CN110315129B - 一种金属管件切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属管件切割装置，包括切割机构、第一夹紧机构、第二夹紧机构、进给机构和机架；第一夹紧机构包括双向丝杠、支座、第二底座和夹紧部；第二夹紧机构包括回转支承轴承、三角固定架、夹紧牙块、连接柱、支承座、小齿轮、锁紧螺柱、锁紧块、第二电机、拨动板、定位螺柱和螺栓。切割过程中通过第二夹紧机构使金属管件一直做旋转运动，金属管件上的切割点在进行周向运动中不停地变换，减缓了同一切割点由于切口热变形和单向切割进给力造成的缩口和毛刺毛边现象。通过第一夹紧机构和第二夹紧机构的组合夹紧方式只保留金属管件绕中心轴旋转的自由度，使金属管件不会产生径向跳动，提高了切割精度。

Description

一种金属管件切割装置

技术领域

本发明涉及切割加工设备领域，具体是一种金属管件切割装置，特别是一种薄壁无形变金属管件切割装置。

背景技术

砂轮切割机，是一种使用广泛的加工设备。虽然价格低廉、操作简单，但在切割金属管件时由于金属管件刚度低，砂轮在切割过程中散热差，易使金属管件的切口产生缩口和毛刺毛边，而切割产生的收缩长度可达管径的五分之一，缩颈可达管径的十分之一。

申请号为201410324463.3的文献公开了一种薄壁管件切割系统，该切割系统通过气缸活塞杆带动定位杆运动从而对管件进行夹持，刀盘上具有多个轴向的散热孔；但是该切割系统只能对待切割管件进行夹持，不能对切除件进行夹持，进而使得切割点偏移产生毛刺毛边；而且该切割管件不动使同一切割点受到的单向切割进给力和余热较大，从而产生较大的缩口；而刀盘上轴向上的散热孔有利于散热，但并不直接对刀刃散热，散热效果差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种金属管件切割装置。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种金属管件切割装置，其特征在于该切割装置包括切割机构、第一夹紧机构、第二夹紧机构、进给机构和机架；

所述机架包括上翼板、下翼板和侧板；所述上翼板和下翼板固定于侧板的两侧；侧板上开有定位孔，用于金属管件的通过；侧板上开有与定位孔相通的槽口，用于切割机构的传动轴的往复运动；所述切割机构用于切割金属管件；所述进给机构用于驱动切割机构实现往复运动；

所述第一夹紧机构包括双向丝杠、支座、第二底座和夹紧部；所述第二底座固定在上翼板上；支座固定在第二底座上；所述双向丝杠可转动安装在支座上；双向丝杠两侧的螺纹部分分别螺纹连接有夹紧部；

所述第二夹紧机构包括回转支承轴承、三角固定架、夹紧牙块、连接柱、支承座、小齿轮、锁紧螺柱、锁紧块、第二电机、拨动板、定位螺柱和螺栓；所述支承座固定在下翼板上；回转支承轴承的内圈与支承座固定连接；若干连接柱通过螺栓均匀固定在回转支承轴承外圈的端面上；连接柱依次穿过各自的拨动板的腰形孔、夹紧牙块的通孔和三角固定架的安装孔并通过螺栓的头部实现拨动板、夹紧牙块和三角固定架安装于连接柱中，拨动板的腰形孔能够实现拨动板相对于连接柱的转动，夹紧牙块能相对于各自的连接柱转动；所述夹紧牙块的一端卡扣在拨动板上，另一端用于金属管件的夹紧；所述第二电机固定在支承座上，其输出轴上固定有与回转支承轴承的外圈啮合的小齿轮；所述锁紧块通过定位螺柱可转动安装在回转支承轴承外圈的端面上，锁紧块能相对于定位螺柱转动；所述锁紧螺柱螺纹安装在锁紧块上，锁紧螺柱的一端能与拨动板接触。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、切割过程中通过第二夹紧机构使金属管件一直做旋转运动，金属管件上的切割点在进行周向运动中不停地变换，减缓了同一切割点由于切口热变形和单向切割进给力造成的缩口和毛刺毛边现象，减少管件切口处的损伤，提高了切割精度。

2、通过第一夹紧机构和第二夹紧机构的组合夹紧方式只保留金属管件绕中心轴旋转的自由度，而且切割片在第一夹紧机构与第二夹紧机构之间切割金属管件，使金属管件不会产生径向跳动，有利于提高金属管件及切除件在切割过程中的稳定性，从而提高金属管件的切割质量，进一步提高了切割精度。

3、切割片和传动轴上均具有径向的通孔，在切割片高速旋转时，由于内外径线速度不同，使切割片内外径两端气压不同形成气压差，空气在切割片的通孔中流动，有利于切割片散热和减缓切割片的热衰减现象；而且该通孔通向刀刃，能直接对刀刃进行散热，提高了散热速度，延长了切割片的使用寿命。

4、由于第一夹紧机构安装在机架上翼板的下表面，两个滚轮架形成向下的开口，金属管件完成切割后能实现切除件的快速落料；而待切割的金属管件仍被第二夹紧机构夹紧，只需调整金属管件的位置即可进行继续切割，提高了切割效率。

5、由于机架侧板的阻挡，切割产生的切屑不会对切割机构的运动产生影响。

附图说明

图1是本发明的整体结构轴测示意图；

图2是本发明的另一角度整体结构轴测示意图；

图3是本发明的整体结构示意图；

图4是本发明的切割机构的结构示意图；

图5是本发明的传动轴与切割片的局部剖视图；

图6是本发明的第一夹紧机构的结构示意图；

图7是本发明的第二夹紧机构的结构示意图；

图8是本发明的第二夹紧机构的爆炸图；

图9是本发明的进给机构的结构示意图；

图10是本发明的机架的结构示意图；

图中：1、切割机构；2、第一夹紧机构；3、第二夹紧机构；4、进给机构；5、机架；

11、传动轴；12、限位螺母；13、切割片；14、减速器；15、第一电机；16、支撑架；17、第一滑块；18、第一底座；111、第一径向通孔；112、空腔；131、第二径向通孔；

21、滚轮；22、滚轮架；23、第二滑块；24、丝杠螺母；25、双向丝杠；26、支座；27、第二底座；

31、回转支承轴承；32、三角固定架；33、夹紧牙块；34、连接柱；35、支承座；36、小齿轮；37、锁紧螺柱；38、锁紧块；39、第二电机；310、拨动板；311、定位螺柱；312、螺栓；

41、液压缸；42、油箱；43、手动换向阀；431、进油口；432、第一油口、433、第二油口；434、第二回油口；435、第一回油口；44、调速阀；45、第三电机；46、油泵；47、支架；

51、上翼板；52、下翼板；53、侧板；531、定位孔；532、槽口。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种金属管件切割装置(简称切割装置，参见图1-10)，其特征在于该切割装置包括切割机构1、第一夹紧机构2、第二夹紧机构3、进给机构4和机架5；第一夹紧机构2和第二夹紧机构3均为自定心夹紧机构；所述机架5呈Z型，包括上翼板51、下翼板52和侧板53；所述上翼板51和下翼板52固定于侧板53的两侧；侧板53上开有定位孔531，用于金属管件的通过；侧板53上开有与定位孔531相通的槽口532(本实施例是两个槽口532呈直线的开在定位孔531的两侧或槽口532开在定位孔531的一侧)，用于切割机构1的传动轴11的往复运动；所述切割机构1安装于下翼板52上，用于切割金属管件；所述进给机构4用于驱动切割机构1实现往复运动；

所述第一夹紧机构2包括双向丝杠25、支座26、第二底座27和夹紧部；所述第二底座27固定在上翼板51的下表面；支座26固定在第二底座27上；所述双向丝杠25的光轴部分通过轴承可转动安装在支座26上，能够通过外力相对支座26旋转，不能相对支座26直线移动；双向丝杠25两侧的螺纹部分分别通过螺纹连接有夹紧部(本实施例是双向丝杠25的光轴部分的中心位置可转动安装在支座26上，两个夹紧部关于支座26对称)；双向丝杠25两侧的螺纹部分旋向相反，当双向丝杠25旋转时两个夹紧部相向或相背移动；

所述第二夹紧机构3包括回转支承轴承31、三角固定架32、夹紧牙块33、连接柱34、支承座35、小齿轮36、锁紧螺柱37、锁紧块38、第二电机39、拨动板310、定位螺柱311和螺栓312；所述支承座35固定在下翼板52上表面上；回转支承轴承31的内圈与支承座35固定连接；拨动板310的中心孔可嵌套于回转支承轴承31的内圈外，能够相对于回转支承轴承31的内圈转动；若干连接柱34通过螺栓312均匀固定在回转支承轴承31外圈的端面上(本实施例为三个连接柱34周向均布在回转支承轴承31外圈的端面上)；连接柱34依次穿过各自的拨动板310的腰形孔、夹紧牙块33的通孔和三角固定架32的安装孔并通过螺栓312的头部实现拨动板310、夹紧牙块33和三角固定架32安装于连接柱34中，拨动板310的腰形孔能够实现拨动板310相对于连接柱34的微小转动，夹紧牙块33能相对于各自的连接柱34转动；所述夹紧牙块33的一端卡扣在拨动板310上，另一端用于金属管件的夹紧(本实施例为三个夹紧牙块33周向均布在拨动板310上)；所述第二电机39固定在支承座35上，其输出轴上固定有与回转支承轴承31的外圈啮合的小齿轮36；所述锁紧块38通过定位螺柱311可转动安装在回转支承轴承31外圈的端面上，锁紧块38能相对于定位螺柱311转动；所述锁紧螺柱37螺纹安装在锁紧块38上，锁紧螺柱37的一端能与拨动板310接触，通过旋转锁紧块38调整锁紧螺柱37与拨动板310的接触位置；由于金属管件的管径不同使三个夹紧牙块33的闭合度不同，因此拨动板310的旋转角度不同，通过旋转锁紧块38调整锁紧螺柱37与拨动板310的最佳接触位置，从而对拨动板310进行旋转调节；

每个夹紧部均包括滚轮21、滚轮架22、第二滑块23和丝杠螺母24；所述第二滑块23通过丝杠螺母24安装在双向丝杠25的螺纹部分且嵌在第二底座27内，第二滑块23可沿双向丝杠25在第二底座27内滑动；第二滑块23靠近支座26的一端固定有滚轮架22，滚轮架22上可转动安装有一对滚轮21，滚轮21通过轴与轴承的配合能够相对于滚轮架22转动；第一夹紧机构2通过四个滚轮21对金属管件进行夹紧，金属管件旋转时四个滚轮21一起旋转，既对金属管件起到支撑作用又不影响金属管件的旋转运动。

两个夹紧部的间距的中心点与回转支承轴承31的圆心形成的直线穿过定位孔531且垂直于切割片13所在平面。即两对滚轮21的间距的中心点与回转支承轴承31的圆心形成的直线穿过定位孔531且垂直于切割片13所在平面。

所述切割机构1包括传动轴11、限位螺母12、切割片13、减速器14、第一电机15、支撑架16、第一滑块17和第一底座18；所述第一底座18固定在下翼板52上靠近侧板53的一侧；第一底座18内设置有第一滑块17，两者构成移动副，第一滑块17能在第一底座18内滑动；第一滑块17上固定有支撑架16；支撑架16上固定有减速器14和第一电机15；第一电机15的输出轴通过联轴器(图中未画出)与减速器14的输入轴固连，减速器14的输出轴通过联轴器(图中未画出)与传动轴11的一端固连，传动轴11的另一端穿过侧板53且通过过盈配合固定有切割片13；切割片13与切割机构1的主体分别位于侧板53的两侧；限位螺母12安装在传动轴11端部的螺纹处，切割片13的一侧通过传动轴11的轴肩进行限位，另一侧通过限位螺母12进行限位；

优选地，切割片13内部具有若干个指向切割片13中心的呈辐射状均布的第二径向通孔131，有利于切割片13的散热；

优选地，所述传动轴11一端内部具有空腔112，切割片13安装在传动轴11具有空腔112的位置上；传动轴11上安装切割片13的位置具有与切割片13上第二径向通孔131相通的第一径向通孔111；第一径向通孔111与第二径向通孔131的数量相同；切割片13高速旋转时由于第二径向通孔131两端线速度不同形成气压差，使空气在由第二径向通孔131、第一径向通孔111和空腔112形成的通道内流动，更有利于切割片13的散热；

优选地，所述传动轴11具有空腔112的一端的外表面设置有螺纹，且螺纹位置与具有第一径向通孔111的位置不重叠即具有第一径向通孔111的位置无螺纹，用于与限位螺母12的安装。

所述进给机构4可采用液压进给机构，包括液压缸41、油箱42、手动换向阀43、调速阀44、第三电机45、油泵46和支架47；所述油箱42固定在上翼板51的上表面；油箱42的出油口通过管路与油泵46的进油口相连；油泵46的出油口通过管路与手动换向阀43连接，管路上安装有调速阀44，调速阀44用于控制液压缸41推杆进给的快慢；所述第三电机45安装在油泵46上，输出轴通过联轴器(图中未画出)与油泵46的输入轴相连；手动换向阀43与液压缸41通过管路连接；液压缸41通过支架47固定在第一底座18上，液压缸41的推杆与支撑架16固连，通过液压缸41推杆的往复运动实现第一滑块17在第一底座18内的往复直线运动；

优选地，油泵46的出油口通过管路与手动换向阀43的进油口431相连，管路上安装有调速阀44；手动换向阀43的第一油口432和第二油口433通过管路分别与液压缸41的两个油口相连，手动换向阀43的第一回油口435通过管路与油箱42的进油口相连，第二回油口434通过管路与第一回油口435和油箱42进油口之间的管路相连，调节手动换向阀43可以改变油路的方向；根据液压缸41推杆的运动方向不同流经第一油口432与第二油口433的油路方向不同，当液压缸41推杆收回时油路从第一油口432出油，经过第二油口433和第二回油口434回到油箱42中；当液压缸41推杆伸出时油路从第二油口433出油，经过第一油口432和第一回油口435回到油箱；

所述第一底座18上开有燕尾槽，用于第一滑块17的滑动；所述第一滑块17呈燕尾型，与第一底座18上的燕尾槽相匹配。所述第二底座27上开有燕尾槽，用于第二滑块23的滑动；所述第二滑块23呈燕尾型，与第二底座27上的燕尾槽相匹配。

所述拨动板310的中心处具有与回转支承轴承31内圈相匹配的通孔；所述拨动板310的边缘具有轴向均布的若干支脚(本实施例为三个)，每个支脚上均开有用于安装连接柱34的腰形孔和用于卡扣夹紧牙块33的豁口；所述夹紧牙块33的一端具有与拨动板310豁口相配合的弯板。

所述双向丝杠25一端的端部开有内六角螺孔，用于插装内六角扳手，使用者通过内六角扳手实现对金属管件进行夹紧。所述锁紧螺柱37的头部具有内六角螺孔，用于插装内六角扳手，供使用者的拧动。

所述限位螺母12优选法兰螺母。所述切割片13的中心处具有安装孔，用于与传动轴11的固定安装。所述减速器14采用一级减速器。

所述第一电机15、第二电机39和第三电机45分别与外接电源相连。

所述定位孔531的直径可比金属管件的管径大10～20mm。

所述手动换向阀43优选两位五通换向阀。所述油泵46优选齿轮泵。

本发明的工作原理和工作流程是：

1、安装金属管件：将金属管件依次穿过支承座35的支承孔、定位孔531和四个滚轮21之间；将内六角扳手插入锁紧螺柱37头部的内六角螺孔中，转动内六角扳手同时转动锁紧块38使锁紧螺柱37顶着拨动板310从而推动拨动板310沿其腰形孔转动，拨动板310转动使三个夹紧牙块33相对于连接柱34一起转动从而对金属管件进行夹紧，当三个夹紧牙块33夹紧金属管件时停止转动锁紧螺柱37，拧紧定位螺柱311，至此完成金属管件在第二夹紧机构3上的夹紧。再将内六角扳手插入双向丝杠25一端的内六角螺孔中，然后转动内六角扳手使双向丝杠25转动从而使两个第二滑块23相向移动，当四个滚轮21夹紧金属管件时停止转动内六角扳手，至此完成金属管件在第一夹紧机构2上的夹紧。

2、切割金属管件：启动第二电机39，使小齿轮36旋转，带动回转支承轴承31的外圈旋转，从而带动金属管件在切割过程中一直处于旋转状态；

启动第三电机45，油泵46将油箱42中的油抽到液压缸41中，此时油路依次通过进油口431、第一油口432、第二油口433和第二回油口434；旋转调速阀44的手柄使阀门变大，使液压缸41推杆向着液压缸41缸体的方向快速移动，从而带动第一滑块17在第一底座18上向着机架5中部的方向快速滑动(初始位置时第一滑块17位于第一底座18远离机架5中部的一侧，液压缸41推杆伸长)，使切割片13完成向着金属管件表面的快速进刀；

启动第一电机15使传动轴11转动，带动切割片13旋转对金属管件表层进行切割；与此同时旋转调速阀44的手柄使阀门变小，使液压缸41推杆继续向着液压缸41缸体的方向缓慢移动，继续带动第一滑块17在第一底座18上滑动，使切割片13完成从金属管件外壁到内壁的切割。

3、退刀：旋转手动换向阀43，此时油路依次经过进油口431、第二油口433、第一油口432和第一回油口435；旋转调速阀44的手柄使阀门变大，使液压缸41推杆在背向液压缸41缸体的方向快速移动，从而带动第一滑块17在第一底座18背向机架5中部的方向上快速滑动，使切割片13完成快速退刀。

转动内六角扳手使双向丝杠25转动，使两个第二滑块23相背移动，直到四个滚轮21松开对切除件的夹紧，完成落料；转动内六角扳手使锁紧螺柱37松开对拨动板310的顶紧，手动转动拨动板310使三个夹紧牙块33松开对金属管件的夹紧；然后调整金属管件的位置，重复以上步骤，继续切割金属管件。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种金属管件切割装置，其特征在于该切割装置包括切割机构、第一夹紧机构、第二夹紧机构、进给机构和机架；

所述机架包括上翼板、下翼板和侧板；所述上翼板和下翼板固定于侧板的两侧；侧板上开有定位孔，用于金属管件的通过；侧板上开有与定位孔相通的槽口，用于切割机构的传动轴的往复运动；所述切割机构用于切割金属管件；所述进给机构用于驱动切割机构实现往复运动；

所述第一夹紧机构包括双向丝杠、支座、第二底座和夹紧部；所述第二底座固定在上翼板上；支座固定在第二底座上；所述双向丝杠可转动安装在支座上；双向丝杠两侧的螺纹部分分别螺纹连接有夹紧部；

所述第二夹紧机构包括回转支承轴承、三角固定架、夹紧牙块、连接柱、支承座、小齿轮、锁紧螺柱、锁紧块、第二电机、拨动板、定位螺柱和螺栓；所述支承座固定在下翼板上；回转支承轴承的内圈与支承座固定连接；若干连接柱通过螺栓均匀固定在回转支承轴承外圈的端面上；连接柱依次穿过各自的拨动板的腰形孔、夹紧牙块的通孔和三角固定架的安装孔并通过螺栓的头部实现拨动板、夹紧牙块和三角固定架安装于连接柱中，拨动板的腰形孔能够实现拨动板相对于连接柱的转动，夹紧牙块能相对于各自的连接柱转动；所述夹紧牙块的一端卡扣在拨动板上，另一端用于金属管件的夹紧；所述第二电机固定在支承座上，其输出轴上固定有与回转支承轴承的外圈啮合的小齿轮；所述锁紧块通过定位螺柱可转动安装在回转支承轴承外圈的端面上，锁紧块能相对于定位螺柱转动；所述锁紧螺柱螺纹安装在锁紧块上，锁紧螺柱的一端能与拨动板接触。

2.根据权利要求1所述的金属管件切割装置，其特征在于所述机架呈Z型。

3.根据权利要求1所述的金属管件切割装置，其特征在于每个夹紧部均包括滚轮、滚轮架、第二滑块和丝杠螺母；所述第二滑块通过丝杠螺母安装在双向丝杠的螺纹部分且嵌在第二底座内；第二滑块上固定有滚轮架，滚轮架上可转动安装有一对滚轮。

4.根据权利要求1所述的金属管件切割装置，其特征在于所述切割机构包括传动轴、限位螺母、切割片、减速器、第一电机、支撑架、第一滑块和第一底座；所述第一底座固定在下翼板上；第一底座内设置有第一滑块，两者构成移动副；第一滑块上固定有支撑架；支撑架上固定有减速器和第一电机；第一电机的输出轴与减速器的输入轴固连，减速器的输出轴与传动轴的一端固连，传动轴的另一端穿过侧板且固定有切割片；限位螺母安装在传动轴端部的螺纹处，用于对切割片进行限位。

5.根据权利要求4所述的金属管件切割装置，其特征在于切割片内部具有若干个呈辐射状均布的第二径向通孔，有利于切割片的散热。

6.根据权利要求5所述的金属管件切割装置，其特征在于所述传动轴一端内部具有空腔，切割片安装在传动轴具有空腔的位置上；传动轴上安装切割片的位置具有与切割片上第二径向通孔相通的第一径向通孔。

7.根据权利要求1所述的金属管件切割装置，其特征在于所述拨动板的边缘具有轴向均布的若干支脚，每个支脚上均开有用于安装连接柱的腰形孔和用于卡扣夹紧牙块的豁口；夹紧牙块的一端具有与拨动板豁口相配合的弯板。

8.根据权利要求1所述的金属管件切割装置，其特征在于所述进给机构包括液压缸、油箱、手动换向阀、调速阀、第三电机、油泵和支架；油箱的出油口通过管路与油泵的进油口相连；油泵的出油口通过管路与手动换向阀连接，管路上安装有调速阀；所述第三电机安装在油泵上，输出轴与油泵的输入轴相连；手动换向阀与液压缸通过管路连接；液压缸通过支架固定在第一底座上，液压缸的推杆与支撑架固连。

9.根据权利要求8所述的金属管件切割装置，其特征在于油泵的出油口通过管路与手动换向阀的进油口相连，管路上安装有调速阀；手动换向阀的第一油口和第二油口通过管路分别与液压缸的两个油口相连，手动换向阀的第一回油口通过管路与油箱的进油口相连，手动换向阀的第二回油口通过管路与第一回油口和油箱进油口之间的管路相连，调节手动换向阀可以改变油路的方向。

10.根据权利要求1所述的金属管件切割装置，其特征在于两个夹紧部的间距的中心点与回转支承轴承的圆心形成的直线穿过定位孔且垂直于切割片所在平面。

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