处理装置包括在所述导向板上旋转设置的多爪卡盘，在所述多爪卡盘中可拆卸的夹持有套设钛棒的预处理刀具。
14.优选的，所述预处理刀具包括水平夹持在所述多爪卡盘中的刀筒，在所述刀筒内壁沿周向设置有接触钛棒表层的螺旋刀刃。
15.优选的，所述裁剪装置包括支架，在所述支架上靠近所述无心车床一侧且沿钛棒行进方向滑动设置有裁剪筒体，所述裁剪筒体两端均设置有气动卡爪，在所述裁剪筒体中间顶部设置有裁剪刀，并在所述裁剪筒体内底侧开设有与所述裁剪刀对应的裁剪凹槽，在所述裁剪凹槽内还设置有定距传感器，所述裁剪装置还包括有控制装置。
16.优选的，所述裁剪筒体中还设置有驱动升降块，所述裁剪凹槽开设在所述驱动升降块中。
17.本发明的有益效果是：该钛棒成型工艺系统实现将钛棒坯料经表层处理、裁剪处理、校直处理、表面磨削处理、平头处理及抛光处理的连续性操作，解决各个工艺之间不连续存在钛棒多次转移的成本增加和效率低下的问题，并提高钛棒的表面质量及成型精度。
18.通过对钛棒表层氧化皮的预处理操作，可有效的以使得预处理后的钛棒坯料表面氧化皮层的厚度相对一致，从而在后续的氧化皮层清理过程中可避免钛棒坯料偏斜而存在其表面与刀具接触损伤的问题。
19.而通过裁剪装置随钛棒的行进状态进行裁剪，可有效避免裁剪过程中对钛棒行进存在干涉的影响，保证表皮处理操作的顺利进行。
附图说明
20.图1为本发明钛棒成型工艺系统整体结构图。
21.图2为本发明表层处理装置放大结构图。
22.图3为本发明导向板与多爪卡盘连接放大示意图。
23.图4为本发明刀筒侧视图。
24.图5为本发明刀筒侧剖视图。
25.图6为本发明螺旋刀刃截面结构图。
26.图7为本发明裁剪装置整体结构图。
27.图8为本发明裁剪筒体剖视结构图。
28.图9为本发明校直装置放大结构图。
29.图10为本发明平头装置放大结构图。
具体实施方式
30.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
31.参照附图1～10所示的一种钛棒成型工艺系统，所述工艺系统包括：表层处理装置、其用于将钛棒坯料表面氧化皮层清除处理，在实现钛棒表面光滑的基础上，避免养护皮层对后续处理步骤的影响，提高钛棒成型质量及精度。而钛棒坯料则是由锻造、轧制成型的不同直径(钛棒坯料直径为5mm-60mm)的盘卷钛棒开卷而来。
32.裁剪装置、其将氧化皮层处理后的钛棒按照额定尺寸并随钛棒的行进状态进行裁切。该裁剪装置的裁剪操作与表层处理装置连续进行，在表皮处理完成后的钛棒连续进入至裁剪装置中进行裁剪至额定尺寸，以便于后期校直、表面磨削、平头、抛光机打包操作的顺利进行。表皮处理及裁剪处理连续进行可有效提高钛棒成型的效率，解决目前表皮处理完成后再进行单独的裁剪操作而延长钛棒成型周期的影响，提高钛棒成型的连续性。同时
在连续进行表皮处理过程中，通过裁剪装置随钛棒的行进状态进行裁剪，可有效避免裁剪过程中对钛棒行进存在干涉的影响，保证表皮处理操作的顺利进行。
33.校直装置优选为多辊校直机5，其用于将裁切后的钛棒进行外力校直，提高钛棒成型后的直线精度。
34.表面磨削装置，其具体包含多个水平间距设置的磨削砂轮6，用于将校直后的钛棒表面进行精磨处理，提高钛棒表面光滑度。
35.平头装置，其具体包括平头刀盘7，通过该平头刀盘将精磨后的钛棒的端口进行平头处理，消除裁切时端头形成的挤压变形，提高钛棒端头的尺寸精度。
36.抛光装置，其具体包含多个水平间距设置的抛光砂轮8、其将平头后的钛棒进行表面抛光处理，成型表面质量高的钛棒产品。
37.具体的，如图2所示，所述表层处理装置为无心车床1，其具有驱动钛棒水平行进的输入辊11和输出辊12，在两者之间依次设置有穿设钛棒的导向板13和表层清理刀盘14，在所述导向板13上还设置有表层预处理装置。钛棒坯料从输入辊11中穿过，在其驱动作用下依次穿过导向板13和表层清理刀盘14，并穿设进输出辊12中，通过输出辊12输出至外部进行裁剪。在该过程中，通过导向板13的导向作用，限制钛棒坯料在其盘卷应力作用下相对于表层清理刀盘14较大的晃动，限制钛棒坯料以相对直线的状态进入到表层清理刀盘14中，通过表层清理刀盘14的刀具(图中未示出，其沿周向间距设置)对钛棒坯料表面的氧化皮层进行外力清除。通过导向板13的导向作用，可限制钛棒坯料的晃动造成与刀具的撞击接触而存在钛棒表面损伤的问题，保证钛棒周面能均匀的与多个刀具接触，进而可保证钛棒的表面成型质量。
38.由于钛棒坯料表面的氧化皮层厚度不均等，造成其表面存在起伏，在与表层清理刀盘14的刀具接触的过程中，较厚的氧化皮层与刀具接触后会驱动钛棒偏离其行进中心线，同时导致钛棒表面与多个刀具接触力不均衡，进而存在氧化皮层清理质量下降(如较厚的氧化皮层清理不完整、以及较薄的氧化皮层清理过度而造成钛棒内部损伤的问题)，因此为了解决该问题，在所述导向板13上还设置有表层预处理装置。
39.具体的，如图2-3所示，所述表层预处理装置包括在所述导向板13上旋转设置的多爪卡盘15，在所述多爪卡盘15中可拆卸的夹持有套设钛棒的预处理刀具。在通过导向板13导向的基础上，钛棒坯料穿过多爪卡盘15及预处理刀具，在多爪卡盘15旋转带动预处理刀具旋转的作用下，对钛棒坯料表面的氧化皮层进行旋转预处理，以使得预处理后的钛棒坯料表面氧化皮层的厚度相对一致，从而在后续的氧化皮层清理过程中可避免钛棒坯料偏斜而存在其表面与刀具接触损伤的问题。
40.具体的，如图4-6所示，所述预处理刀具包括水平夹持在所述多爪卡盘15中的刀筒2，在所述刀筒2内壁沿周向设置有接触钛棒表层的螺旋刀刃21。其中刀筒2可根据钛棒坯料的外径进行更换，并夹持在多爪卡盘15中，通过多爪卡盘15带动刀筒2旋转，使其内壁的螺旋刀刃21以旋转的状态接触钛棒坯料的表面，对其表面的氧化皮层进行预处理刮除操作，从而保证预处理后的钛棒坯料表面的氧化皮层的厚度相对一致。在该过程中，螺旋刀刃21在与钛棒坯料表面接触的状态下，使得刀筒2内壁与钛棒坯料表面存在一定的间隙，可将预处理的氧化层储存在该间隙中，并随螺旋刀刃21的螺旋结构而排出至刀筒2外部，避免预处理的氧化皮层在刀筒2的堆积而造成堵塞的问题，使得该预处理操作能连续进行。优选的在
刀筒2外壁开设有配合所述多爪卡盘15的卡爪嵌入的凹槽201，通过该嵌入方式可有效的避免刀筒2与多爪卡盘15的相对滑动转动，进而可避免螺旋刀刃21以钛棒轴向的滑动对钛棒表面造成的损伤，同时避免刀筒2的持续转动可避免其内氧化皮层的堆积，在螺旋刀刃21的旋转作用下，可将氧化皮层排出刀筒2外部。
41.具体的，如图7-8所示，所述裁剪装置包括支架3，在所述支架3上靠近所述无心车床1一侧且沿钛棒行进方向滑动设置有裁剪筒体4(具体包括滑轨32)，所述裁剪筒体4两端均设置有气动卡爪41，在所述裁剪筒体4中间顶部设置有裁剪刀42，并在所述裁剪筒体4内底侧开设有与所述裁剪刀42对应的裁剪凹槽401，在所述裁剪凹槽401内还设置有定距传感器a1，所述裁剪装置还包括有控制装置。裁剪操作时，钛棒的端部行进至裁剪筒体4内，并在到达定距传感器a1顶端并被其检测到后，根据钛棒的行进速度计算钛棒超出裁剪刀42的行进距离，当行进至额定(裁剪)长度后，控制装置控制两侧的气动卡爪41瞬时对钛棒裁剪部位的两侧进行夹紧，并在钛棒行进作用力下裁剪筒体4沿滑轨表面同步滑动，在该滑动过程中，通过裁剪刀42对钛棒的裁剪位置处进行裁剪，裁剪完成后，两侧的气动卡爪41松开对钛棒的夹紧状态，裁剪筒体4沿滑轨反向复位(滑轨优选为电动滑轨结构，随钛棒的行进速度驱动裁剪筒体4同步滑动，在裁剪完成后可快速复位)，同时定距传感器a1记录下次钛棒的端头位置及行进长度，在钛棒行进至裁剪长度前，裁剪筒体4以复位，进而循环上述夹紧、滑动及裁剪操作，可实现在钛棒表面连续处理的操作下，实现钛棒的连续裁剪，解决目前单独裁剪效率低下的问题，并且通过裁剪筒体4沿滑轨滑动的裁剪方式，避免裁剪过程中对钛棒行进存在的干涉影响，进而能保证钛棒的裁剪精度，避免静止裁剪时无心车床1的停机、或是对钛棒存在的挤压弯曲问题，有效提高表面处理和裁剪的连续性操作。
42.以8mm、100mm长的钛棒为例，其重量约为0.23kg，采用常规锯切的方式会造成钛棒两端端头处高温变硬，不仅影响钛棒端部的组织性能，同时变硬的端部也影响后续的校直操作，因此通常会在校直后将两端在平头操作时进行裁切，一端约裁切3mm。两端总共裁切6mm，因此100mm长、8mm的单根钛棒浪费0.0138kg，对于数量较大的生产企业将造成极大的材料浪费，因此该裁切方式不仅在实现连续作业的基础上，同时还有效的降低了钛棒材料的废弃，降低企业成本。
43.优选的，在所述支架3一侧还设置有多个驱动辊31(其通过电机驱动，图中未示出)，由于裁剪刀42裁剪的是钛棒的尾端，其前端已伸出裁剪筒体4外部，因此通过多个驱动辊31对伸出裁剪筒体4的钛棒进行支撑并输送而脱离裁剪筒体4，避免裁剪筒体4在反向复位的过程中与钛棒尾端之间的摩擦力而带动钛棒反向移动，而不能与裁剪筒体4彻底脱离的问题。
44.由于裁剪筒体4具有较大的中空穿孔402，以适配与不同外径钛棒的成型操作，较小外径的钛棒与该中空穿孔存在间隙，使得钛棒在与裁剪刀42接触时不能实现稳定的支撑，会造成钛棒裁剪位置形变弯曲，在后续校直时增加校直难度，通常会将该端部裁剪弯曲段进行人工裁剪，造成钛棒的废弃浪费，因此为了解决该问题，如图8所示，所述裁剪筒体4中还设置有驱动升降块43，所述裁剪凹槽401开设在所述驱动升降块43中。其中驱动升降块43上表面设置有与钛棒底面接触的压力传感器(图中未示出)，在裁剪时，驱动升降块43举升(具体通过驱动气缸44举升)与钛棒底面接触并对钛棒进行支撑，通过压力传感器与钛棒底面接触后反馈至控制装置，停止驱动升降块43的举升动作，随即通过裁剪刀42的下移对
钛棒进行裁剪，裁剪完成后，裁剪刀42、驱动升降块43及裁剪筒体4同步复位，而裁剪后的钛棒在驱动辊31的驱动作用下脱离裁剪筒体4并被输送至多辊校直机5，进行连续校直作业。
45.本发明的原理是：将盘卷的钛棒坯料开卷后成直线状，将其端部从输入辊11中穿过，在其驱动作用下依次穿过导向板13、多爪卡盘15、刀筒2及表层清理刀盘14，并穿设进输出辊12中，通过输出辊12输出至外部进行裁剪。在该过程中，通过导向板13的导向作用，限制钛棒坯料在其盘卷应力作用下相对于表层清理刀盘14较大的晃动，通过多爪卡盘15带动刀筒2持续旋转，使其内壁的螺旋刀刃21以旋转的状态接触钛棒坯料的表面，对其表面的氧化皮层进行预处理刮除操作，从而保证预处理后的钛棒坯料表面的氧化皮层的厚度相对一致；接着表面预处理后的钛棒进入到表层清理刀盘14中，通过表层清理刀盘14刀具在持续旋转的作用下对钛棒的氧化皮层进行刮除清理，最后通过输出辊12驱动输出。
46.输出后的钛棒进入到裁剪筒体4内，并在到达定距传感器a1顶端并被其检测到后，根据钛棒的行进速度计算钛棒超出裁剪刀42的行进距离，当行进至额定(裁剪)长度后，控制装置控制两侧的气动卡爪41瞬时对钛棒裁剪部位的两侧进行夹紧，并在钛棒行进作用力下裁剪筒体4沿滑轨表面同步滑动，在该滑动过程中，驱动升降块43举升与钛棒底面接触并对钛棒进行支撑，通过压力传感器与钛棒底面接触后反馈至控制装置，停止驱动升降块43的举升动作，随即通过裁剪刀42的下移对钛棒进行裁剪，裁剪完成后，裁剪刀42、驱动升降块43及裁剪筒体4同步复位，而裁剪后的钛棒在驱动辊31的驱动作用下脱离裁剪筒体4并被输送至多辊校直机5。
47.裁剪后的钛棒通过多辊校直机5校直，提高钛棒成型后的直线精度；接着通过磨削砂轮6对钛棒表面进行精磨处理，提高钛棒表面光滑度；接着再通过平头刀盘将钛棒的端口进行平头处理，消除裁切时端头形成的挤压变形，提高钛棒端头的尺寸精度；最后再通过抛光砂轮8对钛棒进行表面抛光处理，成型表面质量高的钛棒产品。
48.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
技术特征：1.一种钛棒成型工艺系统，其特征在于，所述工艺系统包括：表层处理装置、其用于将钛棒坯料表面氧化皮层清除处理；裁剪装置、其将氧化皮层处理后的钛棒按照额定尺寸并随钛棒的行进状态进行裁切；校直装置、其用于将裁切的钛棒进行外力校直；表面磨削装置、其用于将校直后的钛棒表面进行精磨处理；平头装置、其用于将精磨后的钛棒的端口进行平头处理；抛光装置、其将平头后的钛棒进行表面抛光处理，成型钛棒产品。2.根据权利要求1所述的一种钛棒成型工艺系统，其特征在于：所述表层处理装置为无心车床(1)，其具有驱动钛棒水平行进的输入辊(11)和输出辊(12)，在两者之间依次设置有穿设钛棒的导向板(13)和表层清理刀盘(14)，在所述导向板(13)上还设置有表层预处理装置。3.根据权利要求2所述的一种钛棒成型工艺系统，其特征在于：所述表层预处理装置包括在所述导向板(13)上旋转设置的多爪卡盘(15)，在所述多爪卡盘(15)中可拆卸的夹持有套设钛棒的预处理刀具。4.根据权利要求3所述的一种钛棒成型工艺系统，其特征在于：所述预处理刀具包括水平夹持在所述多爪卡盘(15)中的刀筒(2)，在所述刀筒(2)内壁沿周向设置有接触钛棒表层的螺旋刀刃(21)。5.根据权利要求4所述的一种钛棒成型工艺系统，其特征在于：所述裁剪装置包括支架(3)，在所述支架(3)上靠近所述无心车床(1)一侧且沿钛棒行进方向滑动设置有裁剪筒体(4)，所述裁剪筒体(4)两端均设置有气动卡爪(41)，在所述裁剪筒体(4)中间顶部设置有裁剪刀(42)，并在所述裁剪筒体(4)内底侧开设有与所述裁剪刀(42)对应的裁剪凹槽(401)，在所述裁剪凹槽(401)内还设置有定距传感器(a1)，所述裁剪装置还包括有控制装置。6.根据权利要求5所述的一种钛棒成型工艺系统，其特征在于：所述裁剪筒体(4)中还设置有驱动升降块(43)，所述裁剪凹槽(401)开设在所述驱动升降块(43)中。
技术总结本发明公开了一种钛棒成型工艺系统，其包括表层处理装置、裁剪装置、校直装置、表面磨削装置、平头装置及抛光装置。通过对钛棒表层氧化皮的预处理操作，可有效的以使得预处理后的钛棒坯料表面氧化皮层的厚度相对一致，在后续的氧化皮层清理过程中可避免钛棒坯料偏斜而存在其表面与刀具接触损伤的问题。而通过裁剪装置随钛棒的行进状态进行裁剪，可有效避免裁剪过程中对钛棒行进存在干涉的影响，保证表皮处理操作的顺利进行。钛棒成型工艺系统实现将钛棒坯料经表层处理、裁剪处理、校直处理、表面磨削处理、平头处理及抛光处理的连续性操作，解决各个工艺之间不连续存在钛棒多次转移的成本增加和效率低下的问题，并提高钛棒的表面质量及成型精度。质量及成型精度。质量及成型精度。
技术研发人员：候佳超 李文利
受保护的技术使用者：宝鸡市德立钛业有限责任公司
技术研发日：2022.04.20
技术公布日：2022/7/5
