一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置，本實用新型的切割刀具固定在自轉電機上，自轉電機采用伺服電機，切割進給同樣采用伺服電機，這樣可以實現(xiàn)切割轉速和進給速度的無極調速。采用導軌將旋轉刀盤和控制銑刀自轉的伺服電機相連，起到進刀導向和繞管旋轉切割的作用；采用雙刀對稱布置，切削過程中雙刀不僅提高切削效率，降低刀具的磨損速度，管件受到對稱的切削力，塑性變形相對均勻，切口垂直度得到改善；本實用新型采用PLC控制，根據(jù)切削材質，管徑大小，壁厚，自動調節(jié)刀具自轉、公轉及進刀的切削速度，解決電線纏繞的問題，同時避免采用碳刷這種形式引起的接觸不良，磨損、氧化、壽命短等問題。
【專利說明】一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機械設備領域，涉及一種薄壁不銹鋼管切斷的裝置，具體說是壁厚Imm左右的薄壁不銹鋼管對稱行星式自動切斷的裝置。
技術背景
[0002]隨著汽車、航空、航天、石油、化工和食品等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，不銹鋼管已得到廣泛應用。與一般鋼材相比，不銹鋼的強度、硬度并不高，但由于不銹鋼含有大量的C；、N1、Mn等元素，韌性較好、熱強度高、導熱系數(shù)低、切削時塑性變形大、加工硬化嚴重、切削產生的熱量多、散熱困難等原因，不銹鋼管在切削時，極易造成刀具刃口處切削溫度高、切屑粘附刃口嚴重、容易產生積屑瘤，既加劇刀具的磨損，又影響加工表面的光潔度。此外，由于切削不易卷曲和折斷，也會損傷已加工表面，影響工件的斷面質量。針對上述不銹鋼難以切削的特點，業(yè)內人士紛紛開展相關的研究并研制了不同類型的切管機。
[0003]美國PMC公司(PIPE MECHINE C0NPANY)在世界上首次研發(fā)成功了鋼管固定不動、刀具旋轉進給的管子車絲機，并使用硬質合金刀具加工管端螺紋，使油套管加工的生產率和產品質量都有了顯著提高。隨后美國PMC公司又進行了技術的改進和創(chuàng)新，將此技術應用到切管機、接箍切斷機等管加工機床上。但由于該切管機采用強力切削技術，切削工件容易變形，切削情況也不理想，同時機床對管件的幾何尺寸要求較嚴格，不適合薄壁鋼管的切害!]。意大利的鋼管加工設備公司TTM (Tube Tech Machinery)設計、制造的新型切管機一SPEEDFly5采用了激光技術。由于激光束的指向性高，具有較高的功率密度和很好的聚焦特性，因此切割效率高，對管件不會產生機械作用力，避免工件的機械變形，而且可切割的材料范圍廣。但由于激光切割是利用聚集的能量使金屬材料局部瞬時氣化，容易產生飛渣，且切割斷面光潔度不高，難以滿足高精度、高表面光潔度切割斷面的要求，同時，設備的投入成本較高，一般企業(yè)難以承受。
[0004]法國AXXAIR行星`式不銹鋼管切割機，利用人工或者簡單電機驅動自轉的刀片繞著管子公轉進行切割。即管子被加緊在自定心卡盤上，手動使進刀手柄先進給切透鋼管，然后固定進刀位置，接著人工旋轉手輪，使其繞管件旋轉一周，從而切斷管件。該種方法切割的管件斷面質量較好，但由于是人工驅動，自動化程度不高，勞動強度大，效率低，對工人要求較高，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產的要求。
[0005]國內在薄壁不銹鋼管切割方法的研究及設備開發(fā)方面，與國外相比還有較大差距。國內切管機大部分為仿前蘇聯(lián)的產品，這些切管機主要采用高速鋼切刀、凸輪機構進刀、彈簧卡爪卡緊。這類設備切割效率低、進刀不平衡、定心精度差、并且卡爪極易被鐵屑卡死，甚至還有些管子是在車床上進行切割加工，80年代初，國內研制開發(fā)的專用液壓切管機雖在卡緊、進刀技術上前進了一步，但同樣存在著進刀平衡差、切管效率低等弱點，不適宜于薄壁管件的切割。而且，目前國內還沒有專門用于切割薄壁不銹鋼管的行星式全自動切管機。實用新型內容
[0006]為了解決上述的技術問題，本實用新型提出了一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置及方法。
[0007]本實用新型所采用的技術方案是:一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置，其特征在于，包括:導柱支架、床身、導柱、管件、送料裝置、夾具支架、夾具、第一刀盤、兩塊第一刀盤支撐板、兩塊第二刀盤支撐板、第二刀盤、兩臺第一電機、兩塊第一電機固定板、兩臺切削電機、軸承支撐座、從動齒輪、空心軸、主動齒輪、軸承支撐座、第一聯(lián)軸器、第二電機、第二電機固定架、支撐座、兩片鋸片銑刀、導軌、兩塊支撐板、兩根絲桿、兩塊切削電機固定板、兩臺第二聯(lián)軸器、軸承、導滑管；
[0008]所述的導柱固定安裝在所述的導柱支架上，所述的導柱支架固定安裝在所述的床身上，所述的送料裝置可滑動地安裝在所述的導柱上；所述的夾具上部水平方向與所述送料裝置的上部水平方向對齊、垂直方向與送料裝置垂直方向平行地固定安裝在所述的夾具支架上，所述的夾具支架與所述的送料裝置固定安裝在所述的床身上；
[0009]所述的兩塊第一刀盤支撐板并行設置、上下分別通過所述的兩塊第一電機固定板連接在一起，所述的兩塊第二刀盤支撐板分別安裝在所述的兩塊第一刀盤支撐板中部，所述的兩塊第一刀盤支撐板、兩塊第二刀盤支撐板、兩塊第一電機固定板構成刀盤架，所述的第一刀盤、第二刀盤分別固定安裝在所述的刀盤架左右兩邊上，兩臺第一電機分別固定安裝在所述的兩塊第一電機固定板上，所述的兩臺切削電機分別固定安裝在所述的兩塊切削電機固定板上，所述的兩塊切削電機固定板分別通過所述的兩根絲桿、兩臺第二聯(lián)軸器和兩塊支撐板與所述的兩臺第一電機的主軸連接，所述的兩塊支撐板對稱安裝在所述的刀盤架內壁上，所述的兩臺切削電機的轉軸分別穿過設置在所述的第一刀盤上的兩個安裝槽與所述的兩片鋸片銑刀分別固定連接，所述的第二刀盤固定安裝在所述的空心軸上；
[0010]所述的刀盤架內壁上下左右對稱設置有四組直線進給導軌、所述的兩臺切削電機可以沿著所述的四組直線進給導軌上下運動；
[0011]所述的軸承支撐座固定安裝在所述的床身上，所述的軸承固定安裝在所述的軸承支撐座上，所述的空心軸固定安裝在所述的軸承上，所述的從動齒輪固定安裝在所述的空心軸上，并與所述的主動齒輪嚙合連接，所述的主動齒輪通過所述的第一聯(lián)軸器與所述的第二電機連接，并通過所述的軸承支撐座支撐，所述的第二電機固定安裝在所述的第二電機固定架上，所述的第二電機固定架固定安裝在所述的床身上，所述的導滑管固定在所述的支撐座上，所述的支撐座固定安裝在所述的床身上；
[0012]所述的管件依次穿過所述的導滑管、第二刀、刀盤架、第一刀盤后吻合擱置在所述的夾具和送料裝置上，便于進行切割。
[0013]作為優(yōu)選，所述的裝置還包括:擋水箱、冷卻水管、冷卻水箱、出水槽、冷卻水收集漏斗，所述的擋水箱通過固定安裝在所述的刀盤上，隨刀盤一起轉動；所述的冷卻水箱安裝在所述的床身側部，所述的冷卻水收集漏斗安裝在所述的擋水箱下部，所述的出水槽安裝在所述的冷卻水收集漏斗下部，并位于所述的冷卻水箱上部，所述的冷卻水管中的冷卻水通過所述的冷卻水管導入到所述的擋水箱中，并經過所述的冷卻水收集漏斗和出水槽回流入所述的冷卻水箱中。
[0014]作為優(yōu)選，所述的裝置還包括:過濾網(wǎng)、切屑收集器，所述的切屑收集器安裝在所述的擋水箱下部出水口處，位于所述的冷卻水收集漏斗上部，用于收集切削過程中的切屑；所述的過濾網(wǎng)安裝在所述的冷卻水箱進水口處，用于過濾掉冷卻水中的切屑。
[0015]本實用新型的主要創(chuàng)新點在于:
[0016]1.根據(jù)研究不銹鋼切割過程中產生金屬塑性變形的規(guī)律，提出雙刀對稱行星式運動切割，使切割過程中的塑性變形力對稱相抵消，降低斷面的變形，從而提高斷面的平面度；
[0017]2.為了規(guī)避采用碳刷導電易磨損、易氧化、壽命短等缺點，同時為了解決采用導線在旋轉過程中易纏繞的問題，提出了切割刀具公轉半周的方法，提高了切割效率；
[0018]3.刀具的自轉、直線進給運動和行星運動均采用單獨伺服電機控制，可以實現(xiàn)無極調速，從而根據(jù)鋼管的材質、管徑大小、壁厚等調整速度，實現(xiàn)高質量管材的高效切割所需的最佳參數(shù)匹配。
[0019]本實用新型采用PLC控制伺服電機驅動，可以實現(xiàn)切削、進給、繞管旋轉無極調速，因而可以根據(jù)鋼管的材料、管徑、壁厚等進行調節(jié)各速度，達到最佳切割質量和效率，廣泛應用于汽車、航空航天、石油化工、食品等行業(yè)。本實用新型中設計的刀具對稱擺放，解決了不銹鋼在切削加工中因收縮不均，或振動等原因導致切口垂直度、平滑度不高的問題，同時也提高了切割加工的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1:本實用新型實施例的裝置外部結構圖。
[0021]圖2:本實用新型實施例的裝置內部結構圖。
[0022]圖3:本實用新型實施例的裝置切削電機安裝結構圖。
[0023]圖4:本實用新型實施例的裝置第一電機安裝結構圖。
[0024]圖5:本實用新型實施例的裝置第二電機安裝結構圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合參考附圖進一步描述本技術方案，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件，但該描述僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0026]請見圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本實用新型所采用的技術方案是:一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置，包括:導柱支架1、床身2、導柱3、管件4、送料裝置5、夾具支架6、夾具7、擋水箱8、冷卻水管9、第一刀盤10、兩塊第一刀盤支撐板11、兩塊第二刀盤支撐板12、第二刀盤13、兩臺第一電機14、兩塊第一電機固定板15、兩臺切削電機
16、軸承支撐座17、從動齒輪18、空心軸19、主動齒輪20、軸承支撐座21、第一聯(lián)軸器22、第二電機23、第二電機固定架24、支撐座25、冷卻水箱26、過濾網(wǎng)27、出水槽28、冷卻水收集漏斗29、切屑收集器30、兩片鋸片銑刀31、導軌32、兩塊支撐板34、兩根絲桿35、兩塊切削電機固定板36、兩臺第二聯(lián)軸器37、軸承38、導滑管39 ;導柱3固定安裝在導柱支架I上，導柱支架I固定安裝在床身2上，送料裝置5可滑動地安裝在導柱3上；夾具7上部水平方向與所述送料裝置5的上部水平方向對齊、垂直方向與送料裝置5垂直方向平行地固定安裝在夾具支架6上，夾具支架6與送料裝置5固定安裝在床身2上；兩塊第一刀盤支撐板11并行設置、上下分別通過兩塊第一電機固定板15連接在一起，兩塊第二刀盤支撐板12分別安裝在兩塊第一刀盤支撐板11中部，兩塊第一刀盤支撐板11、兩塊第二刀盤支撐板12、兩塊第一電機固定板15構成刀盤架，第一刀盤10、第二刀盤13分別固定安裝在刀盤架左右兩邊上，兩臺第一電機14分別固定安裝在兩塊第一電機固定板15上，兩臺切削電機16分別固定安裝在兩塊切削電機固定板36上,兩塊切削電機固定板36分別通過兩根絲桿35、兩臺第二聯(lián)軸器37和兩塊支撐板34與兩臺第一電機14的主軸連接，兩塊支撐板34對稱安裝在刀盤架內壁上，兩臺切削電機16的轉軸分別穿過設置在第一刀盤10上的兩個安裝槽與兩片鋸片銑刀31分別固定連接，所述的第二刀盤13固定安裝在所述的空心軸19上；刀盤架內壁上下左右對稱設置有四組直線進給導軌32、兩臺切削電機16可以沿著四組直線進給導軌32上下運動；軸承支撐座17固定安裝在床身2上，軸承38固定安裝在軸承支撐座17上，空心軸19固定安裝在軸承38上，從動齒輪18固定安裝在空心軸19上，并與主動齒輪20嚙合連接，主動齒輪20通過第一聯(lián)軸器22與第二電機23連接，并通過軸承支撐座21支撐，第二電機23固定安裝在第二電機固定架24上，第二電機固定架24固定安裝在床身2上，導滑管39固定在支撐座25上，支撐座25固定安裝在床身2上；擋水箱8通過固定安裝在刀盤10上，隨刀盤10 —起轉動；冷卻水箱26安裝在床身2側部，冷卻水收集漏斗29安裝在擋水箱8下部，出水槽28安裝在冷卻水收集漏斗29下部，并位于冷卻水箱26上部，冷卻水管9中的冷卻水通過冷卻水管9導入到擋水箱8中，并經過冷卻水收集漏斗29和出水槽28回流入冷卻水箱26中；切屑收集器30安裝在擋水箱8下部出水口處，位于冷卻水收集漏斗29上部，用于收集切削過程中的切屑；過濾網(wǎng)27安裝在冷卻水箱26進水口處，用于過濾掉冷卻水中的切屑；管件4依次穿過導滑管39、第二刀盤13、刀盤架、第一刀盤10后吻合擱置在夾具7和送料裝置上，便于進行切割。
[0027]本實用新型的薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置:
[0028](I)第二刀盤13固定在空心軸19上，空心軸19的轉動靠一對減速齒輪副傳動，提供第二刀盤13公轉的第二電機23布置在電機固定架24上，電機固定架24與空心軸19間隙配合；
[0029](2)切割刀具鋸片銑刀31固定在切削電機16上，自轉電機采用伺服電機，切割進給同樣采用伺服電機，這樣可以實現(xiàn)切割轉速和進給速度的無極調速；
[0030](3)采用導軌32將旋轉刀盤10、13和控制鋸片銑刀31自轉的切削電機16相連，起到進刀導向和繞管旋轉切割的作用；
[0031](4)采用雙刀對稱布置，切削過程中雙刀不僅提高切削效率，降低刀具的磨損速度，管件受到對稱的切削力，塑性變形相對均勻，切口垂直度得到改善；
[0032](5)刀盤10、13順時針旋轉180度，然后逆時針旋轉180度復位，這樣解決電線纏繞的問題，同時避免采用碳刷這種形式引起的接觸不良，磨損、氧化、壽命短等問題；
[0033](6)采用PLC控制，根據(jù)切削材質，管徑大小，壁厚，自動調節(jié)切割刀具鋸片銑刀31自轉、公轉及進刀的切削速度，是一種真正意義上的全自動新型切管機。
[0034]本實施例的工作流程為:
[0035]I =PLC控制送料裝置5按照設定的長度送料，利用夾具7夾緊；
[0036]2:切削電機16啟動，帶動鋸片銑刀31旋轉；
[0037]3:第一電機14啟動，在導軌32的導向下，帶動切削電機16進給，切割管件4，直至切穿管壁；
[0038]4:第二電機23啟動，帶動第一刀盤10和第二刀盤13繞管件4旋轉，從而帶動切削電機16和鋸片銑刀31繞管件4旋轉切割管件4，旋轉180度，至管件4切斷；
[0039]5:第二電機23反轉，帶動第一刀盤10和第二刀盤13繞管件4旋轉復位后停止，起到消除斷面毛刺的作用；
[0040]6:切削電機16停止；
[0041]7:第一電機14反轉，在導軌32的導向下，帶動切削電機16復位，為下一個切割周
期準備。
[0042]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍，因此，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置，其特征在于，包括:導柱支架(I)、床身(2)、導柱(3)、管件(4)、送料裝置(5)、夾具支架(6)、夾具(7)、第一刀盤(10)、兩塊第一刀盤支撐板(11)、兩塊第二刀盤支撐板(12)、第二刀盤(13)、兩臺第一電機(14)、兩塊第一電機固定板(15)、兩臺切削電機(16)、軸承支撐座(17)、從動齒輪(18)、空心軸(19)、主動齒輪(20)、軸承支撐座(21)、第一聯(lián)軸器(22)、第二電機(23)、第二電機固定架(24)、支撐座(25)、兩片鋸片銑刀(31)、導軌(32)、兩塊支撐板(34)、兩根絲桿(35)、兩塊切削電機固定板(36 )、兩臺第二聯(lián)軸器(37 )、軸承(38 )、導滑管(39 ); 所述的導柱(3)固定安裝在所述的導柱支架(1)上，所述的導柱支架(1)固定安裝在所述的床身(2)上，所述的送料裝置(5)可滑動地安裝在所述的導柱(3)上；所述的夾具(7)上部水平方向與所述送料裝置(5)的上部水平方向對齊、垂直方向與送料裝置(5)垂直方向平行地固定安裝在所述的夾具支架(6)上，所述的夾具支架(6)與所述的送料裝置(5)固定安裝在所述的床身(2)上； 所述的兩塊第一刀盤支撐板(11)并行設置、上下分別通過所述的兩塊第一電機固定板(15)連接在一起，所述的兩塊第二刀盤支撐板(12)分別安裝在所述的兩塊第一刀盤支撐板(11)中部，所述的兩塊第一刀盤支撐板(11)、兩塊第二刀盤支撐板(12)、兩塊第一電機固定板(15)構成刀盤架，所述的第一刀盤(10)、第二刀盤(13)分別固定安裝在所述的刀盤架左右兩邊上，兩臺第一電機(14)分別固定安裝在所述的兩塊第一電機固定板(15)上，所述的兩臺切削電機(16)分別固定安裝在所述的兩塊切削電機固定板(36)上，所述的兩塊切削電機固定板(36)分別通過所述的兩根絲桿(35)、兩臺第二聯(lián)軸器(37)和兩塊支撐板(34)與所述的兩臺第一電機(`14)的主軸連接，所述的兩塊支撐板(34)對稱安裝在所述的刀盤架內壁上，所述的兩臺切削電機(16)的轉軸分別穿過設置在所述的第一刀盤(10)上的兩個安裝槽與所述的兩片鋸片銑刀(31)分別固定連接，所述的第二刀盤(13)固定安裝在所述的空心軸(19)上； 所述的刀盤架內壁上下左右對稱設置有四組直線進給導軌(32)、所述的兩臺切削電機(16)可以沿著所述的四組直線進給導軌(32)上下運動； 所述的軸承支撐座(17)固定安裝在所述的床身(2)上，所述的軸承(38)固定安裝在所述的軸承支撐座(17)上，所述的空心軸(19)固定安裝在所述的軸承(38)上，所述的從動齒輪(18)固定安裝在所述的空心軸(19)上，并與所述的主動齒輪(20)嚙合連接，所述的主動齒輪(20)通過所述的第一聯(lián)軸器(22)與所述的第二電機(23)連接，并通過所述的軸承支撐座(21)支撐，所述的第二電機(23)固定安裝在所述的第二電機固定架(24)上，所述的第二電機固定架(24)固定安裝在所述的床身(2)上，所述的導滑管(39)固定在所述的支撐座(25)上，所述的支撐座(25)固定安裝在所述的床身(2)上； 所述的管件(4)依次穿過所述的導滑管(39)、第二刀盤(13)、刀盤架、第一刀盤(10)后吻合擱置在所述的夾具(7)和送料裝置上，便于進行切割。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置，其特征在于:所述的裝置還包括:擋水箱(8)、冷卻水管(9)、冷卻水箱(26)、出水槽(28)、冷卻水收集漏斗(29)，所述的擋水箱(8)通過固定安裝在所述的刀盤(10)上，隨刀盤(10) —起轉動；所述的冷卻水箱(26)安裝在所述的床身(2)側部，所述的冷卻水收集漏斗(29)安裝在所述的擋水箱(8)下部，所述的出水槽(28)安裝在所述的冷卻水收集漏斗(29)下部，并位于所述的冷卻水箱(26)上部，所述的冷卻水管(9)中的冷卻水通過所述的冷卻水管(9)導入到所述的擋水箱(8)中，并經過所述的冷卻水收集漏斗(29)和出水槽(28)回流入所述的冷卻水箱(26)中。
3.根據(jù)權利要求2所述的薄壁不銹鋼管雙刀對稱行星式自動切割的裝置，其特征在于:所述的裝置還包括:過濾網(wǎng)(27)、切屑收集器(30)，所述的切屑收集器(30)安裝在所述的擋水箱(8)下部出水口處，位于所述的冷卻水收集漏斗(29)上部，用于收集切削過程中的切屑；所述的過濾網(wǎng)(27)安裝在所述的冷卻水箱(26)進水口處，用于過濾掉冷卻水中的切屑。`
【文檔編號】B23D21/04GK203621602SQ201320859536
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權日:2013年12月24日
【發(fā)明者】錢應平, 歐陽知宇, 黃菊華, 郝學志, 周細枝, 王定華, 許萬, 黃旭, 劉丹, 程成, 曾巍 申請人:湖北工業(yè)大學