一種用于切割大直徑長度長的圓管件數(shù)控裝置的制作方法

本發(fā)明涉及對圓管件的數(shù)控切割領(lǐng)域，具體涉及到用于對大直徑、長度長、不宜夾持旋轉(zhuǎn)的圓管件進行切割的數(shù)控裝置。

背景技術(shù)：

在石油石化行業(yè)、機電安裝行業(yè)、造船行業(yè)、鐵塔行業(yè)等多個行業(yè)種需要用到大量的鋼管，在制造過程中需要對鋼管進行切斷和坡口處理，因為鋼管直徑比較大，一般約50厘米左右及以上、鋼管長度比較長，數(shù)米，甚至十?dāng)?shù)米，且鋼管的壁厚達數(shù)十毫米，例80毫米左右，采用鋼管旋轉(zhuǎn)刀具固定的加工方法滿足不了要求，所以需要一種鋼管固定切削刀具運動的切削方法。

目前廣泛采用的方法主要有三種：

方法一：使用帶鋸床進行切割，通過電機帶動帶鋸旋轉(zhuǎn)，采用旋轉(zhuǎn)的帶鋸進行切削。

方法二：在旋轉(zhuǎn)的圓盤上安裝一組滑塊，滑塊上固定切削刀具，滑塊與絲桿鏈接，絲桿端部安裝一個棘輪，在固定機座上安裝一個撞塊，圓盤旋轉(zhuǎn)使棘輪與撞塊相互撞擊，使絲桿產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，帶動滑塊前進，從而達到刀具一邊旋轉(zhuǎn)一邊進給，將鋼管切斷。

方法三：采用電動直接控制，將電機和進刀裝置和電機直接安裝在旋轉(zhuǎn)圓盤上，通過碳刷機構(gòu)與外部電源鏈接。在外部控制刀具的進給和圓盤旋轉(zhuǎn)，達到鋼管切斷的目的。

但是以上三種方法均存在不同的缺點：

方法一的缺陷：由于帶鋸床通過帶鋸旋轉(zhuǎn)進行切割，因為帶鋸速度不能過快，導(dǎo)致這種切削方式效率低下，切切削精度不夠，且切口只能是平口。

方法二的缺陷：通過棘輪與撞塊的撞擊來驅(qū)動刀具進給達到進刀效果，該方式控制麻煩，安全性低，且加工精度和加工速度不容易控制。

方法三的缺陷：由于是采用電動直接控制，將電機和進刀裝置和電機直接安裝在旋轉(zhuǎn)圓盤上，通過碳刷機構(gòu)與外部電源鏈接。在外部控制刀具的進給和圓盤旋轉(zhuǎn)。該方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障幾率高，且害怕潮濕的工作環(huán)境，容易產(chǎn)生漏電，安全性能低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種新型的快速數(shù)控鋼管切斷坡口設(shè)備，能將鋼管快速切斷并在鋼管兩個斷口完成兩個坡口加工，且該設(shè)備可以同時安裝多把刀具同時加工，且可同時采用不同的加工刀具，具體方案如下：

一種用于切割大直徑長度長的圓管件數(shù)控裝置，包括：

底座，所述底座相對靜止地套置在圓管工件外徑上，具有垂直于工件軸線的底板和一段軸套的結(jié)構(gòu)；

轉(zhuǎn)盤，套設(shè)在工件上，所述轉(zhuǎn)盤由固定在所述底座底板上的第一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動以圍繞工件轉(zhuǎn)動；

進刀齒輪，套設(shè)在工件上，所述進刀齒輪由固定在所述底座底板上的第二驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動以圍繞工件轉(zhuǎn)動，所述進刀齒輪端面有一圈齒；

在轉(zhuǎn)盤上至少配置一副切割機構(gòu)，所述切割機構(gòu)包括端部具有刀具沿垂直于工件軸線進退的進刀滑座和帶動進刀滑座進退的傘齒輪；所述傘齒輪以絲杠機構(gòu)方式由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動進刀滑座直線進或退；

所述進刀齒輪端部齒與所述傘齒輪相互嚙合；

所述轉(zhuǎn)盤與進刀齒輪分別經(jīng)過軸承套置在所述底座的軸套段，以相同或不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)盤與進刀齒輪在軸線方向的距離不變。

本發(fā)明采用了螺旋絲杠的原理，轉(zhuǎn)動絲杠——絲杠機構(gòu)，驅(qū)動螺母——進刀滑座，包括前端的刀具前行或后退進行切割動作。

所述絲杠的轉(zhuǎn)動由進刀齒輪的端部齒與所述絲杠上的傘齒輪相互嚙合，撥動而轉(zhuǎn)動。

套置在底座軸套段上的兩個大齒輪盤部件——轉(zhuǎn)盤和進刀齒輪，當(dāng)所述兩大齒輪盤轉(zhuǎn)速相同，兩者相對靜止，沒有輸出動作，而當(dāng)兩大齒輪盤轉(zhuǎn)速相異，兩者會產(chǎn)生相對往前或向后轉(zhuǎn)動的動作，進刀齒輪的端部齒就會撥動傘齒輪正向或反向轉(zhuǎn)動，相應(yīng)驅(qū)動刀具進給或后退。

兩個大齒輪盤分別由固定在底座底板上的第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動。

進一步，

所述第一驅(qū)動機構(gòu)包括固定在所述底座底板上轉(zhuǎn)軸與工件軸線平行的第一伺服電機以及輸出軸驅(qū)動的傳動齒輪，繼而嚙合傳動所述轉(zhuǎn)盤部件；

所述轉(zhuǎn)盤呈兩個圓盤中間由圓軸連接構(gòu)成，一個圓盤為周邊有齒的周邊齒輪盤，與所述傳動齒輪嚙合傳動，另一圓盤為外端面固定有所述切割機構(gòu)的外圓盤；

所述第二驅(qū)動機構(gòu)包括固定在所述底座底板上轉(zhuǎn)軸與工件軸線平行的第二伺服電機以及輸出軸驅(qū)動的第二傳動齒輪，繼而嚙合傳動所述進刀齒輪端面的一圈齒；

所述進刀齒輪中心的軸孔可轉(zhuǎn)動地嵌套在所述轉(zhuǎn)盤中間的圓軸上，并受所述轉(zhuǎn)盤兩個圓盤的限止軸向不能移動。

進一步，

所述切割機構(gòu)的進刀滑座以沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向可移動地固定在所述轉(zhuǎn)盤的外端面；

滾珠絲杠上配置所述傘齒輪，兩端通過滾子軸承配置在軸承座中，所述軸承座固定在所述轉(zhuǎn)盤的外端面，并貼合進刀滑座內(nèi)腔壁可沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向相對移動；

所述滾珠絲杠的一段以螺紋形式與進刀滑座內(nèi)壁配合接觸。

更進一步，所述轉(zhuǎn)盤的外端面在配置進刀滑座的傘齒輪處開設(shè)供傘齒輪與所述進刀齒輪端面相嚙合的外露孔。

更進一步，所述進刀滑座的兩側(cè)設(shè)置夾持導(dǎo)軌，限制所述進刀滑座僅沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向移動。

更進一步，所述軸承座由螺栓固定在所述轉(zhuǎn)盤外端面。

再進一步，所述進刀齒輪可由周邊有齒的進刀直齒輪和端面有齒的進刀端面齒輪兩部分軸向合并制作。

再進一步，在在所述轉(zhuǎn)盤的圓軸部分和進刀齒輪的中心軸孔之間還設(shè)置有滑動軸承。

再進一步，所述軸承的內(nèi)圈套設(shè)在底座的軸套段上，所述轉(zhuǎn)盤的圓軸段的中心軸孔套設(shè)在所述軸承的外圈上。

進一步，在所述轉(zhuǎn)盤上周向均勻配置2、3、4、5或6副切割機構(gòu)。

本發(fā)明切削旋轉(zhuǎn)和進刀裝置之間采用機械齒輪結(jié)構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤齒輪和進刀齒輪，使它們在旋轉(zhuǎn)過程種產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)速度差來實現(xiàn)切削刀具的進給和后退，且兩驅(qū)動機構(gòu)安裝在外面，在外部對該設(shè)備進行控制。

由于刀具機構(gòu)在圓盤上的安裝不受角度的影響，所以在轉(zhuǎn)盤上可以安裝多套切割機構(gòu)，實現(xiàn)安裝多把切削刀具分層切削，大大增加了鋼管的可加工厚度和切口形狀、角度，大大提升生產(chǎn)效率。

安裝在轉(zhuǎn)盤上的多件切割機構(gòu)刀具同步圍繞轉(zhuǎn)盤徑向移動，切割受力平衡，加工精度高，對裝置沖擊小，壽命長。

采用了螺旋絲杠原理驅(qū)動進刀滑座進退的切割動作，選擇適當(dāng)螺距，動作精細(xì)，工作平穩(wěn)，加工精度高。

驅(qū)動機械固定在靜止的底座上，操作使用方便、安全。

本發(fā)明提供的整體裝置結(jié)構(gòu)清晰、簡潔，制作、加工簡單，成本低，便于推廣使用，產(chǎn)生較好經(jīng)濟和社會效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明一種用于切割大直徑長度長的圓管件數(shù)控裝置的整體配置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種實施方式，顯示了轉(zhuǎn)盤部件外端面配置了四副切割機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3和圖4為本發(fā)明在一實施例中局部放大圖，分別表示了第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)與相關(guān)零部件結(jié)合和傳遞的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a為本發(fā)明在一實施例中底座和滾動軸承的配置示意圖；

圖5b為本發(fā)明在一實施例中轉(zhuǎn)盤部件的剖面圖；

圖5c為本發(fā)明在一實施例中第一驅(qū)動機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)盤部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5d為本發(fā)明在一實施例中切割機構(gòu)的示意圖；

圖5e為本發(fā)明提供的數(shù)控設(shè)備在一實施例中第一傳動機構(gòu)以及設(shè)置有一進刀機構(gòu)的配置示意圖；

圖5f為本發(fā)明在一實施例中第二伺服電機以及輸出軸驅(qū)動第二傳動齒輪繼而嚙合進刀齒輪的配置示意圖；

圖5g為本發(fā)明在一實施例中切割機構(gòu)進刀/退刀的示意圖；

圖6為本發(fā)明的一種實施方式，顯示了底座的底板部件上配置了第一伺服電機和第二伺服電機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1是第一伺服電機、2是底座、3是傳動齒輪、4是周邊齒輪盤、5為軸承、6是外圓盤、8是第二伺服電機、9是第二傳動齒輪、10是進刀直齒輪、11是滑動軸承、12是進刀端面齒輪、14是進刀滑座、15是軸承座、16是滾子軸承、18是傘齒輪、19是滾珠絲杠、20是刀具、30是切割機構(gòu)、31是夾持導(dǎo)軌。

具體實施方式

為了更詳細(xì)理解本發(fā)明，將在下列結(jié)合附圖描述詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和動作步驟以便對技術(shù)方案的理解。

本發(fā)明提供了一種用于切割大直徑長度長的圓管件數(shù)控裝置，包括：

底座2，所述底座2相對靜止地套置在圓管工件22外徑上，具有垂直于工件22軸線的底板和一段軸套的結(jié)構(gòu)；

轉(zhuǎn)盤，套設(shè)在工件22上，所述轉(zhuǎn)盤由固定在所述底座2底板上的第一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動以圍繞工件22轉(zhuǎn)動；

進刀齒輪，套設(shè)在工件22上，所述進刀齒輪由固定在所述底座2底板上的第二驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動以圍繞工件22轉(zhuǎn)動，所述進刀齒輪端面有一圈齒；

在轉(zhuǎn)盤上至少配置一副切割機構(gòu)30，所述切割機構(gòu)30包括端部具有刀具20沿垂直于工件軸線進退的進刀滑座14和帶動進刀滑座14進退的傘齒輪18；所述傘齒輪18以絲杠機構(gòu)方式由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動進刀滑座14直線進或退；

所述進刀齒輪端部齒與所述傘齒輪18相互嚙合；

所述轉(zhuǎn)盤與進刀齒輪分別經(jīng)過軸承5套置在所述底座2的軸套段，以相同或不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)盤與進刀齒輪在軸線方向的距離不變。

所述第一驅(qū)動機構(gòu)包括固定在所述底座2底板上轉(zhuǎn)軸與工件軸線平行的第一伺服電機1以及輸出軸驅(qū)動的傳動齒輪3，繼而嚙合傳動所述轉(zhuǎn)盤部件；

所述轉(zhuǎn)盤呈兩個圓盤中間由圓軸連接構(gòu)成，一個圓盤為周邊有齒的周邊齒輪盤4，與傳動齒輪3嚙合傳動，另一圓盤為外端面固定有所述切割機構(gòu)的外圓盤6；

所述第二驅(qū)動機構(gòu)包括固定在所述底座2底板上轉(zhuǎn)軸與工件軸線平行的第二伺服電機8以及輸出軸驅(qū)動的第二傳動齒輪9，繼而嚙合傳動所述進刀齒輪端面的一圈齒；

所述進刀齒輪中心的軸孔可轉(zhuǎn)動地嵌套在所述轉(zhuǎn)盤中間的圓軸上，并受所述轉(zhuǎn)盤兩個圓盤(即周邊齒輪盤4和外圓盤6)的限止軸向不能移動。

將工件22即鋼管卡在卡盤21中。

本技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)配置，能夠保證第一伺服電機1嚙合傳動所述轉(zhuǎn)盤部件，第二伺服電機8嚙合傳動所述進刀齒輪，兩臺伺服電機的轉(zhuǎn)速可以相同或相異，導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤部件和進刀齒輪的轉(zhuǎn)速相同或相異?？蓪?dǎo)致切割機構(gòu)上的刀具20進給或后退。

如此結(jié)構(gòu)配置，能夠保證轉(zhuǎn)盤部件和進刀齒輪可以圍繞轉(zhuǎn)盤的軸線，也即工件22的軸線旋轉(zhuǎn)，但兩者在軸線方向相互不能移動。

所述切割機構(gòu)的進刀滑座14以沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向可移動地固定在所述轉(zhuǎn)盤的外端面；

滾珠絲杠19上配置所述傘齒輪18，兩端通過滾子軸承16配置在軸承座15中，所述軸承座15固定在所述轉(zhuǎn)盤的外端面，并貼合進刀滑座14內(nèi)腔壁可沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向移動；

所述滾珠絲杠19的一段以螺紋形式與進刀滑座14內(nèi)壁配合接觸。

如此結(jié)構(gòu)，保證所述滾珠絲杠19的旋轉(zhuǎn)，可以導(dǎo)致具有刀具20的進刀滑座14沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向前進或后退。

所述轉(zhuǎn)盤的外端面在配置進刀滑座14的傘齒輪18處開設(shè)供傘齒輪18與所述進刀齒輪端面相嚙合的外露孔。

為了使?jié)L珠絲杠19能夠比較可靠地運行，固定絲杠的滾子軸承16和軸承座15必須配置在絲杠兩端，勢必傘齒輪18將位于兩端滾子軸承16和軸承座15之間，為了不影響傘齒輪18與所述進刀齒輪端面的一圈齒嚙合，因此，必須在所述轉(zhuǎn)盤的外端面，即進刀端面齒輪12的相應(yīng)處開設(shè)相應(yīng)的外露孔，一般為矩形孔。

所述進刀滑座14的兩側(cè)設(shè)置夾持導(dǎo)軌31，限制所述進刀滑座14僅沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向移動。為了讓所述進刀滑座14僅沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向移動，可在進刀滑座14的兩側(cè)設(shè)置夾持導(dǎo)軌31。根據(jù)需要，沿轉(zhuǎn)盤的周向，可以配置多副切割機構(gòu)，也即多副進刀滑座14及夾持導(dǎo)軌31。

所述軸承座15由螺栓固定在所述轉(zhuǎn)盤外端面。所述軸承座15不能移動，因此由螺栓固定在所述轉(zhuǎn)盤外端面。不過此固定方式不能影響“所述軸承座15固定在所述轉(zhuǎn)盤的外端面，并貼合進刀滑座14內(nèi)腔壁可沿所述轉(zhuǎn)盤的徑向相對移動”。

所述進刀齒輪可由周邊有齒的進刀直齒輪10和端面有齒的進刀端面齒輪12兩部分軸向合并制作。為了便于制作和裝配用，所述進刀齒輪可制作成軸向兩呈圓盤狀件再用螺栓之類連接成形。

在所述轉(zhuǎn)盤的圓軸部分和進刀齒輪的中心軸孔之間還設(shè)置有滑動軸承11。為了提高轉(zhuǎn)盤和進刀齒輪的壽命，使用精度，在相互配合處設(shè)置滑動軸承11更有利，所述滑動軸承11可呈圓管狀，也可一端有向外翻邊狀，總之需確保進刀齒輪的中心軸孔套置在所述轉(zhuǎn)盤的圓軸段上，軸向不能有移動。

所述軸承5的內(nèi)圈套設(shè)在底座的軸套段上，所述轉(zhuǎn)盤的圓軸段的中心軸孔套設(shè)在所述軸承5的外圈上。

所述轉(zhuǎn)盤以軸承5的方式套設(shè)在底座2的軸套段上，使得轉(zhuǎn)盤和進刀齒輪兩個大齒輪盤部件圍繞工件22的軸線旋轉(zhuǎn)。

所述圓管工件22為鋼管。本專利適宜于加工具有一定壁厚的管狀工件，比如直徑20至150cm鋼管。

在所述轉(zhuǎn)盤上周向均勻配置2、3、4、5或6副切割機構(gòu)30。在實際應(yīng)用中，可以安裝多套切割機構(gòu)，如圖2所示，在外圓盤6上設(shè)置了4套切割機構(gòu)30。刀具可選擇成切割或坡口刀，即可完成鋼管兩端的坡口加工，也可以根據(jù)實際要求安裝其他特殊工藝刀具。多套切割機構(gòu)實現(xiàn)刀具切割、切削多方式、快進度，增加了鋼管的可加工厚度，同時提高生產(chǎn)效率。

多套切割機構(gòu)盡量周向均勻配置，使得空間利用較好，也有利裝置受力均勻，延長設(shè)備使用壽命。