專利名稱：一種鋼管切割機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機床技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼管切割機床。
背景技術(shù)：
鋼管在生產(chǎn)線上軋制完畢后，其兩個端頭由于軋制時的擠壓變形是不規(guī)則的，此時必須將鋼管兩頭不規(guī)則的部分鋸掉，才能使其成為合格產(chǎn)品出廠。在現(xiàn)有技術(shù)中，鋸切鋼管主要可用三種方法帶鋸床，大型圓鋸床和大型沙輪切割機。帶鋸床雖然鋸切成本較低，但由于帶鋸條的柔韌性很容易將斷面鋸偏，再加上其速度太慢，不適合鋼管生產(chǎn)線快節(jié)奏的工作。 而圓鋸床和沙輪切割機的鋸切速度較快，能適合鋼管生產(chǎn)線快節(jié)奏的工作，但是，要將鋼管切斷，其圓鋸片或沙輪的直徑必須是鋼管直徑的三倍(見圖2，鋼管4、鋸片5和鋸片轉(zhuǎn)軸6)。所以現(xiàn)在鋼管生產(chǎn)線大都是采用大型圓鋸床和大型沙輪切割機。雖然大型圓鋸床的切割速度很快，但其設(shè)備的價格也相當高。而且由于其鋸片直徑較大(100(Tl500mm)，為保證其鋸片的強度和剛度，其鋸片厚度也較厚，均在左右。而生產(chǎn)線上都是連續(xù)高強度的工作，為了保證鋸片的鋸齒的刃部不崩裂，大型圓鋸片的鋸齒刃部均為負前角(即鈍角)。因此，其鋸切過程中的震動以及能源損耗和材料損耗都相當大。另外兩個不足之處是其切割斷面的精度和光潔度較低，切割噪音及對周邊環(huán)境的污染也很大。大型沙輪切割機的不足之處與大型圓鋸床一祥，而且其鋸切時產(chǎn)生的噪音和灰塵更大。因此，如何提供ー種新型的切割機床來彌補上面幾種切割方式的不足，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鋼管切割機床，既能提高鋼管的切割速度，降低切割過程中的震動、以及材料損耗和能源損耗，還能提高切割斷面的精度和光潔度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種鋼管切割機床，用于大、中口徑的鋼管的切割，包括用于驅(qū)動鋸片旋轉(zhuǎn)并沿徑向進給切割鋼管的切割機構(gòu)，還包括用于驅(qū)動鋼管以低于所述鋸片轉(zhuǎn)速的速度繞自己的軸線轉(zhuǎn)動的主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)，所述主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括軸承座；兩個同軸設(shè)置在所述軸承座上，用于安裝六爪自動定心式卡盤的滑動軸承，兩個所述六爪自動定心式卡盤分別相對安裝在兩個所述滑動軸承上，且可繞所述滑動軸承的軸線同步轉(zhuǎn)動，所述六爪自動定心式卡盤用于夾緊所述鋼管并帶動其轉(zhuǎn)動；6個分別用于控制所述六爪自動定心式卡盤的卡盤爪夾紫-松開的錐形齒輪，所述錐形齒輪等角度裝在在所述六爪自動定心式卡盤的外圓周面上；分別共軸線安裝在兩個所述六爪自動定心式卡盤上的兩個大齒輪；安裝在所述軸承座的同一根小齒輪軸上，且分別與兩個所述大齒輪嚙合的兩個小齒輪；用于帶動兩個所述六爪自動定心式卡盤轉(zhuǎn)動的主軸轉(zhuǎn)動伺服電機，所述主軸轉(zhuǎn)動伺服電機通過同步帶輪減速傳遞，用于驅(qū)動所述小齒輪軸旋轉(zhuǎn)，再依次帶動所述小齒輪和所述大齒輪，最終驅(qū)動兩個所述六爪自動定心式卡盤同步轉(zhuǎn)動。優(yōu)選的，所述軸承座上設(shè)置有兩套卡盤夾紫-松開裝 置，分別用于控制兩個所述六爪自動定心式卡盤的夾緊-松開動作，所述卡盤夾緊-松開裝置包括固定在所述軸承座上的安裝底板；安裝在所述安裝底板上的底座；安裝在所述底座上的升降油缸；連接于所述升降油缸的升降活塞上的滑板，所述滑板與所述底座滑動配合；垂直安裝在所述滑板上的液壓馬達；固定在所述液壓馬達的輸出軸上的六角頭扳手，用于同所述錐形齒輪上的六角槽配合，通過正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)插入所述錐形齒輪的六角槽內(nèi)的所述六角頭扳，來控制所述六爪自動定心式卡盤的夾緊或松開動作；分別用于檢測所述滑板的上、下兩個極限位置的上位檢測開關(guān)和下位檢測開關(guān)，分別對應(yīng)于所述六角頭扳手完全抽出或插入所述錐形齒輪的六角槽的位置，并將此位置檢測信號反饋到程序控制器PLC，檢測信號經(jīng)PLC處理后，再由PLC發(fā)出控制信號，分別控制所述升降油缸和所述液壓馬達，所述液壓馬達帶動所述六角頭扳手轉(zhuǎn)動，以控制所述六爪自動定心式卡盤的夾緊或松開動作。優(yōu)選的，還包括連接在液壓回路中的比例減壓閥；通過人機界面HMI輸入的工作參數(shù)，再由程序控制器PLC計算后發(fā)出模擬控制信號給比例減壓閥，調(diào)整和控制所述比例減壓閥的出口壓力，即所述液壓馬達的進ロ壓力，從而能方便的控制所述液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩，進而控制和調(diào)整所述六爪自動定心式卡盤對所述鋼管的夾壓力，實現(xiàn)對不同壁厚的所述鋼管施加不同的夾壓力。優(yōu)選的，還包括用于帶動所述鋼管上下移動的主軸升降機構(gòu)，所述主軸升降機構(gòu)包括用于固定安裝在鋼管切割機床的床身上的垂直導軌座，所述垂直導軌座具有與所述主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)的所述軸承座滑動配合的垂直升降導軌；主軸升降絲桿螺母副，所述主軸升降絲桿螺母副的絲桿的一端連接于所述主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)的所述軸承座；設(shè)置在所述垂直導軌座上的主軸升降伺服電機，所述主軸升降伺服電機通過主軸升降同步帶輪減速傳遞后，再驅(qū)動所述主軸升降絲桿螺母副的螺母轉(zhuǎn)動，再由主軸升降絲桿螺母副的絲桿帶動所述軸承座沿所述垂直升降導軌上下移動。優(yōu)選的，還包括兩個用于配合所述主軸升降機構(gòu)將所述鋼管準確的水平抬高一段距離，并承受所述鋼管主要重量的托料機構(gòu)，所述托料機構(gòu)包括用于固定在地面上的托料架底座；
固定在所述托料架底座上的托料架升降油缸；在所述托料架升降油缸的作用下，可升起或落下的托料架抬升框；兩個與輸送輥道平行并安裝在所述托料架抬升框內(nèi)，用于同所述主軸升降機構(gòu)配合將所述鋼管水平抬升，并允許所述鋼管在其上滾動的托料架輥子。優(yōu)選的，所述切割機構(gòu)的水平進給機構(gòu)包括用于固定安裝在鋼管切割機床的床身上的水平進給導軌座；設(shè)置在所述水平進給導軌座上，與其可沿水平方向滑動配合的水平滑板；安裝在所述水平進給導軌座內(nèi)腔的進給伺服電機，所述進給伺服電機通過同步帶輪減速傳遞，驅(qū)動進給滾珠絲桿，再由所述進給滾珠絲桿的絲桿螺母帶動所述水平滑板水平移動。 優(yōu)選的，所述切割機構(gòu)的鋸片轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括安裝在所述水平滑板的上端面的主電機；安裝在所述水平滑板的上端面的減速箱，所述鋸片安裝在所述減速箱的輸出軸上；與所述主電機的輸出軸相連的小皮帶輪；與所述減速箱的輸入軸相連的大皮帶輪；所述主電機通過所述小皮帶輪減速傳遞帶動所述大皮帶輪，再驅(qū)動所述減速箱，最后驅(qū)動所述鋸片轉(zhuǎn)動。優(yōu)選的，還包括用于對所述鋸片和所述鋼管進行冷卻的鋸切冷卻系統(tǒng)，以及用于收集和排出鋸屑的排屑機。優(yōu)選的，用于控制整個鋼管切割機床運行的電氣控制系統(tǒng)包括電器柜；操作臺；程序控制器PLC ；人機界面HMI;變頻器BPI、BP2;伺服驅(qū)動器QD1、QD2、QD3 ；比例減壓閥BLF。從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的鋼管切割機床，采用鋸片和鋼管同時沿軸線轉(zhuǎn)動的切割方式，即在鋸片高速旋轉(zhuǎn)并沿鋼管的徑向切割鋼管的同時，鋼管則以較低的速度繞自己的軸線轉(zhuǎn)動，因此，鋸片實際上是沿著鋼管的外圓周向軸心切割。這樣鋸片只要切到鋼管的內(nèi)壁就能將鋼管切斷，鋸片對鋼管的切割深度，理論上只需等于鋼管的壁厚。與采用現(xiàn)有技術(shù)的切割方式相比，其進給距離大大縮短，這樣ー來，不但提高了切割速度，而且鋸片的直徑也不需很大，且鋸片厚度也較薄，其切割斷面的精度和光潔度也有較大幅度提高。同時，該鋼管切割機床的能源損耗和材料損耗也大幅度降低，符合當前環(huán)保低碳的產(chǎn)業(yè)要求。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)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，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例提供的鋸切示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的圓鋸床的鋸切示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的切割機床的整體裝配圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的切割機床的整體裝配圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的切割機床的整體裝配圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的切割機床其主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明實施例提供的切割機床其卡盤夾緊-松開裝置的裝配圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的切割機床其卡盤夾緊-松開裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例提供的切割機床其主軸升降機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明實施例提供的切割機床其托料架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明實施例提供的切割機床其切割機構(gòu)的右視圖；圖12為本發(fā)明實施例提供的切割機床其切割機構(gòu)的左視圖；圖13為本發(fā)明實施例提供的切割機床其抬升輥道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14為本發(fā)明實施例提供的切割機床其電器柜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明實施例提供的切割機床其操作臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為本發(fā)明實施例提供的切割機床其電控單線原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了ー種鋼管切割機床，用以提高鋼管的切割速度和切割效率，降低切割過程中的材料損耗和能源損耗。圖I為本發(fā)明實施例提供的鋸切示意圖；圖3、圖4和圖5為本發(fā)明實施例提供的切割機床的整體裝配圖。下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，用于大、中口徑的鋼管I的切割，包括用于驅(qū)動鋸片2旋轉(zhuǎn)并沿徑向進給切割鋼管I的切割機構(gòu)。在這里切割機構(gòu)的刀具可以為圓鋸，也可以為帶鋸或者沙輪切割機等。請參閱圖1，下面將以切割機構(gòu)的刀具為圓鋸為例來進行介紹。該鋼管切割機床的核心發(fā)明點在于還包括用于帶動鋼管I轉(zhuǎn)動的主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11，主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11包括軸承座110，用于在其上面安裝其他相關(guān)零部件；兩個同軸設(shè)置在軸承座110上，用于安裝六爪自動定心式卡盤112的滑動軸承111，兩個六爪自動定心式卡盤112分別相對安裝在兩個滑動軸承111上，且可繞滑動軸承111的軸線同步轉(zhuǎn)動，六爪自動定心式卡盤112用于夾緊鋼管I并帶動其轉(zhuǎn)動，該六爪自動定心式卡盤112是空心的，其內(nèi)徑即為鋼管I的最大直徑，鋼管I可從其兩端插入，切割機構(gòu)的鋸片2可從兩個六爪自動定心式卡盤112的中間空檔切入,這種六爪自動定心式卡盤112具有6個卡盤爪114，夾壓點較多，可以盡可能避免鋼管的變形，保護薄壁的鋼管；；主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11之所以用兩個六爪自動定心式卡盤112，主要是保證在鋼管I被鋸斷后，其兩部分仍然保持相対的位置不變，且同步轉(zhuǎn)動，保證鋸片能安全地退出切縫6個分別用于控制六爪自動定心式卡盤112的卡盤爪114夾紫-松開的錐形齒輪113，錐形齒輪113等角度裝在在六爪自動定心式卡盤112的外圓周面上；用ー個錐形齒輪113就能正常工作，之所多裝，是為了應(yīng)付錐形齒輪113的工作磨損而備用的，因為錐形齒輪113相對六爪自動定心式卡盤內(nèi)112的齒輪盤磨損較快,且磨損后更換較麻煩；分別共軸線安裝在兩個六爪自動定心式卡盤112上的兩個大齒輪115 ； 安裝在軸承座110的同一根小齒輪軸117上，且分別與兩個大齒輪115嚙合的兩個小齒輪116 ；用于帶動兩個六爪自動定心式卡盤112轉(zhuǎn)動的主軸轉(zhuǎn)動伺服電機119，主軸轉(zhuǎn)動伺服電機119通過同步帶輪118減速傳遞，用于驅(qū)動小齒輪軸117旋轉(zhuǎn)，再依次帶動小齒輪116和大齒輪115，最終驅(qū)動兩個六爪自動定心式卡盤112同步轉(zhuǎn)動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的鋼管切割機床，采用鋸片和鋼管同時沿軸線轉(zhuǎn)動的切割方式，即在鋸片高速旋轉(zhuǎn)并沿鋼管的徑向切割鋼管的同時，鋼管則以較低的速度繞自己的軸線轉(zhuǎn)動(見圖1，鋼管I、鋸片2和鋸片轉(zhuǎn)軸3)，因此，鋸片實際上是沿著鋼管的外圓周向軸心切割。這樣鋸片只要切到鋼管的內(nèi)壁就能將鋼管切斷，鋸片對鋼管的切割深度，理論上只需等于鋼管的壁厚。與采用現(xiàn)有技術(shù)的切割方式(見圖2，鋼管4、鋸片5和鋸片轉(zhuǎn)軸6)相比，其進給距離大大縮短，這樣ー來，不但提高了切割速度，而且鋸片的直徑也不需很大，且鋸片厚度也較薄，其切割斷面的精度和光潔度也有較大幅度提高。同時，該鋼管切割機床的能源損耗和材料損耗也大幅度降低，符合當前環(huán)保低碳的產(chǎn)業(yè)要求。通常，可以通過人工使用扳手來對六爪自動定心式卡盤112進行調(diào)節(jié)。為了提高機床的自動化程度，降低工人的勞動強度，如圖6所示，本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，其主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11的軸承座110上設(shè)置有左右兩套卡盤夾紫-松開裝置12，分別用于控制左右兩個六爪自動定心式卡盤112的夾緊和松開動作。請參閱圖7，該卡盤夾紫-松開裝置12包括用于固定在軸承座110上的安裝底板120 ；安裝在安裝底板120上的底座121，其上有與滑板124滑動配合的矩形導軌槽；安裝在底座121上的升降油缸122，其升降活塞123連接滑板124，滑板124上具有矩形導軌，由升降活塞123帶動，可以沿底座121的垂直面的矩形導軌槽上下移動；垂直安裝在滑板124上的液壓馬達125，由滑板124帶動上下移動，其輸出軸沿豎直方向；固定在液壓馬達125的輸出軸上的六角頭扳手126,隨輸出軸轉(zhuǎn)動,用于同六爪自動定心式卡盤112的錐形齒輪113的六角槽配合,通過正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)插入錐形齒輪113的六角槽內(nèi)的六角頭扳126，來控制六爪自動定心式卡盤112的夾緊或者松開動作；分別用于檢測滑板124的上、下兩個極限位置的上位檢測開關(guān)127和下位檢測開關(guān)128，分別對應(yīng)于六角頭扳手126完全插入或抽出六角槽的位置，并將此位置檢測信號反饋到程序控制器PLC，檢測信號經(jīng)PLC處理后，再由程序控制器發(fā)出相應(yīng)的控制信號，分別控制升降油缸122和液壓馬達125，液壓馬達125帶動六角頭扳手126，來控制六爪自動定心式卡盤112的夾緊或松開動作。在此，該裝置充分利用液壓馬達125的性能和特點(低轉(zhuǎn)速、大扭矩)，直接驅(qū)動六爪自動定心式卡盤112上的錐形齒輪113，實現(xiàn)對鋼管I的夾緊及松開的操作，過程簡單方便。為了進一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，還包括連接在液壓回路中的比例減壓閥，它先通過人機界面HMI輸入的工作參數(shù)如鋼管的直徑、鋼管的壁厚，經(jīng)程序控制器PLC計算后，再由程序控制器的模擬量輸出接ロ發(fā)出(TlOV的模擬控制信號，來調(diào)整和控制比例減壓閥的出口壓力，即液壓馬達125的進ロ壓力，從而能方便的控制液壓馬達125的輸出轉(zhuǎn)矩，進而控制和調(diào)整六爪自動定心式卡盤112對鋼管I的夾壓力，實現(xiàn)對不同壁厚的鋼管I施加不同的夾壓力。作為優(yōu)選，本發(fā)明實施例提供的切割機床，還包括固定安裝在床身130上，用于帶動鋼管I上下移動的主軸升降機構(gòu)13，如圖8所示，該主軸升降機構(gòu)包括 用于固定在床身130上的垂直導軌座131，該垂直導軌座131具有與主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11的軸承座Iio滑動配合的垂直升降導軌132，軸承座110上的導軌面與垂直導軌座131的垂直升降導軌132配合，可以上下運動；主軸升降絲桿螺母副135，主軸升降絲桿螺母副135的絲桿的一端連接于主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11的軸承座110 ；設(shè)置在垂直導軌座131上的主軸升降伺服電機133，主軸升降伺服電機133通過主軸升降同步帶輪134減速傳遞后，再驅(qū)動主軸升降絲桿螺母副135的螺母轉(zhuǎn)動，然后由主軸升降絲桿螺母副135的絲桿帶動所述軸承座110沿垂直升降導軌132上下移動。主軸升降機構(gòu)13之所以采用主軸升降伺服電機133驅(qū)動，主要是為了保證能準確的控制主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11其轉(zhuǎn)動軸線的上下位置。其原因有ニ (I).由于生產(chǎn)線的輸送輥道面的高低是固定的，而通過輸送輥道面上的鋼管I的直徑是不同的，不同直徑的鋼管I的軸線的高低也是不同的。而采用主軸升降伺服電機133能準確的保證六爪自動定心式卡盤112在夾壓時其軸線與鋼管I的軸線重合，使六爪自動定心式卡盤112在夾壓鋼管I時的位置高度最為合理。(2).切割前要將鋼管I抬升并脫離輸送輥道面，而托料機構(gòu)14的抬升是由油缸驅(qū)動的，上升的距離是固定的，而采用主軸升降伺服電機133能準確地保證鋼管I抬升后，其軸線是水平的，且與六爪自動定心式卡盤112的軸線重合。為了減小主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)13的受力，本發(fā)明實施例提供的切割機床，還兩個用于配合主軸升降機構(gòu)13將鋼管I準確的水平抬高一段距離，并承受鋼管I主要重量的托料機構(gòu)14，該托料機構(gòu)14 (見圖9)包括用于固定在地面上的托料架底座140 ;固定在托料架底座140上的托料架升降油缸141 ；在托料架升降油缸141的作用下，可升起或落下的托料架抬升框142 ；兩個與輸送輥道平行并安裝在托料架抬升框142內(nèi)，用于同主軸升降機構(gòu)13配合將鋼管I水平抬升，并允許鋼管在其上滾動的托料架輥子143。該托料機構(gòu)14的作用是在鋸切前，與主軸升降機構(gòu)13配合，將鋼管I水平抬起，當六爪自動定心式卡盤112帶動鋼管I旋轉(zhuǎn)時，保證鋼管I不與生產(chǎn)線上的輸送輥道接觸，并允許鋼管I在托料架輥子143上滾動的。另外，根據(jù)鋼管I的長度，適當選擇托料機構(gòu)14的安裝位置，使其托料機構(gòu)14承受鋼管I主要重量，減小主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)11及其卡盤112的受力。本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，切割機構(gòu)的水平進給機構(gòu)15 (見圖10)包括用于固定安裝在床身130上的水平進給導軌座150，水平進給導軌座150上具有與水平滑板160滑動配合的水平進給導軌；設(shè)置在水平進給導軌座150上，與其可沿水平方向滑動配合的水平滑板160 ；安裝在水平進給導軌座150內(nèi)腔的進給伺服電機151，進給伺服電機151通過同步帶輪152減速傳遞，驅(qū)動進給滾珠絲桿153，再由進給滾珠絲桿153的絲桿螺母帶動水平滑板160水平移動。水平進給機構(gòu)15之所以采用伺服電機151驅(qū)動，其一是為了能方便的實現(xiàn)鋸片2的エ況轉(zhuǎn)換，即鋸片2的快速前進、工作進給、快速后退之間的轉(zhuǎn)換。其ニ是為了能精確的控制鋸片2運動時的位置和速度。本發(fā)明實施例提供的切割機床，還包括固定安裝在水平滑板160上，用于驅(qū)動鋸片2旋轉(zhuǎn)的鋸片轉(zhuǎn)動機構(gòu)16，鋸片轉(zhuǎn)動機構(gòu)(見圖11)包括安裝在水平滑板160上端面的主電機161，主電機161采用變頻器驅(qū)動，由變頻器BPl驅(qū)動，能方便簡潔的調(diào)整鋸片2的切割轉(zhuǎn)速；安裝在水平滑板160上端面的減速箱165，鋸片2安裝在減速箱165的輸出軸上；與主電機161的輸出軸相連的小皮帶輪162 ；與減速箱165的輸入軸相連的大皮帶輪164 ；所述主電機161通過小帶輪162減速傳遞帶動大皮帶輪164,再驅(qū)動所述減速箱165，最后驅(qū)動鋸片2轉(zhuǎn)動。作為優(yōu)選，本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，(考慮到安裝鋸片2的減速箱輸出軸的軸承直徑及卡盤112的外徑的影響)鋸片2的直徑一般為可采用25(T500mm，鋸片2厚度一般為I. 5^3mm,由于鋸片2直徑較小，轉(zhuǎn)速較高，鋸齒的刃部也采用正前角(即銳角)。這樣ー來其切割功率大大降低，比如切割直徑300_的鋼管，原來的大型圓鋸床其鋸片驅(qū)動電機的功率在75 132kw，而在本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床上鋸片驅(qū)動電機的功率只需llkw。其能源損耗和材料損耗也大幅度降低。由于鋸齒采用正前角，其切割斷面的精度和光潔度也有較大幅度提高。為了進一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，還包括用于對鋸片2和鋼管I進行冷卻的鋸切冷卻系統(tǒng)，以及用于收集和排出鋸屑的排屑機。本切割機采用液體冷卻，冷卻液由冷卻泵M3泵出，然后通過管道輸送到鋸片2表面和切縫中，實現(xiàn)對鋸片2和鋼管I的冷卻，結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果好。排屑機采用Z型排屑機，鋸屑收集部分從床身前面插入，其上方為鋸片切割區(qū)域。如圖12所示，在鋼管切割機床的進口和出ロ各設(shè)有ー個抬升輥道17，其抬升輥子173可由同軸安裝的抬升輥道液壓馬達174驅(qū)動。當它沒有抬升時，其高度與生產(chǎn)線上的輥道一祥高；當它抬升后比生產(chǎn)線上的輥道面高5 8mm。當抬升輥子173抬升并轉(zhuǎn)動后，可帶 動鋼管I移動，調(diào)整鋼管I的切割位置。
抬升輥道底座170固定在床身130上，在其箱體的中央裝有抬升油缸171。在其上部有一與抬升輥道升降座172配合的凸臺，抬升輥道升降座172在抬升油缸171的作用下，可沿凸臺的垂直面上下移動。抬升輥道液壓馬達174的輸出軸與抬升輥子173相連。抬升輥道17的作用是(I)引導鋼管I順利進入六爪自動定心式卡盤112，并防止鋼管I碰撞六爪自動定心式卡盤112外端。(2)抬升輥子173抬升后，利用抬升輥道液壓馬達173驅(qū)動抬升輥子173，可以調(diào)整鋼管I的鋸切位置。本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，其液壓系統(tǒng)包括 裝在液壓油箱上的變頻電機M2和液壓泵，液壓油箱裝在床身后面的箱體里，液壓泵泵由M2驅(qū)動，泵出的液壓油供切割機床使用，液壓系統(tǒng)的壓カ為5MP ；液壓系統(tǒng)功能說明(I)由于M2由變頻器BP2驅(qū)動，當切割機床需用油時，可提高變頻電機M2的轉(zhuǎn)速，使液壓泵能泵出較多的液壓油供切割機使用。而當切割機不用油時，可適當降低變頻電機M2的轉(zhuǎn)速。這樣，既節(jié)能,還能減少液壓油發(fā)熱。(2)由于使用了比例減壓閥BLF，操作者則可通過觸摸屏HMI設(shè)置待切鋼管的厚度，經(jīng)程序控制器PLC根據(jù)エ況換算后，再由程序控制器PLC的模擬量輸出接ロ輸出(TlOV的電平信號控制比例減壓閥的出口壓力，使得卡盤夾紫-松開裝置的夾緊力、動作速度、動作過程都具有可調(diào)性及可編程控制性。本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床，其電氣控制系統(tǒng)(見圖15)的結(jié)構(gòu)要點包括(I)電氣控制系統(tǒng)主要由圖13和圖14所示的電器柜19、操作臺20及電氣控制系統(tǒng)元件組成。(2)本鋼管切割機床的核心控制部件是程序控制器PLC。當然，由于本鋼管切割機床使用了三個伺服驅(qū)動單元，2個變頻調(diào)速單元，也可以采用多軸伺服控制器CNC作為核心控制部件，只是控制器成本較高。(3)鋼管切割機床控制的輸入部分由操作臺20上的按鈕開關(guān)、觸摸屏和分布在切割機各部位的檢測傳感器組成。(4)鋼管切割機床控制的輸出部分主要由鋸片驅(qū)動電機Ml、液壓電機M2、冷卻泵電機M3、輸屑機電機M4、主軸升降伺服電機M5、主軸轉(zhuǎn)動伺服電機M6、進給伺服電機M7、電控液壓閥組成。本發(fā)明實施例提供的鋼管切割機床的操作及工作過程如下I.本鋼管切割機床的工作方式可分為手動單步操作和全自動程序操作，可由操縱臺上的工作方式選擇開關(guān)來切換。(I)手動單步操作由操作者在操縱臺20上用按鈕開關(guān)逐個輸入工作指令，鋼管切割機床逐個執(zhí)行這些工作指令。手動單步操作主要用于調(diào)試鋼管切割機床參數(shù)和單件切割。(2)全自動程序操作是將鋼管切割機床的全部工作過程編成程序后存放在程序控制器PLC的存儲器里，一旦全自動程序操作啟動后，鋼管切割機床將按編制好工作程序逐步完成全部工作。全自動程序操作主要用于鋼管生產(chǎn)線上的切割工作。
2.手動單步操作(I)在觸摸屏上設(shè)置下列工作參數(shù)鋼管I的外徑、鋼管I的內(nèi)徑、鋸片2的轉(zhuǎn)速、鋸片2的點動速度、鋸片2的快進速度、鋸片2的エ進速度、主軸轉(zhuǎn)動速度、比例減壓閥的出ロ壓カ等；(2)將工作方式選擇開關(guān)置手動單步操作位置；(3)按輥道前進按鈕，將鋼管I送入卡盤112 ； (4)將卡盤夾緊-松開裝置的六角頭搬手126插入六爪自動定心式卡盤112錐形齒輪113的六角槽里，按夾緊按鈕，六爪自動定心式卡盤112將鋼管I夾緊，再將六角頭搬手126升起脫離錐形齒輪113 ；(5)主軸升降機構(gòu)和托料架升起，將鋼管I水平抬升約10mm，脫離輸送輥道面；(6)按主軸轉(zhuǎn)動啟動按鈕，卡盤112按設(shè)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；(7)按鋸片轉(zhuǎn)動啟動按鈕，鋸片2按設(shè)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；(8)按鋸切進給啟動按鈕，鋸片2首先按設(shè)定的快進速度前進到距鋼管I外圓2mm處，然后轉(zhuǎn)為エ進速度前進并鋸切鋼管1，直至將鋼管I切斷，然后停止エ進；(9)按鋸片快退按鈕，使鋸片2快速退回零位。(10)按鋸片轉(zhuǎn)動停止按鈕，使鋸片停止轉(zhuǎn)動。(11)按主軸轉(zhuǎn)動停止按鈕，使主軸停止轉(zhuǎn)動。這時錐形齒輪113會準確的定位在六角頭搬手126的正下方；(12)將卡盤夾紫-松開裝置的六角頭搬手126插入卡盤圓錐形齒輪113的六角槽里，按卡盤松開按鈕，六爪自動定心式卡盤112將鋼管I松開；(13)將抬升輥子173升起，按輥道前進按鈕，將鋼管I送出六爪自動定心式卡盤112，再將抬升輥子173落下。手動單步操作完畢。3.全自動程序操作(I)在觸摸屏上設(shè)置工作參數(shù)；(2)將操作工作方式選擇開關(guān)置全自動程序操作位置；(3)用生產(chǎn)線上的機動輥道將鋼管I送入六爪自動定心式卡盤112 ；(4)按自動操作啟動按鈕，鋼管切割機床將按編制好工作程序完成全部工作；(5)如需停止自動操作過程，按自動操作停止按鈕。緊急情況下可按緊急停機按鈕。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠輕松地實現(xiàn)或使用本發(fā)明。而且對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋼管切割機床，用于大、中口徑的鋼管(I)的切割，包括用于驅(qū)動鋸片(2)旋轉(zhuǎn)并沿徑向進給切割鋼管(I)的切割機構(gòu)，其特征在于，還包括用于驅(qū)動所述鋼管(I)以低于所述鋸片(2 )轉(zhuǎn)速的速度繞自己的軸線轉(zhuǎn)動的主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(11)，所述主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(11)包括 軸承座(I 10)； 兩個同軸設(shè)置在所述軸承座(110)上，用于安裝六爪自動定心式卡盤(112)的滑動軸承(111)，兩個所述六爪自動定心式卡盤(112)分別相對安裝在兩個所述滑動軸承(111)上，且可繞所述滑動軸承(111)的軸線同步轉(zhuǎn)動，所述六爪自動定心式卡盤(112 )用于夾緊所述鋼管(I)并帶動其轉(zhuǎn)動； 6個分別用于控制所述六爪自動定心式卡盤(112)的卡盤爪(114)夾紫-松開的錐形齒輪(113)，所述錐形齒輪(113)等角度裝在在所述六爪自動定心式卡盤(112)的外圓周面上； 分別共軸線安裝在兩個所述六爪自動定心式卡盤(112 )上的兩個大齒輪(115); 安裝在所述軸承座(110)的同一根小齒輪軸(117)上，且分別與兩個所述大齒輪(115)嚙合的兩個小齒輪(I 16)； 用于帶動兩個所述六爪自動定心式卡盤(112)轉(zhuǎn)動的主軸轉(zhuǎn)動伺服電機(119)，所述主軸轉(zhuǎn)動伺服電機(119)通過同步帶輪(118)減速傳遞，用于驅(qū)動所述小齒輪軸(117)旋轉(zhuǎn)，再依次帶動所述小齒輪(116)和所述大齒輪(115)，最終驅(qū)動兩個所述六爪自動定心式卡盤(112)同步轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼管切割機床，其特征在于，所述軸承座(110)上設(shè)置有兩套卡盤夾緊-松開裝置(12)，分別用于控制兩個所述六爪自動定心式卡盤(112)的夾緊-松開動作，所述卡盤夾緊-松開裝置(12)包括 固定在所述軸承座(110)上的安裝底板(120)； 安裝在所述安裝底板(120)上的底座(121)； 安裝在所述底座(121)上的升降油缸(122)； 連接于所述升降油缸(122)的升降活塞(123)上的滑板(124)，所述滑板(124)與所述底座(121)滑動配合； 垂直安裝在所述滑板(124)上的液壓馬達(125)； 固定在所述液壓馬達(125)的輸出軸上的六角頭扳手(126)，用于同所述錐形齒輪(113)上的六角槽配合，通過正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)插入所述錐形齒輪(113)的六角槽內(nèi)的所述六角頭扳(126)，來控制所述六爪自動定心式卡盤(112)的夾緊或松開動作； 分別用于檢測所述滑板(124)的上、下兩個極限位置的上位檢測開關(guān)(127)和下位檢測開關(guān)(128)，分別對應(yīng)于所述六角頭扳手(126)完全抽出或插入所述錐形齒輪(113)的六角槽的位置，并將此位置檢測信號反饋到程序控制器PLC，檢測信號經(jīng)PLC處理后，再由PLC發(fā)出控制信號，分別控制所述升降油缸(122)和所述液壓馬達(125)，所述液壓馬達(125)帶動所述六角頭扳手(126)轉(zhuǎn)動，以控制所述六爪自動定心式卡盤(112)的夾緊或松開動作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼管切割機床，其特征在于，還包括連接在液壓回路中的比例減壓閥；通過人機界面HMI輸入的工作參數(shù)，再由程序控制器PLC計算后發(fā)出模擬控制信號給所述比例減壓閥，調(diào)整和控制所述比例減壓閥的出口壓力，即所述液壓馬達(125)的進ロ壓力，從而能方便的控制所述液壓馬達(125)的輸出轉(zhuǎn)矩，進而控制和調(diào)整所述六爪自動定心式卡盤(112)對所述鋼管(I)的夾壓力，實現(xiàn)對不同壁厚的所述鋼管(I)施加不同的夾壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼管切割機床，其特征在于，還包括用于帶動所述鋼管(I)上下移動的主軸升降機構(gòu)(13)，所述主軸升降機構(gòu)(13)包括 用于固定安裝在鋼管切割機床的床身(130)上的垂直導軌座(131)，所述垂直導軌座(131)具有與所述主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(11)的所述軸承座(110)滑動配合的垂直升降導軌(132); 主軸升降絲桿螺母副(135)，所述主軸升降絲桿螺母副(135)的絲桿的一端連接于所述主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)(11)的所述軸承座(I 10)； 設(shè)置在所述垂直導軌座(131)上的主軸升降伺服電機(133)，所述主軸升降伺服電機(133)通過主軸升降同步帶輪(134)減速傳遞后，再驅(qū)動所述主軸升降絲桿螺母副(135)，再由主軸升降絲桿螺母副(135)的絲桿帶動所述軸承座(110)沿所述垂直升降導軌(132)上下移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼管切割機床，其特征在于，還包括兩個用于配合所述主軸升降機構(gòu)(13)將所述鋼管(I)準確的水平抬高一段距離，并承受所述鋼管(I)主要重量的托料機構(gòu)(14),所述托料機構(gòu)(14)包括 用于固定在地面上的托料架底座(140)； 固定在所述托料架底座(140)上的托料架升降油缸(141)； 在所述托料架升降油缸(141)的作用下，可升起或落下的托料架抬升框(142)； 兩個與輸送輥道平行并安裝在所述托料架抬升框(142)內(nèi)，用于同所述主軸升降機構(gòu)(13)配合將所述鋼管(I)水平抬升，并允許所述鋼管(I)在其上滾動的托料架輥子(143)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼管切割機床，其特征在于，所述切割機構(gòu)的水平進給機構(gòu)(15)包括 用于固定安裝在鋼管切割機床的床身(130)上的水平進給導軌座(150)； 設(shè)置在所述水平進給導軌座(150)上，與其可沿水平方向滑動配合的水平滑板(160);安裝在所述水平進給導軌座(150)內(nèi)腔的進給伺服電機(151)，所述進給伺服電機(151)通過同步帶輪(152)減速傳遞，驅(qū)動進給滾珠絲桿(153)，再由所述進給滾珠絲桿(153)的絲桿螺母帶動所述水平滑板(160)水平移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼管切割機床，其特征在干，所述切割機構(gòu)的鋸片轉(zhuǎn)動機構(gòu)(16)包括 安裝在所述水平滑板(160)的上端面的主電機(161)； 安裝在所述水平滑板(160 )的上端面的減速箱(165 )，所述鋸片(2 )安裝在所述減速箱(165)的輸出軸上； 與所述主電機(161)的輸出軸相連的小皮帶輪(162)； 與所述減速箱(165)的輸入軸相連的大皮帶輪(164)； 所述主電機(161)通過所述小皮帶輪(162 )減速傳遞帶動所述大皮帶輪(164)，再驅(qū)動所述減速箱(165 )，最后驅(qū)動所述鋸片(2 )轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼管切割機床，其特征在于，還包括用于對所述鋸片(2)和所述鋼管(I)進行冷卻的鋸切冷卻系統(tǒng)，以及用于收集和排出鋸屑的排屑機。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼管切割機床，其特征在于，用于控制整個鋼管切割機床運行的電氣控制系統(tǒng)包括 電器柜(19)； 操作臺(20)； 程序控制器PLC; 人機界面HMI ；變頻器BP1、BP2 ；伺服驅(qū)動器QD1、QD2、QD3 ； 比例減壓閥BLF。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼管切割機床，用于大、中口徑的鋼管的切割，包括主軸轉(zhuǎn)動機構(gòu)、主軸升降機構(gòu)、切割機構(gòu)、托料機構(gòu)以及卡盤夾緊-松開裝置。本發(fā)明提供的鋼管切割機床，采用鋸片和鋼管同時沿軸線轉(zhuǎn)動的切割方式，即在鋸片高速旋轉(zhuǎn)并沿鋼管的徑向進給切割的同時，鋼管以較低的速度繞自己的軸線轉(zhuǎn)動。因此，鋸片實際上是沿著鋼管的外圓周向軸心切割。這樣鋸片只要切到鋼管的內(nèi)壁就能將鋼管切斷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其進給距離大大縮短，不但提高了切割速度，而且鋸片的直徑也不需很大，鋸片厚度也較薄，其切割斷面的精度和光潔度也有較大幅度提高。同時，該鋼管切割機床的能源損耗和材料損耗也大幅度降低，符合當前環(huán)保低碳的產(chǎn)業(yè)要求。
文檔編號B23D47/12GK102658399SQ20121014213
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者賀偉 申請人:賀偉