一種海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備，包括：工件承重工作臺，在其頂部放置待切割的樁腿齒條工件；在所述工件承重工作臺的兩側的兩個軌道；設置在所述兩個軌道上的至少四個線切割機，所述線切割機包括沿著Y軸方向在軌道上移動的拖板，相對于拖板沿垂直于Y軸方向的X軸方向運動的滾絲桶和線架；控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用于控制線切割機的拖板沿著軌道移動的第一控制單元和用于控制線切割機的滾絲桶和線架相對于拖板沿X軸方向運動的第二控制單元。根據(jù)本實用新型的切割設備使得切割后的樁腿齒條既能夠滿足齒條加工的精度和表面粗糙度的要求和避免后續(xù)繁瑣的打磨修補加工、熱加工的變形等，又能夠保證高的加工效率。
【專利說明】一種海洋工程自升式裝置的粧腿齒條切割設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術中海洋工程自升式裝置樁腿的齒條長度在7500mm-9000mm之間。傳統(tǒng)的海洋工程自升式裝置樁腿的齒條切割采用的是火焰切割，火焰切割效率高，但是會存在表面粗糙度達不到要求而引發(fā)的一些后續(xù)工序，并且在精度控制方面也需要根外用心，火焰切割還能導致加工工件的熱變形、毛刺、工件不平整等現(xiàn)象。
[0003]現(xiàn)有的電火花線切割設備利用移動的金屬絲作為工具電極，并在金屬絲和工件間通以脈沖電流，利用脈沖放電的腐蝕作用對工件進行切割加工。電火花線切割設備最小能切到0.05_的左右的窄縫，極大提高了材料的利用率，切割過程屬于局部受熱，不容易使加工工件發(fā)生變形，另外線切割能夠保證工件加工的表面粗糙度以及尺寸精度，因而電火花線切割得以在模具生產過程中得以廣泛應用。但是，現(xiàn)有的電火花線切割設備都是依靠機床拖板帶動工件的移動進行切割，由于行程短和其加工效率較低以及無法承受超大重量的工件的限制，無法滿足加工例如長度達到9000_的海洋工程自升式裝置樁腿的齒條的大尺寸、大厚度、重量達數(shù)噸的工件的要求。海洋工程自升式裝置樁腿齒條的原材料重量非常大，常規(guī)的線切割機床底座無法承受此重量。因此現(xiàn)有技術中的電火花線切割機床沒有辦法應用到海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割中。
實用新型內容
[0004]本實用新型是鑒于現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷做出的，本實用新型的目的是提供一種用于切割海洋工程自升式裝置的樁腿齒條的大型工件的線切割設備，使得切割后的樁腿齒條既能夠滿足齒條加工的精度和表面粗糙度的要求和避免后續(xù)繁瑣的打磨修補加工、熱加工的變形等，又能夠保證高的加工效率。
[0005]為了實現(xiàn)實用新型的上述目的，提出了 一種海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備，所述設備包括:工件承重工作臺，在所述工件承重工作臺的頂部放置待切割的樁腿齒條工件；在所述工件承重工作臺的兩側沿著Y軸方向延伸的兩個軌道，所述兩個軌道彼此平行，每個所述軌道的長度大于所述樁腿齒條工件的長度；可移動地分別設置在所述兩個軌道上的至少四個線切割機，其中每個軌道上的線切割機數(shù)量相等，所述線切割機包括沿著Y軸方向在軌道上移動的拖板，相對于拖板沿垂直于Y軸方向的X軸方向運動的滾絲桶和線架，和纏繞在線架和滾絲桶上的電極絲；控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用于控制線切割機的拖板沿著軌道移動的第一控制單元和用于控制線切割機的滾絲桶和線架相對于拖板沿X軸方向運動的第二控制單元。
[0006]優(yōu)選的是，每個所述線切割機還包括直線電機傳動機構，所述直線電機傳動機構驅動所述拖板在軌道上移動。
[0007]優(yōu)選的是，還包括齒輪齒條的傳動機構，用于驅動所述拖板在軌道上移動，所述齒輪齒條的傳動機構設置在每個所述軌道的兩個平行的導軌之間。
[0008]優(yōu)選的是，至少四個線切割機包括六個線切割機，每個軌道上設置三個線切割機。
[0009]優(yōu)選的是，至少四個線切割機包括八個線切割機，每個軌道上設置四個線切割機。
[0010]優(yōu)選的是，所述工件承重工作臺包括工作臺面、線架穿絲部分和的鋼筋混泥土地樁，所述鋼筋混泥土地樁設置在地面內。
[0011]優(yōu)選的是，所述設備還包括對切割后的齒條進行表面中頻淬火處理的熱處理裝置。
[0012]優(yōu)選的是，所述設備還包括對待切割的樁腿齒條工件依靠線切割機器本身完成的換絲孔和穿絲孔的打孔機，所述打孔機包括與樁腿齒條工件的表面接觸的連接裝置和保證孔的直線度與垂直度的垂直校正裝置。
[0013]優(yōu)選的是，所述樁腿齒條工件的長度在7500mm-9000mm之間。
[0014]優(yōu)選的是，所述控制系統(tǒng)通過所述第一控制裝置和第二控制裝置對所述至少4個線切割機進行聯(lián)動控制，使得所述線切割機分段切割所述樁腿齒條工件。
[0015]根據(jù)本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備采用大行程的、多機聯(lián)動的線切割進行齒條加工，避免了傳統(tǒng)機床行程限制不能加工大尺寸工件的弊端，可以滿足表面光潔度的要求，避免后續(xù)繁瑣的打磨修補工作、熱加工的變形等后續(xù)工作，同時也可以保證齒條加工的精度。而多機聯(lián)動的加工方式，也提高了加工效率，彌補了線切割效率底的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是顯示依照本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的俯視示意圖；
[0017]圖2是顯示沿著圖1中的Y軸方向觀察的切割設備的示意圖；
[0018]圖3是圖2中的工件承重工作臺結構的示意圖；
[0019]圖4是顯示依照本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的Y軸直線電機傳動機構的示意圖；
[0020]圖5示意性地顯示出設置在加工工件上的更換電極絲的工藝孔；
[0021]圖6顯示了對依照本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備在進行第二操作加工過程中確定線切割機的初始加工位置的示意圖；
[0022]圖7是顯示依照本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的穿孔機對工件進行穿絲孔加工的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將參照附圖描述本實用新型的實施例。在下面的說明中相同或相應的結構元件由相同的參考數(shù)字表示并且其重復說明將省略。
[0024]圖1依照本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的示意圖。圖2進一步顯示沿著圖1中的Y軸方向觀察的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的具體結構示意圖。該切割設備包括對海洋工程自升式裝置的樁腿齒條工件40進行支撐的工件承重工作臺30，設置在工作臺30兩側的機床Y軸左側軌道10和機床Y軸右側軌道20，以及可沿Y軸移動地設置在軌道10和軌道20上的6臺線切割機60。
[0025]在機床Y軸左側軌道10和機床Y軸右側軌道20的兩側分別設置有用于支撐線切割機60的突出的導軌22。線切割機60包括可沿著Y軸方向在軌道10或者20的導軌上移動的拖板5，相對于拖板5可沿X軸方向運動的滾絲桶6和線架7，所述線架7上設置有冷卻液噴嘴19，以及纏繞在線架7和滾絲桶6上的電極絲18。線切割機60還包括設置在軌道10和20內的直線電機傳動機構15，直線電機傳動機構15驅動拖板5沿著Y軸方向在軌道10或者20上移動。
[0026]根據(jù)本實用新型的切割設備還包括控制系統(tǒng)12，所述控制系統(tǒng)12還包括用于控制線切割機60的拖板5沿著軌道10或20移動的第一控制單元和用于控制線切割機60的滾絲桶6和線架7相對于拖板5可沿X軸方向運動的第二控制單元。根據(jù)本實用新型的切割設備還包括冷卻系統(tǒng)11，所述冷卻系統(tǒng)循環(huán)地將冷卻液供給到冷卻液噴嘴19。
[0027]圖3示出了圖2中的工件承重工作臺30的構造示意圖。由于海洋工程自升式裝置的樁腿齒條工件的原材料重達20-30噸，根本無法依靠機床的工作臺30來支撐，為了解決此問題，本實用新型設計了一個專門的臺面去支撐齒條工件。該工作臺30主要構造為鋼結構，包括工作臺面31、線架穿絲部分32和底部設置在地面34內的鋼筋混泥土地樁33，鋼筋混泥土地樁33能夠防止工作臺30沉降，保證切割精度。
[0028]由于本實用新型設計針對的海洋工程自升式裝置的齒條工件的規(guī)格所限，每臺線切割機60所負責加工的區(qū)域較大，不能依靠加一次電極絲就完成全部切割任務，如果等到一個電極絲磨損到自然斷裂，出現(xiàn)中間斷絲的情況，那么更換電極絲的時候會非常麻煩，降低工作效率。因此，根據(jù)本實用新型的線切割設備，需要在工件的切割路徑上預先設置作為工藝孔的換絲孔4，如圖5所示。當線切割機60的電極絲18切割運行到換絲孔41中，更換已經磨損的電極絲，避免在切割過長中線出現(xiàn)斷絲的情況，以避免切割效率的較低。在設計工件中的換絲孔的位置時，需要考慮電極絲的使用壽命和切割的效率以及更換電極絲時間。更換電極絲的換絲孔41不·宜過大，半徑應為所采用諸如鑰絲的電極絲的直徑，這樣可以不用考慮取芯、開穿絲孔等問題，同時也可以避免開孔過大影響工件的尺寸誤差。
[0029]根據(jù)本實用新型的一個實施例的線切割設備包括6臺線切割機60聯(lián)動的加工方式，如圖1所示，在齒條工件40的兩邊各布置三臺線切割機60，如果只是簡單將六臺線切割機進行排列，將會遇到線切割機的工作臺干涉、無法整體控制、切割結合點存在誤差等弊端，為了避免以上問題的發(fā)生，需要將六臺線切割機進行聯(lián)動控制，使六臺線切割機60分別布置在兩個平行于Y軸的軌道上，同方向分段切割加工齒條工件40。
[0030]根據(jù)本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備能夠具有兩種不同的操作加工過程。以下分別進行描述。
[0031]根據(jù)本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的第一操作加工過程，包括下列步驟:
[0032]步驟1，將每一軌道10和20上面的三臺線切割機60沿軌道調整到一側，所有的線切割機的線架7調整到位，調整到位原則:不影響齒條工件40的放置。
[0033]步驟2，確定工作臺30的工作臺面31上的定位原點，定位，并做好不宜消失的標
O
[0034]步驟3，將六臺線切割機器分別以工作臺面31上的原點作為零點，進行零點復位，然后回歸到各自將要工作的位置。
[0035]步驟4，將放置好的齒條工件40進行找正，劃線，確定中心原點，并確定工作臺面的原點與工件零點的偏移量，確定好偏移量后，依次對六臺機床作相應的偏移量補償。
[0036]步驟5，按照加工圖紙進行畫線，對每個線切割機60，確定齒條工件40的待切割齒條1、2和3的開始切割位置，每個軌道上的相鄰線切割機的開始切割位置之間的距離大體上等于齒條工件40的長度的三分之一，位于齒條工件40的內部的待切割的齒條2的開始切割位置被設定為在待切割的齒條2兩邊的穿絲孔的位置。
[0037]步驟6，按照齒條工件40的長度以及每臺線切割機60所負責切割的區(qū)域的形狀進行設計每臺線切割機60的沿著X和Y軸方向的加工路徑，以及設計齒條工件40的換絲孔41的位置。
[0038]步驟7，通過穿孔機形成齒條工件40的穿絲孔和換絲孔。
[0039]步驟8，調整每一臺線切割機的線架7的位置，確定每一臺線切割機的切割點，開始齒條工件40的待切割的齒條I和3的每一面的切割。
[0040]步驟9，隨時觀察每一臺機床運轉狀況，到達換絲孔的位置，進行換絲，如出現(xiàn)斷絲情況，使機床回歸初始位置，更換電極絲后再按照預定程序繼續(xù)切割。
[0041]步驟10，待切割的齒條I和3的每一個單面切割完畢，進行清理，消除多余廢料，去除工件表面的碎屑。
[0042]步驟11，調整各線切割機的線架7的位置到待切割齒條2的兩邊合適的位置，依照之前打好的穿絲孔，穿絲并開始待切割齒條2的兩面的齒形切割。
[0043]步驟12，隨時觀察每一臺機床運轉狀況，到達換絲孔的位置，進行換絲，如出現(xiàn)斷絲情況，使機床回原位，更換電極絲后再按照預定程序繼續(xù)切割。
[0044]步驟15，待切割齒條2的每一個單面切割完畢，進行清理，消除多余廢料，去除工件表面的鐵屑。
[0045]步驟16，將線架7調整到合適位置，清理工件表面殘留鐵屑。
[0046]步驟17，將加工好的齒條1、2和3吊裝到存儲位置。
[0047]步驟18，重復以上操作工作。
[0048]根據(jù)本實用新型的海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備的第二操作加工過程，包括下列步驟:
[0049]首先，重復第一操作加工過程的步驟1、2、3和4。
[0050]在步驟5中，按照加工圖紙進行畫線，對每個線切割機60，確定齒條工件40的待切割齒條1、2和3的開始切割位置。與第一操作加工過程的步驟不同的是，如圖6所示，六臺線切割機60的切割起始位置分別為位置A、B、C、D、E和F，其中位置A和D位于齒條工件的一端，而位置C和F位于齒條工件的另一端，這樣開始切割位置B和C之間的距離和開始切割位置E和F之間的距離基本上等于齒條工件40的長度的三分之二。另外，在第二操作加工過程的步驟5中取消了在第一操作加工過程的步驟5中設定待切割的齒條2的開始切割位置的兩邊內部的穿絲孔的設計。
[0051]隨后，重復第一操作加工過程的步驟6、7、8和9。
[0052]步驟10，在待切割的齒條I和3切割中，當開始切割位置為位置B、C和位置E、F的線切割機60接近重合而發(fā)生干涉時，開始位置為位置C、F的兩臺線切割機退至初始切割位置，切割中間的待切割齒條2。齒條I和3的兩邊剩余部分由開始切割位置為A、B、D、E位置的線切割機切割完成。
[0053]步驟11，當齒條I和3的兩邊的齒條切割完畢，開始切割位置為位置A、D的線切割機退出到原始位置，由開始切割位置為位置B和E的線切割機與開始切割位置為位置C和F線切割機對切中間位置的待切割齒條2。當上述4臺線切割機運行到接近重合干涉的時候，兩臺退出，有剩余兩臺完成剩余切割工作。
[0054]最后，重復第一操作加工過程的步驟12到步驟18。
[0055]第二操作加工過程的好處是不用在齒條工件的內部形成作為開始切割位置的穿絲孔，但是存在操作過程中一些線切割機處于待工狀態(tài)，效率較第一操作加工過程會低一些。
[0056]圖7示出了根據(jù)本實用新型的一個實施例的形成穿絲孔或者換絲孔的打孔裝置的示意圖，根據(jù)本實用新型的一個實施例，使用便攜穿孔機50進行打孔，考慮到便攜打孔機的精度誤差低，需要對其進行改進，通過連接裝置52加大與齒條工件40的接觸面積，并通過垂直校正裝置51進行垂直度的校正，保證穿孔機50所打的孔的直線度與垂直度，還要保證所加工的孔42盡可能的小。
[0057]為了提高切割完畢后的齒條表面硬度，將加工完畢的齒條放進井式中頻淬火爐，對齒條進行表面中頻淬火處理。根據(jù)實際的硬度需要，將齒條加熱到400°C -1000°C，然后進行噴霧冷卻。而淬火硬度層的厚度，也可以根據(jù)實際的需要，去調整中頻淬火爐的相關參數(shù)使淬火硬度層的厚度在5mm-12mm之間可以調整。
[0058]本實用新型的上述實施例的說明能夠使本領域技術人員制造和使用本實用新型。此外，對這些實施例的各種改動對于本領域的技術人員是很顯而易見的，并且在此界定的通用原理和特定實例可以應用于其它實施例。例如在其他實施例中，樁腿齒條切割設備可以包括4臺、8臺或更多臺線切割機。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，還包括齒輪齒條的傳動機構，用于驅動所述拖板在軌道上移動，所述齒輪齒條的傳動機構設置在每個所述軌道的兩個平行的導軌之間。
[0060]因此，本實用新型并非用來限于在此所述的實施例，而是應該被給予由權利要求和等效物界定的限制的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種海洋工程自升式裝置的樁腿齒條切割設備，所述設備包括: 工件承重工作臺，在所述工件承重工作臺的頂部放置待切割的樁腿齒條工件； 在所述工件承重工作臺的兩側沿著Y軸方向延伸的兩個軌道，所述兩個軌道彼此平行，每個所述軌道的長度等于或者大于所述樁腿齒條工件的長度； 可移動地分別設置在所述兩個軌道上的至少四個線切割機，其中每個軌道上的線切割機數(shù)量相等，所述線切割機包括沿著Y軸方向在軌道上移動的拖板，相對于拖板沿垂直于Y軸方向的X軸方向運動的滾絲桶和線架，和纏繞在線架和滾絲桶上的電極絲； 控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括用于控制線切割機的拖板沿著軌道移動的第一控制單元和用于控制線切割機的滾絲桶和線架相對于拖板沿X軸方向運動的第二控制單元。
2.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，每個所述軌道包括兩個相互平行的導軌，每個所述線切割機還包括設置在所述兩個導軌之間的直線電機傳動機構，所述直線電機傳動機構驅動所述拖板在軌道上移動。
3.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，所述設備還包括冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)循環(huán)地將冷卻液供給到設置在所述線架上的冷卻液噴嘴。
4.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，至少四個線切割機包括六個線切割機，每個軌道上設置三個線切割機。
5.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，至少四個線切割機包括八個線切割機，每個軌道上設置四個線切割機。
6.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，所述工件承重工作臺包括工作臺面、線架穿絲部分和的鋼筋混泥土地樁，所述鋼筋混泥土地樁設置在地面內。
7.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，所述設備還包括對切割后的齒條進行表面中頻淬火處理的熱處理裝置。
8.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，所述設備還包括對待切割的樁腿穿絲孔的打孔機，所述打孔機包括與樁腿齒條工件的表面接觸的連接裝置和保證孔的直線度與垂直度的垂直校正裝置。
9.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，所述樁腿齒條工件的長度在7500mm-9000mm 之間。
10.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，所述控制系統(tǒng)通過所述第一控制裝置和第二控制裝置對所述至少4個線切割機進行聯(lián)動控制，使得所述線切割機分段切割所述樁腿齒條工件。
11.如權利要求1所述的樁腿齒條切割設備，其特征在于，還包括驅動所述拖板在軌道上移動的齒輪齒條的傳動機構，所述齒輪齒條的傳動機構設置在每個所述軌道的兩個平行的導軌之間。
【文檔編號】B23H7/02GK203409380SQ201320299723
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權日:2013年5月28日
【發(fā)明者】李貢 申請人:大連瑞邦船舶工程技術有限公司