CN115945807A - 物料切割方法及切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物料切割技术领域，具体为一种物料切割方法及切割设备，包括以下步骤：S1，物料上料，以使切断位置正对切割装置；S2，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度θ小于360°，使物料未被切断；S3，夹紧装置将待切断的物料夹紧，切割装置沿步骤S2中的切割路径移动，并将物料完全切断，且夹紧装置所夹紧的物料即为切断后获得的工件。切断后形成的工件被夹紧装置夹紧，故工件的状态、工件上的孔位的位置、朝向等特征信息均明确且固定，因此方便后续对工件进行加工，且无需另外对工件进行调整、定位，省时省力，提高加工效率。

Description

物料切割方法及切割设备

技术领域

本发明涉及物料切割技术领域，具体为物料切割方法及切割设备。

背景技术

传统的管材切割方法，先在管材上进行加工(如在管材上开孔或者开槽)，然后激光切割头贴紧管材后，激光切割头保持不动，卡盘带动管材转动360°，从而切断管材。传统的切割方法加工完成后直接切断管材，管材在重力的作用下直接落料，落料后的管材则会将前面所加工的孔位或槽位的朝向、角度等特征信息丢失；当管材运送到下一工序后，则需要人工或设备重新调整管材，给管材进行定位，以获得管材上的孔位的特征信息，费时费力，影响加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提出一种物料切割方法及切割设备，旨在解决现有技术中从物料中切割出的工件在下一工序需要重新调整、定位，费时费力，影响加工效率的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种物料切割方法，包括以下步骤：

S1，物料上料，以使切断位置正对切割装置；

S2，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度θ小于360°，使物料未被切断；

S3，夹紧装置将待切断的物料夹紧，切割装置沿步骤S2中的切割路径移动，并将物料完全切断，且夹紧装置所夹紧的物料即为切断后获得的工件。

优选地，步骤S3之后还包括以下步骤：S4，夹紧装置夹紧工件并将工件下料至下一工位。

优选地，步骤S4之后还包括以下步骤：S5，重复步骤S1至S4，以切割出若干工件，并将切割出的工件下料至下一工位。

优选地，步骤S2中，330°≤转动角度θ≤355°。

优选地，步骤S1包括以下步骤：

S1-1，物料上料；

S1-2，切割装置开启；

S1-3，物料绕其轴线转动，和/或，切割装置在物料的轴向和/或径向上移动，以在物料上切割出镂空位；

S1_4，切割装置关闭；

S1-5，物料继续上料，以使切断位置正对切割装置。

优选地，步骤S2中，物料绕其轴线转动过程中，切割装置静止不动，或者切割装置沿物料的轴线方向移动，或者切割装置沿物料的轴向和径向同时移动。

优选地，步骤S1之前还包括以下步骤：

S0-1，根据物料的总长度L₁和物料每段需切断的长度L₂计算得出尾料的长度L₃，即L₃＝L₁-L₂×n，其中，n为自然数，且L₃小于L₂；

S0-2，物料上料，以使物料的前端到切割装置之间的距离为L₃；

S0-3，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度α大于或等于360°，以从物料中切出长度为L₃的尾料；

S0-4，切割装置关闭。

优选地，步骤S0-1中，推块抵住物料的一端并推送物料前进，物料的另一端抵于挡尺，控制系统根据推块和挡尺之间的距离得出物料的总长度L₁；在控制系统中输入物料每段需切断的长度L₂。

优选地，在切出最后一段工件后，夹紧装置先将最后一段工件下料至下一工位，接着再将剩余的物料夹紧并下料至下一工位。

另一方面，本发明还提出一种切割设备，用于执行上述的物料切割方法。

本发明物料切割方法及切割设备，至少具有以下有益效果：先是切割装置静止、物料转动，切割装置对物料进行切割，但不切断；接着再利用夹紧装置将即将切断的物料夹紧，最后是物料静止、切割装置移动以将物料完全切断。切断后形成的工件被夹紧装置夹紧，故工件的状态、工件上的孔位的位置、朝向等特征信息均明确且固定，因此方便后续对工件进行加工，且无需另外对工件进行调整、定位，省时省力，提高加工效率。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

一种物料切割方法，包括以下步骤：S1，物料上料，以使切断位置正对切割装置；S2，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度θ小于360°，使物料未被切断；S3，夹紧装置将待切断的物料夹紧，切割装置沿步骤S2中的切割路径移动，并将物料完全切断，且夹紧装置所夹紧的物料即为切断后获得的工件。

物料切割指利用切割装置将物料切断，切断后的所获得的物料即为工件。比如，将一根长条的管材切割成若干条长度较短的管件，管材即为物料，切割出的长度角度的管件即为工件。其中，切割装置具体可为激光切割头。物料切割方法的第一步，物料上料，物料上的切断位置正对切割装置。如果需要从管材上切割出480mm长的管件，则距离管材的一端480mm处的位置即为切断位置，该位置正对切割装置，后续切割装置对该位置进行切割，则切出一根长为480mm的管件。当物料上料至规定位置后，开启切割装置，同时物料在其他部件的作用下绕其轴线转动，切割装置开始对物料进行切割。如，在激光切割机中，通过卡盘来夹紧管材，并且卡盘可以旋转以带动管材绕其中轴线转动；激光切割头在管材的正上方，管材旋转，激光切割头保持不动，激光切割头即可沿管材的径向切割管材。在步骤S2中，物料旋转转动角度θ小于360°，因此，在物料的切割路径上，切割装置没有对物料进行一个闭环切割，所以物料没有被完全切断。接着，夹紧装置将需要切断的那一段物料夹紧，然后物料保持不动，切割装置沿刚才的切割路径移动，并且将物料完全切断；此时，夹紧装置所夹紧的那一段物料即为需要切割出来的工件。

现有的物料切割方法，通常是物料直接旋转360°或旋转超过360°，以将物料直接切断，而切断后形成的工件直接掉落到下料区。这样的话，工件的摆放状态、工件上的孔位的位置、朝向等特征信息均不明确，在下一工位需要利用这些特征时，则需要重新调整、重新定位，造成下一工序加工麻烦，费时费力。而本技术方案提供的物料切割方法，先是切割装置静止、物料转动，切割装置对物料进行切割，但不切断；接着再利用夹紧装置将即将切断的物料夹紧，最后是物料静止、切割装置移动以将物料完全切断。切断后形成的工件被夹紧装置夹紧，故工件的状态、工件上的孔位的位置、朝向等特征信息均明确且固定，因此方便后续对工件进行加工，且无需另外对工件进行调整、定位，省时省力，提高加工效率。

步骤S3之后还包括以下步骤：S4，夹紧装置夹紧工件并将工件下料至下一工位。S5，重复步骤S1至S4，以切割出若干工件，并将切割出的工件下料至下一工位。

切断后形成的工件被夹紧装置夹紧，而夹紧装置可以直接将工件下料至下一工位，比如下料至焊接工位、抛光工位。夹紧装置可以是机械手，也可以是具有夹紧功能的移动装置。利用夹紧装置实现工件的夹紧和下料，方便切割工序与下一工序的衔接，即可省去其他输送装置，也能提高生产效率。当然，在其他实施方式中，下一工位上也可设置承接装置来承接夹紧装置上的工件，如第一机械手夹紧工件并送料至下一工位，下一工位的第二机械手承接第一机械手上的工件，并将工件放置在指定位置上、或直接夹紧工件参与下一工序的加工(如焊接)。

在实际加工过程中，一根物料一般可切割出多根工件，因此不断重复步骤S1至S4，即可完成一整根物料的切割，且切割出的多根物料会在夹紧装置的作用下依次下料至下一工位。整个切割过程流畅、有序，切割效率更高。

具体地，步骤S1包括以下步骤：S1-1，物料上料；S1-2，切割装置开启；S1-3，物料绕其轴线转动，和/或，切割装置在物料的轴向和/或径向上移动，以在物料上切割出镂空位；S1-4，切割装置关闭；S1-5，物料继续上料，以使切断位置正对切割装置。

本实施方式中，在物料切断之前，切割装置还对物料进行加工，以在物料上切割出镂空位。镂空位是指在物料上切割出的孔位、槽位、镂空图案等。首先，物料上料至指定位置，然后切割装置开启。在物料上切割出镂空位的过程中，物料和切割装置的运动状态可以有以下几种形式：(1)切割装置静止不动，物料绕其轴线转动，以在物料的径向上切割出凹槽；(2)物料静止不动，切割装置在物料的轴向上移动，以在物料的轴向上切割出凹槽；(3)物料静止不动，切割装置在物料的径向上移动，以在物料的径向上切割出凹槽；(4)物料静止不动，切割装置在物料的径向和轴向上移动，以在物料的上切割出孔位或所需图案；(5)物料绕其轴线转动，切割装置在物料的径向上移动；(6)物料绕其轴线转动，切割装置在物料的轴向上移动；(7)物料绕其轴线转动，切割装置在物料的径向和轴向上移动。

切割装置在物料上切出镂空位后，先关闭切割装置，然后物料继续上料，使得切断位置正对切割装置。执行步骤S2和S3，则切割出带有镂空位的工件。步骤S1包含步骤S1-1至S1-5，不仅可在物料上切割出镂空位，而且切断后形成的工件在下料至下一工位后，镂空位的位置是固定且已知的，因此下一工序可直接对镂空位进行加工，省时省力，方便快捷。比如，在物料上切割出孔位，然后切断，夹紧装置将带有孔位的工件下料至焊接工位，在焊接工位上，直接再孔位上插入一根管道，然后直接焊接。因此，在焊接工位上不需要重新对带有孔位的工件重新调整和定位。

在其他实施方式中，可以使物料本身已在其他工序加工出孔位、槽位等镂空位，本方案提出的物料切割方法只需要将带有镂空位的物料根据所需长度切断即可。

具体地，步骤S2中，物料绕其轴线转动过程中，切割装置静止不动，或者切割装置沿物料的轴线方向移动，或者切割装置沿物料的轴向和径向同时移动。

物料绕其轴线转动过程中，若切割装置静止不动，则切断处是平整的，即切断面即为物料的径向平面。物料绕其轴线转动过程中，若切割装置沿物料的轴线方向移动，则切断面是倾斜面，且沿物料的轴线方向延伸。切割装置沿物料的轴线方向移动，若切割装置沿物料的轴线方向和径向同时移动，则切断面为倾斜面。在物料绕其轴线转动过程中，通过切割装置的不同状态，可使切断面呈现不同形状，以此满足多种切割需求。

步骤S2中，330°≤转动角度θ≤355°。在步骤S2中，切割装置只是对物料进行初步切割，并不将物料完全切断，因此转动角度θ小于360°。如果转动角度θ过大，则未切断的部位较少，所能承受的压力更小，因此容易造成在经过步骤S2后，由于即将切断的工件的重力的作用，造成未被切割装置切断的位置发生断裂，造成工件自动断开、落料。如果转动角度θ过小，则未切断的部位多，步骤S3中切割装置需要移动的距离更长，这就对切割装置的行程要求较高，且切割效率也更低。因此，转动角度θ在330°～355°之间更为合理，有效避免了上面两种情况。

步骤S1之前还包括以下步骤：S0-1，根据物料的总长度L₁和物料每段需切断的长度L₂计算得出尾料的长度L₃，即L₃＝L₁-L₂×n，其中，n为自然数，且三₃小于L₂；S0-2，物料上料，以使物料的前端到切割装置之间的距离为L₃；S0-3，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度α大于或等于360°，以从物料中切出长度为L₃的尾料；S0-4，切割装置关闭。

通常情况，物料的长度是工件的长度的好几倍，因此通过物料切割方法可从一根物料中切割出多段工件。当然，很多情况下，物料在切割出多段工件之后还会剩下一段尾料，而这段尾料的长度小于工件的长度，无法作为工件。本实施方式中，通过在步骤1之前执行步骤S0-1至S0-3，先将一根物料的尾料先切除，剩下的物料的长度即为多段工件的长度之和。

物料的总长度为L₁，物料每段需切断的长度(即每段工件的长度)为L₂，一根物料能切割出n段工件，n为自然数。因此，根据公式L₂＝L₁-L₂×n可计算出尾料的长度L₃。计算出尾料的长度L₃之后，物料上料至其前段到切割装置之间的距离为L₃。然后开启切割装置，物料绕其轴线转动，转动的角度α大于或等于360°，因此切割装置便将物料切断，且切断的即为长度为L₃的尾料。最后再将切割装置关闭，进而完成了尾料的切割。切割完尾料后再进行物料的切割，每次切割出一段工件，最后剩下的物料同样是长度为L₂的工件。比如，需要将长度为5000mm的管材切割成多段长度为480mm的工件，由于工件的段数是自然数，因此最多能切割出10段工件，尾料的长度即为5000-480×10＝200mm。计算出尾料的长度后，物料移动，切割装置从物料中切出长度为200mm的尾料，物料剩余的长度则为4800mm。通过重复执行步骤S1至S3，即可切出10段工件(包含最后一次切割后剩余的那一段)。

应当注意的是，本实施方式中，工件长度、尾料长度的计算均在排除切割损耗的基础上进行。切割损耗主要是切割装置在切割物料时，会消耗多少长度的物料。在实际过程中，可以根据精度要求对切割损耗进行补偿，在计算过程中将切割损耗考虑进去。

现有的物料切割方法，都是将一整条物料切割成若干段工件，余下最后一段为尾料。在切割过程中，通常是采用卡盘来夹紧物料和带动物料转动，由于卡盘的夹持长度有限，当余下最后一段尾料的长度比较短，不足以被卡盘夹持时会造成卡料，需要暂停设备，人工将尾料取出。而本实施方式，通过先计算出尾料并将尾料切出，然后再切割成若干工件，避免了尾料长度不足时，造成卡料、需要暂停设备、人工将尾料取出。因此，保证了设备的稳定运行，提高了加工效率。另外，每根物料均单独计算总长度，单独计算尾料长度，因此误差更小。

具体地，步骤S0-1中，推块抵住物料的一端并推送物料前进，物料的另一端抵于挡尺，控制系统根据推块和挡尺之间的距离得出物料的总长度L₁；在控制系统中输入物料每段需切断的长度L₂。

物料的上料过程主要依靠推块往前推，因此可以利用推块和物料前端的挡尺来计算物料的长度。控制系统通过推块和挡尺之间的距离直接得出物料的总长度L₁，而物料每段需切断的长度L₂则可以人工提前输入控制系统中。因此，每根物料都可单独计算总长度，保证每根物料的尾料长度计算精准，切割出的工件精度较高。

在切出最后一段工件后，夹紧装置先将最后一段工件下料至下一工位，接着再将剩余的物料夹紧并下料至下一工位。

由于在切割工件时先将尾料切除，故最后一次切割后剩下的那段物料也属于工件，因此夹紧装置也需要将剩余的那段物料下料至下一工位，以完整地完成物料的切割和下料。

另一方面，本发明还提出一种切割设备，用于执行上述的物料切割方法。切割装置包括机架和设置在机架上的推块、卡盘、切割装置、挡尺、夹紧装置。沿物料的上料方向，推块、卡盘、切割装置、挡尺依次设置。推块用于推动物料，卡盘用于卡紧物料并带动物料沿其轴线转动，切割装置用于切割物料，挡尺用于抵接物料的前端。另外，夹紧装置用于夹紧从物料中切割出来的工件，并输送至下一工位。当然，切割装置还包括用于存储加工信息、控制整个加工过程的控制系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种物料切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，物料上料，以使切断位置正对切割装置；

S2，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度θ小于360°，使物料未被切断；

S3，夹紧装置将待切断的物料夹紧，切割装置沿步骤S2中的切割路径移动，并将物料完全切断，且夹紧装置所夹紧的物料即为切断后获得的工件。

2.根据权利要求1所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S3之后还包括以下步骤：S4，夹紧装置夹紧工件并将工件下料至下一工位。

3.根据权利要求2所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S4之后还包括以下步骤：S5，重复步骤S1至S4，以切割出若干工件，并将切割出的工件下料至下一工位。

4.根据权利要求1所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S2中，330°≤转动角度θ≤355°。

5.根据权利要求1所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：

S1-1，物料上料；

S1-2，切割装置开启；

S1-3，物料绕其轴线转动，和/或，切割装置在物料的轴向和/或径向上移动，以在物料上切割出镂空位；

S1-4，切割装置关闭；

S1-5，物料继续上料，以使切断位置正对切割装置。

6.根据权利要求1所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S2中，物料绕其轴线转动过程中，切割装置静止不动，或者切割装置沿物料的轴线方向移动，或者切割装置沿物料的轴向和径向同时移动。

7.根据权利要求1所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S1之前还包括以下步骤：

S0-1，根据物料的总长度L₁和物料每段需切断的长度L₂计算得出尾料的长度L₃，即L₃＝L₁-L₂×n，其中，n为自然数，且L₃小于L₂；

S0-2，物料上料，以使物料的前端到切割装置之间的距离为L₃；

S0-3，切割装置开启，物料绕其轴线转动，且转动角度α大于或等于360°，以从物料中切出长度为L₃的尾料；

S0-4，切割装置关闭。

8.根据权利要求7所述的物料切割方法，其特征在于，步骤S0-1中，推块抵住物料的一端并推送物料前进，物料的另一端抵于挡尺，控制系统根据推块和挡尺之间的距离得出物料的总长度L₁；在控制系统中输入物料每段需切断的长度L₂。

9.根据权利要求7所述的物料切割方法，其特征在于，在切出最后一段工件后，夹紧装置先将最后一段工件下料至下一工位，接着再将剩余的物料夹紧并下料至下一工位。

10.一种切割设备，其特征在于，用于执行如权利要求1至9任意一项所述的物料切割方法。