專利名稱：坡口切管一體機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械設(shè)備，特別是一種同時完成鋼管的切斷加工和坡口加工的 一體機(jī)，尤其涉及其機(jī)械結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鋼管切斷和坡口加工的常用的方法是先將原料管定長切斷，然后再進(jìn)行坡口加 工。定長切斷通常使用的方法是采用帶鋸切割和火焰或等離子切割；坡口成形加工通常 使用的方法是采用端面坡口機(jī)加工或采用火焰或等離子切割加工。采用這樣傳統(tǒng)的加工 手段存在有生產(chǎn)周期長、效率低、成本高、勞動強(qiáng)度大、污染環(huán)境等不足之處。為了解 決這些問題，國內(nèi)外都在研究應(yīng)用金屬切削刀具同時對鋼管進(jìn)行切斷和坡口加工的工藝 方法，都是采用將鋼管兩端夾緊中間利用兩把不同形式的金屬切削刀具同時切削的加工 模式，而且都是采用刀具旋轉(zhuǎn)并能同時進(jìn)給的方法來完成切削加工過程，關(guān)鍵是切削和 刀具進(jìn)給的機(jī)械傳動技術(shù)以及控制技術(shù)相對落后。法國PROTEM公司生產(chǎn)的管子加工生 產(chǎn)線中配套使用了這樣的設(shè)備，從資料顯示來看，加工不同管徑時需要人工調(diào)整刀具的 位置，加工不同管徑時需要人工輸入數(shù)據(jù)，自動化程度較低，而且只能加工壁厚較小的 鋼管，只能加工一種V字型坡口。上海前山管道技術(shù)有限公司在2008年12月10日公 告了一種鋼管切割坡口設(shè)備的發(fā)明專利，專利號為ZL 200820054413.8，權(quán)利要求內(nèi)容完 全與前述法國PROTEM公司的雷同，其核心的切削加工機(jī)構(gòu)是將進(jìn)刀傳動機(jī)構(gòu)包括刀具 行程電機(jī)安裝在主軸轉(zhuǎn)盤上，由于加工時要求主軸轉(zhuǎn)盤無限角度旋轉(zhuǎn)，因此刀具行程電 機(jī)只能通過滑環(huán)由控制器控制電流電壓等電氣參數(shù)實(shí)現(xiàn)刀具行走，無法實(shí)時檢測刀具行 程電機(jī)的當(dāng)前位置。在切削加工中一個非常重要的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)盤與刀具行走之間的關(guān) 系，即刀具進(jìn)給量=刀具行走距離/主軸轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)。在前述的切削加工機(jī)構(gòu)中，1)當(dāng)負(fù) 載變化時主軸轉(zhuǎn)速隨之發(fā)生變化，控制刀具行走速度跟隨變化比較困難，無法準(zhǔn)確控制 刀具的移動量，特別是加工管壁較厚和材質(zhì)不均勻的鋼管時由于進(jìn)刀量的不均勻容易造 成刀具損壞；2)由于不能實(shí)時檢測刀具行程電機(jī)的當(dāng)前位置，刀具進(jìn)給深度的準(zhǔn)確控制 比較困難，不能加工U型、雙V型等坡口； 3)刀具進(jìn)給裝置決定了不能加工厚壁鋼管； 4)由于進(jìn)刀傳動機(jī)構(gòu)包括刀具行程電機(jī)安裝在主軸轉(zhuǎn)盤上，造成了主軸轉(zhuǎn)盤偏重，即使 增加配重也使主軸轉(zhuǎn)盤重量增加，不利于提高主軸轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，影響加工效率。因此， 僅局限于壁厚較薄的管子加工，坡口加工型式單一，加工效率相對還低，目前，國內(nèi)外 的鋼管切斷和坡口加工設(shè)備在鋼管切斷和坡口加工過程中確保加工不同壁厚和不同形式 坡口時難以保證由于運(yùn)動不平穩(wěn)、控制不穩(wěn)定造成的刀具損壞，難以實(shí)現(xiàn)較大壁厚和不 同型式坡口鋼管的加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種鋼管加工設(shè)備，它可滿足不同的加工要求，提高 生產(chǎn)效率和加工精度，降低生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度，減少環(huán)境污染。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種坡口切管一體機(jī)，它包括 機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有主軸、刀具旋轉(zhuǎn)盤、刀具進(jìn)給盤、刀具移動裝置和刀具進(jìn)給伺服電機(jī) 以及主軸旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)組成了切削機(jī)構(gòu)，機(jī)架前后分別設(shè)置有夾持機(jī)構(gòu)，機(jī)架下方設(shè)有 由底板、頂板和升降動力單元組成了的升降機(jī)構(gòu)，機(jī)架上方設(shè)有橫梁，橫梁上安裝有夾 爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和氣動驅(qū)動裝置組成了的出料機(jī)構(gòu)，以及控制系統(tǒng)，其特征在于機(jī)架設(shè) 有主軸，刀具進(jìn)給伺服電機(jī)固定安裝在機(jī)架上，刀具旋轉(zhuǎn)盤與主軸連接，刀具進(jìn)給盤與 刀具旋轉(zhuǎn)盤同心；刀具進(jìn)給盤與刀具移動裝置之間設(shè)有傳動改向組件，刀具旋轉(zhuǎn)盤上安 裝有2-4套刀具移動裝置；機(jī)架的前后分別安裝有相同形式的夾持機(jī)構(gòu)，前后夾緊機(jī)構(gòu) 中的夾持座上分別均布3 6個卡爪；置于機(jī)架和支座上方的橫梁內(nèi)設(shè)有夾爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌 和水平伸縮裝置，夾爪機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有垂直伸縮裝置、導(dǎo)軌和一對夾爪。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明最顯著的優(yōu)點(diǎn)是所描述的切削機(jī)構(gòu)以及控制技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)有很大的 不同，根本區(qū)別在于刀具進(jìn)給伺服電機(jī)固定安裝在機(jī)架上。這樣帶來的好處是可以通過 編碼器檢測進(jìn)給伺服電機(jī)的出軸旋轉(zhuǎn)位置，一方面可以準(zhǔn)確控制刀具行走的移動量和位 置；另一方面受負(fù)載影響主軸旋轉(zhuǎn)盤的速度發(fā)生變化時由控制系統(tǒng)及時調(diào)整進(jìn)給電機(jī)的 轉(zhuǎn)速，使刀具進(jìn)給盤與刀具旋轉(zhuǎn)盤之間產(chǎn)生相對的單位時間轉(zhuǎn)角差保持恒定。單位時間 轉(zhuǎn)角差的恒定和累積值，保證了刀具進(jìn)給平穩(wěn)和準(zhǔn)確控制刀具的移動位置，從而實(shí)現(xiàn)不 同形式的坡口的加工，并使刀具不易損壞；2.在刀具進(jìn)給盤與刀具移動裝置之間增設(shè)有傳動改向組件，減少設(shè)備的震動， 減少刀具損壞的幾率；3.刀具進(jìn)給運(yùn)動機(jī)構(gòu)的主要件包括伺服電機(jī)都固定安裝在機(jī)架上，減少了刀具 旋轉(zhuǎn)盤的重量，有利于提高刀具旋轉(zhuǎn)速度，縮短加工時間。主軸驅(qū)動電機(jī)、刀具進(jìn)給電 機(jī)都采用伺服電機(jī)，伺服電機(jī)固有的特性保證了切削速度和進(jìn)給速度均勻；4.刀具移動裝置可以實(shí)現(xiàn)厚壁鋼管的坡口加工，可確保一次性同時完成鋼管的 切斷和坡口成形加工，確保不同壁厚鋼管的坡口加工，確保不同形式坡口的加工。5.采用干式切削，不會造成環(huán)境污染。6.加工過程包括調(diào)整高低、夾緊、切削加工、如出料再由控制系統(tǒng)自動執(zhí)行完 成，將更為操作簡便，勞動強(qiáng)度低。


圖1為本發(fā)明的主體外觀2為本發(fā)明的切削機(jī)構(gòu)局部示意3為本發(fā)明的切削機(jī)構(gòu)進(jìn)給裝置局部示意4為本發(fā)明的切削機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)裝置局部示意5為本發(fā)明的前夾持機(jī)構(gòu)示意圖
圖6為本發(fā)明的后夾持機(jī)構(gòu)示意7為本發(fā)明的出料機(jī)構(gòu)示意8為本發(fā)明的升降調(diào)心機(jī)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。圖1給出了一種全自動坡口切管一體機(jī)的實(shí)施例，由機(jī)架101、前夾持機(jī)構(gòu)2、后夾持機(jī)構(gòu)3、出料機(jī)構(gòu)4、升降調(diào)心機(jī)構(gòu)5、控制系統(tǒng)組成，其中的控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技 術(shù)。本發(fā)明為一種全自動坡口切管一體機(jī)，它主要包括機(jī)架101，機(jī)架101上設(shè)有主 軸102、刀具旋轉(zhuǎn)盤105、刀具進(jìn)給盤103、刀具移動裝置和刀具進(jìn)給伺服電機(jī)以及主軸 旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)組成的切削機(jī)構(gòu)，機(jī)架前后分別設(shè)置有夾持機(jī)構(gòu)，機(jī)架下方設(shè)有由底板、 頂板和升降動力單元組成的升降機(jī)構(gòu)，機(jī)架上方設(shè)有橫梁，橫梁上安裝有夾爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo) 軌和氣動驅(qū)動裝置組成的出料機(jī)構(gòu)，以及控制系統(tǒng)，它區(qū)別與現(xiàn)有技術(shù)在于機(jī)架101 上安裝有刀具旋轉(zhuǎn)盤105、刀具進(jìn)給盤103，刀具進(jìn)給盤103與刀具旋轉(zhuǎn)盤105的中心一 致，另外根據(jù)需要刀具進(jìn)給盤103也可以安裝在主軸102上，刀具進(jìn)給盤103外圓上加工 有齒，刀具進(jìn)給盤103與機(jī)架101之間設(shè)有軸承117，亦可具體實(shí)施時將軸承117設(shè)置在 主軸102與刀具進(jìn)給盤103之間，本實(shí)施例的刀具旋轉(zhuǎn)盤105與主軸102連接，參見圖2。 機(jī)架101上還安裝有主軸伺服電機(jī)112、減速機(jī)118、齒輪116、主軸102，齒輪116與設(shè) 置在主軸102上的齒輪119嚙合，主軸102與機(jī)架101之間設(shè)有軸承120，參見圖2、圖 4。機(jī)架101上還安裝有進(jìn)給伺服電機(jī)115、減速機(jī)121、齒輪113，齒輪113與刀具進(jìn)給 盤103外圓上的齒嚙合，減速機(jī)121通過軸套114與機(jī)架101連接，參見圖2、圖3。刀 具旋轉(zhuǎn)盤105上對稱安裝有2個滑座106，其每個滑座106上分別設(shè)有滑臺107、絲桿副 111、錐形齒輪110、絲桿副111的支撐座，滑臺107在滑座106內(nèi)可移動，其移動方向與 刀具旋轉(zhuǎn)盤105的旋轉(zhuǎn)中心成90°夾角，切斷刀具108和坡口刀具109分別安裝在2個 滑臺107上，參見圖2。刀具進(jìn)給盤103安裝有錐形齒輪104，錐形齒輪104同時與兩個 錐形齒輪110嚙合，參見圖2。圖2、圖3、圖4的動態(tài)過程為，控制系統(tǒng)分別給主軸伺 服電機(jī)和刀具進(jìn)給電機(jī)發(fā)一序列脈沖信號。主軸伺服電機(jī)112驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)盤105連續(xù) 旋轉(zhuǎn)，使刀具轉(zhuǎn)盤105帶動刀具108和刀具109 —起作旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動；進(jìn)給伺服電機(jī)115 驅(qū)動刀具進(jìn)給盤103繞刀具轉(zhuǎn)盤105的中心連續(xù)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)所發(fā)脈沖信號使刀具轉(zhuǎn)盤105的 旋轉(zhuǎn)速度和刀具進(jìn)給盤103的旋轉(zhuǎn)速度不相同時，刀具旋轉(zhuǎn)盤105和刀具進(jìn)給盤103之間 發(fā)生相對角速度差，即刀具進(jìn)給盤103與刀具旋轉(zhuǎn)盤105之間產(chǎn)生相對的單位時間的轉(zhuǎn)角 差，刀具進(jìn)給盤103所產(chǎn)生的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過傳動錐形齒輪104、錐形齒輪110、螺桿 副111帶動滑臺107作直線移動，使刀具108和刀具109同時作進(jìn)給運(yùn)動。所發(fā)脈沖信 號在單位時間內(nèi)增量保持不變，轉(zhuǎn)角差保持恒定，由此實(shí)現(xiàn)刀具旋轉(zhuǎn)切削的同時且能均 勻進(jìn)給的切削加工過程。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角差的大小決定滑臺107的移動速度，即確定刀具 108和刀具109進(jìn)給量的大小。當(dāng)僅有使刀具進(jìn)給盤103旋轉(zhuǎn)時，可實(shí)現(xiàn)刀具的快速進(jìn) 退。實(shí)施時機(jī)架101還安裝有由4個夾持爪201a、一偏心盤202a、一伸縮驅(qū)動裝置 203a組成的前夾持機(jī)構(gòu)，4個夾持爪201a分別設(shè)置在機(jī)架101上等分的滑槽內(nèi)，偏心盤 202a安裝在機(jī)架101上并可以繞其中心轉(zhuǎn)動，偏心盤202a端面設(shè)有等分四個圓弧槽，各 夾持爪201a均設(shè)有滾輪，各夾持爪201a上的滾輪分別安裝在偏心盤202a端面的四個圓弧 槽內(nèi)，伸縮驅(qū)動裝置203a設(shè)有伸縮桿，該伸縮桿與偏心盤202a鉸接，伸縮驅(qū)動裝置203a的本體安裝在支座516上(圖5)。由夾持爪201b、偏心盤202b、伸縮驅(qū)動裝置203b共同 組成后夾持機(jī)構(gòu)，具體為，機(jī)架101的前端設(shè)置有支座301，支座301上安裝有4個與前 夾持機(jī)構(gòu)相同的夾持爪201b，即4個夾持爪201b分別設(shè)置在支座301上等分的滑槽內(nèi)， 偏心盤202b安裝在支座301上并可以繞其中心轉(zhuǎn)動，偏心盤202b端面設(shè)有等分四個圓弧 槽，各夾持爪201b均設(shè)有滾輪，各夾持爪201b上的滾輪分別安裝在偏心盤202b端面的 四個圓弧槽內(nèi)，伸縮驅(qū)動裝置203b設(shè)有伸縮桿，該伸縮桿與偏心盤202b鉸接，伸縮驅(qū)動 裝置203b的本體安裝在支座516上(圖6)。機(jī)架101上方設(shè)置有由夾爪409、滑軌408、 楔形板406、夾爪座407、垂直伸縮驅(qū)動裝置403、滑座404、導(dǎo)軌402、橫梁401、水平 伸縮驅(qū)動裝置405組成的出料機(jī)構(gòu)，滑座404同時與導(dǎo)軌420、夾持座407、水平伸縮驅(qū) 動裝置405連接，(圖7)。機(jī)架101下方設(shè)置有由底板510、頂板501、螺旋副513、內(nèi) 側(cè)板507、外側(cè)板509、導(dǎo)軌514、減速機(jī)座515、升降伺服電機(jī)512、減速機(jī)511組成的 升降調(diào)心機(jī)構(gòu)，減速機(jī)511通過減速機(jī)座515支撐在底板510上，調(diào)節(jié)手輪502、調(diào)節(jié)座 503、調(diào)節(jié)滑臺504、鎖緊螺桿505、零位傳感器座506、傳感器擋板508組成了升降調(diào)心 機(jī)構(gòu)起始位置的調(diào)整機(jī)構(gòu)，具體為零位傳感器座506連接在調(diào)節(jié)滑臺504上，調(diào)節(jié)滑臺 504設(shè)置在調(diào)節(jié)座503內(nèi)，調(diào)節(jié)手輪502安裝在鎖緊螺桿505上，鎖緊螺桿505安裝在調(diào) 節(jié)滑臺504和調(diào)節(jié)座503之間，調(diào)節(jié)座503連接在內(nèi)側(cè)板507上，傳感器擋板508固定在 外側(cè)板509上，支座516設(shè)置有兩個，前后分別固定連接在側(cè)板509上并分別與前夾持機(jī) 構(gòu)中的伸縮驅(qū)動裝置203a、后夾持機(jī)構(gòu)中的伸縮驅(qū)動裝置203b連接(圖8)。本發(fā)明的全自動坡口切管機(jī)的前夾持機(jī)構(gòu)、后夾持機(jī)構(gòu)。如圖5、圖6的動態(tài)過 程為，伸縮驅(qū)動裝置203中的推桿伸出帶動偏心盤202轉(zhuǎn)動，偏心盤202同時驅(qū)動4個夾 持爪201同時向心移動，直至接觸到被加工鋼管，同時使被加工鋼管的中心與轉(zhuǎn)盤105的 旋轉(zhuǎn)中心保持一致。本發(fā)明的全自動坡口切管機(jī)的調(diào)心升降機(jī)構(gòu)，如圖8的動態(tài)過程為，系統(tǒng)給升 降伺服電機(jī)512發(fā)一序列脈沖使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過減速機(jī)511驅(qū)動螺旋副513帶動頂板501 沿導(dǎo)軌514上下移動，使頂板501上的切削機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)從起始位置升降到
指定位置。本發(fā)明的全自動坡口切管機(jī)的出料機(jī)構(gòu)，如圖7動態(tài)過程為，垂直伸縮驅(qū)動裝 置403通過楔形板406、滑軌408帶動對稱布置的夾爪409垂直于轉(zhuǎn)盤105的軸線收縮或 張開；水平伸縮驅(qū)動裝置405通過橫梁401、導(dǎo)軌402、滑座404帶動由夾爪409、滑軌 408、楔形板406、夾爪座407、垂直伸縮驅(qū)動裝置403組成的夾爪機(jī)構(gòu)沿轉(zhuǎn)盤105的軸線 移動。當(dāng)被加工的鋼管加工完成后，垂直伸縮驅(qū)動裝置403中的控制器接受系統(tǒng)給出指 令，垂直伸縮驅(qū)動裝置403中的推桿推出帶動楔形板406向上移動，楔形板406中的斜槽 帶動夾爪409相向移動直至接觸到被加工鋼管；然后水平伸縮驅(qū)動裝置405中的控制器接 受系統(tǒng)給出的指令，水平伸縮驅(qū)動裝置405中的推桿拉動夾爪機(jī)構(gòu)夾持的被加工的鋼管 一起移出到設(shè)備之外。本發(fā)明所涉及的創(chuàng)新相關(guān)技術(shù)是在鋼管切斷和坡口加工過程中確保加工不同壁 厚和不同形式坡口的關(guān)鍵技術(shù)。如果不采納該相關(guān)技術(shù)，難以保證由于運(yùn)動不平穩(wěn)、控 制不穩(wěn)定造成的刀具損壞，難以實(shí)現(xiàn)較大壁厚和不同型式坡口鋼管的加工。
本發(fā)明的運(yùn)動過程以及動作過程按照控制軟件中給定值和程序由控制系統(tǒng)自動執(zhí)行。簡單歸納地說，本發(fā)明所提供的全自動坡口切管機(jī)由切削機(jī)構(gòu)、升降調(diào)心機(jī) 構(gòu)、前后夾持機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)組成。1)切削機(jī)構(gòu)主要包括刀具旋轉(zhuǎn)的裝置和刀具進(jìn)給的裝置。其中刀具旋轉(zhuǎn)裝置由主軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 盤、主軸、軸承、齒輪副、機(jī)架和主動力伺服電機(jī)單元組成；刀具進(jìn)給裝置由刀具進(jìn)給 盤、齒輪副、改向傳動改向組件、刀具移動裝置和刀具進(jìn)給伺服電機(jī)單元組成，其中移 動滑臺設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上，共設(shè)置2 4套，不同形式的刀具分別安裝在移動滑臺的滑板上。在加工壁厚小于等于18毫米的鋼管時，一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于刀 具旋轉(zhuǎn)盤上安裝有2套刀具移動裝置，每個刀具移動裝置由滑臺和滑座組成，滑臺與所 述傳動改向組件連接。使用時傳動改向組件可使2套刀具移動裝置中的滑臺同時移動， 切斷刀具和坡口刀具分別安裝在刀具移動裝置的滑臺上，刀具的移動方向與主軸轉(zhuǎn)盤旋 轉(zhuǎn)中心垂直。在加工壁厚大于18毫米的鋼管時，刀具旋轉(zhuǎn)盤上安裝有3 4套刀具移動裝 置，每個刀具移動裝置由滑臺和滑座組成，滑臺與前述傳動改向組件連接，傳動改向組 件可使3 4套刀具移動裝置中的滑臺同時移動，前述滑臺的移動方向與刀具旋轉(zhuǎn)盤的旋 轉(zhuǎn)中心成90° 30°夾角，滑臺上安裝有橫向調(diào)節(jié)裝置，橫向調(diào)節(jié)裝置由調(diào)節(jié)座、調(diào)節(jié) 臺、絲桿組成，切斷刀具和坡口刀具分別安裝在調(diào)節(jié)臺上。采用本發(fā)明中的這種切削機(jī)構(gòu)，在刀具旋轉(zhuǎn)裝置和刀具移動裝置以一定的規(guī)律 配合作用下，實(shí)現(xiàn)刀具在轉(zhuǎn)盤上旋轉(zhuǎn)，同時實(shí)現(xiàn)不同形式的刀具同時移動，這樣實(shí)現(xiàn)了 刀具旋轉(zhuǎn)切削并按規(guī)定的規(guī)律移動的加工過程。2)調(diào)心升降機(jī)構(gòu)包括由本發(fā)明中的底板、內(nèi)外側(cè)板、導(dǎo)軌、頂板、升降伺服動力單元。具體 為，機(jī)架下方設(shè)置底板，底板和頂板之間設(shè)置有伺服電機(jī)驅(qū)動的升降動力單元，底板上 設(shè)置有內(nèi)側(cè)板，頂板連接有外側(cè)板，內(nèi)外側(cè)板之間設(shè)置有導(dǎo)軌和位置傳感器；刀具進(jìn)給 盤與主軸連接，刀具進(jìn)給盤與刀具移動裝置之間設(shè)置的傳動改向組件結(jié)構(gòu)為，傳動改向 組件包含有齒輪副和絲桿螺母副或端面螺旋齒盤和齒爪副。采用本發(fā)明中的這種調(diào)心升降機(jī)構(gòu)，帶動前述切削機(jī)構(gòu)和后述的夾持機(jī)構(gòu)、出 料機(jī)構(gòu)垂直上下移動，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的坡口切管一體機(jī)的中心高低調(diào)整，以適應(yīng)鋼管直徑 不同時中心的變化。3)夾持機(jī)構(gòu)由夾持座、偏心盤、夾持爪、伸縮驅(qū)動裝置組成的夾持機(jī)構(gòu)在本發(fā)明中設(shè)置兩 套，分別設(shè)置在前述切削機(jī)構(gòu)的前后，形成前夾持機(jī)構(gòu)和后夾持機(jī)構(gòu)。每套夾持機(jī)構(gòu)中 夾持爪設(shè)置3 6。采用本發(fā)明中的這種夾持機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋼管切削加工時在切割部位兩端同時將鋼管 夾緊，使被加工的鋼管固定于前述切削機(jī)構(gòu)的中心。4)出料機(jī)構(gòu)
由橫梁、導(dǎo)軌、夾爪機(jī)構(gòu)、水平伸縮驅(qū)動裝置組成，其中夾爪(1對)、滑軌、 楔形板、支撐板、垂直伸縮驅(qū)動裝置構(gòu)成夾爪機(jī)構(gòu)。出料機(jī)構(gòu)通過橫梁使夾爪機(jī)構(gòu)中的夾爪伸入到前述的后夾持機(jī)構(gòu)中，當(dāng)被加工的鋼管加工完成后由夾爪夾持已加工好的鋼管在水平伸縮驅(qū)動裝置的作用下移出設(shè)備之外。安裝在機(jī)架上的主軸伺服電機(jī)和進(jìn)給伺服電機(jī)分別驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)盤和刀具進(jìn)給 盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)速度，使刀具旋轉(zhuǎn)盤和刀具進(jìn)給盤之間產(chǎn)生恒定的角速度差，即 刀具進(jìn)給盤與刀具旋轉(zhuǎn)盤之間產(chǎn)生相對的單位時間恒定轉(zhuǎn)角差，刀具進(jìn)給盤所產(chǎn)生的相 對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過傳動改向組件帶動滑臺作直線移動運(yùn)動，所產(chǎn)生的單位時間恒定轉(zhuǎn)角差 的大小決定滑臺移動速度，即決定刀具進(jìn)給量的大小，由此實(shí)現(xiàn)刀具旋轉(zhuǎn)切削的同時且 能進(jìn)給的切削加工過程。機(jī)架下方設(shè)置底板，底板和頂板之間設(shè)置伺服電機(jī)驅(qū)動的升降 動力單元，底板上設(shè)置內(nèi)側(cè)板，頂板連接有外側(cè)板，內(nèi)、外側(cè)板之間設(shè)置有導(dǎo)軌和位置 傳感器；刀具進(jìn)給盤與主軸連接，刀具進(jìn)給盤與刀具移動裝置之間設(shè)置的傳動改向組件 結(jié)構(gòu)為，傳動改向組件包含有齒輪副和絲桿螺母副或端面螺旋齒盤和齒爪副。當(dāng)給定某 一管徑參數(shù)后頂板自動上下升降使設(shè)備中心到達(dá)給定管徑的所需高度。機(jī)架的前后分別 安裝有相同形式的夾持機(jī)構(gòu)，前后夾緊機(jī)構(gòu)中的夾持座上分別均布3 6個卡爪，當(dāng)控制 系統(tǒng)給出信息后，前后夾持機(jī)構(gòu)上的伸縮裝置同時動作，由伸縮裝置的推桿推動偏心盤 轉(zhuǎn)動使3 6卡爪向中心移動直至夾緊鋼管，前后夾持機(jī)構(gòu)中的3 6個卡爪分別形成 的中心與轉(zhuǎn)盤中心一致.置于機(jī)架和支座上方的橫梁內(nèi)設(shè)有夾爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和水平伸縮裝 置，夾爪機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有垂直伸縮裝置、楔形板、導(dǎo)軌和一對夾爪，當(dāng)垂直伸縮裝置接受 到控制系統(tǒng)的信息后驅(qū)動楔形板向上移動并帶動一對夾爪水平相向運(yùn)動直至夾緊鋼管， 然后水平伸縮裝置接受來至控制系統(tǒng)的信息，水平伸縮裝置動作將已加工完成的成品管 移出設(shè)備之外。本發(fā)明可采用與坡口切管機(jī)相配合的全自動數(shù)控控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)視為現(xiàn) 有技術(shù)，在此不作具體描述。在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一執(zhí)行下，通過本設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)鋼管的自動夾緊、自動切削、 自動出料的全過程，一次性同時完成鋼管的切斷和坡口加工。滿足不同的加工要求，提 高生產(chǎn)效率和加工精度，降低生產(chǎn)成本和勞動強(qiáng)度，減少環(huán)境污染。本發(fā)明的全自動數(shù)控坡口切管機(jī)實(shí)施例加工操作步驟1)開機(jī)，各運(yùn)動機(jī)構(gòu)自動至零位。2)輸入加工文件。通過局域網(wǎng)或U盤或手工輸入。3)選擇加工對象。設(shè)備自動調(diào)整到加工對象所需位置。4)上料。將被加工鋼管吊入或由輸送機(jī)構(gòu)送入到空心套107中的合適位置。5)啟動控制程序。自動夾緊、自動切削、自動出料。6)加工完成后，夾持機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)自動回零。7)同一根或同一規(guī)格原料管加工，重復(fù)步驟4)、5)、6)。8)不同規(guī)格原料管加工，重復(fù)步驟3)、4)、5)、6)。
權(quán)利要求
1.一種坡口切管一體機(jī)，它包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有主軸、刀具旋轉(zhuǎn)盤、刀具進(jìn)給 盤、刀具移動裝置和刀具進(jìn)給伺服電機(jī)以及主軸驅(qū)動伺服電機(jī)組成了切削機(jī)構(gòu)，機(jī)架前 后分別設(shè)置有夾持機(jī)構(gòu)，機(jī)架下方設(shè)有由底板、頂板和升降動力單元組成了的升降機(jī) 構(gòu)，機(jī)架上方設(shè)有橫梁，橫梁上安裝有夾爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和氣動驅(qū)動裝置組成了的出料機(jī) 構(gòu)，以及控制系統(tǒng)，其特征在于機(jī)架設(shè)有主軸，刀具進(jìn)給伺服電機(jī)固定安裝在機(jī)架 上，主軸驅(qū)動伺服電機(jī)固定安裝在機(jī)架上，刀具旋轉(zhuǎn)盤與主軸連接，刀具進(jìn)給盤與刀具 旋轉(zhuǎn)盤同心；刀具進(jìn)給盤與刀具移動裝置之間設(shè)有傳動改向組件，刀具旋轉(zhuǎn)盤上安裝有 2-4套刀具移動裝置；機(jī)架的前后分別安裝有夾持機(jī)構(gòu)，前后夾緊機(jī)構(gòu)中的夾持座上分 別均布3 6個卡爪；置于機(jī)架和支座上方的橫梁內(nèi)設(shè)有夾爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和水平伸縮裝 置，夾爪機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有垂直伸縮裝置、楔形板、支撐板、導(dǎo)軌和一對夾爪。一對夾爪通 過導(dǎo)軌與支撐板連接，支撐板上安裝有垂直伸縮裝置，垂直伸縮裝置與楔形板連接，支 撐板通過橫梁內(nèi)的導(dǎo)軌與水平伸縮裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于機(jī)架下方設(shè)置底板， 底板和頂板之間設(shè)置由伺服電機(jī)驅(qū)動的升降動力單元，底板上設(shè)置內(nèi)側(cè)板，頂板連接外 側(cè)板，內(nèi)外側(cè)板之間設(shè)置有導(dǎo)軌和位置傳感器；刀具進(jìn)給盤與主軸連接，刀具進(jìn)給盤與 刀具移動裝置之間設(shè)置的傳動改向組件結(jié)構(gòu)為，傳動改向組件包含有齒輪副和絲桿螺母 副或端面螺旋齒盤和齒爪副。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于刀具旋轉(zhuǎn)盤上安裝有 2套刀具移動裝置，每個刀具移動裝置由滑臺和滑座組成，滑臺與所述傳動改向組件連 接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于刀具旋轉(zhuǎn)盤上安裝有 3 4套刀具移動裝置，每個刀具移動裝置由滑臺和滑座組成，滑臺與所述傳動改向組件 連接，滑臺上安裝有橫向調(diào)節(jié)裝置，橫向調(diào)節(jié)裝置由調(diào)節(jié)座、調(diào)節(jié)臺、絲桿組成，所述 滑臺的移動方向與刀具旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心成90° 30°夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于所述傳動改向組件的 齒輪副中的齒輪與絲桿螺母副中的絲桿連接，齒輪副和絲桿螺母副為錐形齒輪副和絲桿 螺母副或螺旋齒輪副和絲桿螺母副。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于所述傳動改向組件的 端面螺旋齒盤中的齒與齒爪副中的齒嚙合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種坡口切管一體機(jī)，其特征在于機(jī)架設(shè)有主軸，刀具進(jìn)給伺服電機(jī)固定安裝在機(jī)架上，刀具旋轉(zhuǎn)盤與主軸連接，刀具進(jìn)給盤與刀具旋轉(zhuǎn)盤同心；刀具進(jìn)給盤與刀具移動裝置之間設(shè)有傳動改向組件，刀具旋轉(zhuǎn)盤上安裝有2-4套刀具移動裝置；機(jī)架的前后分別安裝有夾持機(jī)構(gòu)，前后夾緊機(jī)構(gòu)中的夾持座上分別均布3～6個卡爪；置于機(jī)架和支座上方的橫梁內(nèi)設(shè)有夾爪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和水平伸縮裝置，夾爪機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有垂直伸縮裝置、導(dǎo)軌和一對夾爪。本發(fā)明可使刀具進(jìn)給盤與刀具旋轉(zhuǎn)盤之間產(chǎn)生相對的角速度差保持恒定，使刀具進(jìn)給平穩(wěn)和準(zhǔn)確控制刀具的移動位置，從而實(shí)現(xiàn)不同形式的坡口的加工，并使刀具不易損壞，保證了切削速度和進(jìn)給速度均勻；確保不同壁厚鋼管的坡口加工。
文檔編號B23D19/00GK102009223SQ20091019537
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者張劍鋒, 徐寶東, 曹凌源, 趙柏楗 申請人:上海船舶工藝研究所