专利名称:行星式切管机的制作方法
本实用新型涉及一种管材切断装置，特别是可与热轧管机配套用于在线生产的行星式切管机。
在大、中型管径管材的切断中，日本专利J59－69213公开了一种行星式切管机，它由铣刀自转机构、铣刀盘绕被切管中心线周向转动机构(简称周转)以及铣刀进给机构组成。其中铣刀盘周转和铣刀进给传动机构均由电机、齿轮、蜗轮、蜗杆组成，其缺点是受铣刀切削余量限制生产率较低，不能与轧管机配套用于在线生产；蜗轮易磨损需经常更换，故消耗价值较高的有色金属，造价较高，特别是与轧机配套用于在线生产进行高生产率工作时，蜗轮磨损更为严重，维修费用更高；当连续切断高温(700－800℃以上)管材时，管材的热量会使切管机内的润滑油升温以致老化，从而增加润滑油的消耗量；铣刀进给量的控制采用机械离合器，不能灵活方便的调节；切大管材时设备尺寸较大。
为了克服现有行星式切管机的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种能与热轧管机配套、连续切断高温(700～800℃以上)的大、中管径管材、生产率高、消耗有色金属少、进退刀的调节灵活方便的行星式切管机。
本实用新型的行星式切管机具有盘状刀具的自转机构、盘状刀具的周向转动机构、盘状刀具的径向运动机构、通过轴承(46)和(36)内外齿齿圈(33)及轴承(34)和(35)支承于机架(59)上的空心套筒轴架(10)、安装于齿轮轴(16)上的刀盘(22)，其特征是在空心套筒轴架(10)与被切断管(57)之间安装有隔热水冷套(51)，在直流电动机输出轴的减速器(27)和(39)上联接有脉冲发生器(50)和(48)。
本实用新型所述的行星式切管机的盘状刀具为圆盘形切割刀具，根据不同的切断要求可以采用不同的切割刀具，如圆盘锯片、圆盘铣刀、盘状砂轮片等。刀具的配置可以是单刀配置、双刀对置配置和三刀均布配置等视被切管径大小、生产率高低还可采取多刀配置的刀具配置方式，盘状刀具通过螺母(23)固定于齿轮轴(16)上，在电机(1)的驱动下盘状刀具实现自转，从而把管材切透。
处于空心套筒轴架(10)和被切管(57)之间的隔热水冷套为一环形夹套，一端通过轴承(52)支承于空心套筒轴架(10)上，另一端通过螺钉孔(62)用螺栓(53)固定于机架(59)上，与机架(59)联为一体，在行星式切管机工作时，隔热水冷套与机架(59)保持相对静止，而与空心套筒轴架(10)则通过轴承(52)有相对滑动，这样对隔热水冷套的给、排水系统之配置提供了方便，隔热水冷套内通入有一定压力的冷却水，当切断热管材时，管材的热量通过辐射传给隔热水冷套，由排出的水带走，隔热水冷套起到了隔热的作用，使切管机不致因切断热管材而增大润滑油的消耗量。给水支管插入到隔热水冷套腔体中去，开口于一定位置，以及出水管安装于隔热水冷套环形端板的适当位置都足以保证隔热水冷套充满水正常运转。
在驱动盘状刀具(22)和空心套筒轴架(10)周转及盘状刀具径向运动的两个直流电动机(37)、(25)的减速箱(39)和(27)上通过联轴器联接的脉冲发生器(48)和(50)，用以控制直流电动机的工作转速n37、n25以及偏心套筒齿轮轴(19)的转角φ，按具体情况可选用各种类型和规格的脉冲发生器，如光电式的和电磁式的，但以光电式的为好。用于高生产率在线生产时，可选用精度高的脉冲发生器，在一般情况下，可选用精度稍低的或较低的脉冲发生器。
盘状刀具(22)的自转、径向运动和周向转动构成了盘状刀具的复合运动，此间直流电动机(25)和(37)的工作转速应满足下列关系n25＝Kn87……………1式中n25，n37－－直流电动机(25)和(37)的工作转速。
K——系数K＝ (i27)/(i39) · (Z44·Z33)/(Z45·Z32) ……………2式中i27、i39－－减速器(27)和(39)的减速比Z32、Z44、Z45－－齿轮(32)、(44)和(45)的齿数Z33——内外齿齿圈(33)的外齿轮的齿数由式1和式2可知，当行星式切管机的主要参数确定之后，系数K便为定值，n25与n37成正比关系，所以当被切管材(57)的材质、温度、管径、管壁厚度等条件发生变化时，可以通过脉冲信号对n25和n37以及偏心套筒齿轮轴(19)的转角φ进行调节，以保持直流电机(25)有一个相应的加速度ε(＋)及ε(－)、以及盘状刀具不作径向运动(进给)时直流电机(25)和(37)的转速之间有相应的差值Δn即可(Δn＝n25－n37)。
使用本实用新型的行星式切管机可以高效率地切断管材，特别是与热轧管机配套用于在线生产时效果最为显著。首先是高速切断的特点得到充分发挥，例如切断管径为250毫米的一个管口，只需20多秒钟，在热轧管机轧同样管径的一根管子的时间内，该行星式切管机至少可切断12个管口，充分满足了在线生产的要求；其次只需通过脉冲信号对直流电动机工作转速及偏心套筒齿轮轴的转角φ进行调节便可灵活自如地完成对各种管材的切断；再者切断700－800℃的热管材时，热管材所带热量被隔热水冷套所隔绝，不会使行星式切管机升温，减少了润滑油的消耗量，保证整个传动系统正常运转达到理想的效果。
图1为行星式切管机的传动系统示意图。
图2为盘状刀具的不同配置方案图。
图3为直流电动机(25)和(37)的调速曲线图。
图4为隔热水冷套的纵向剖面图。
图5为图4所示的隔热水冷套的K向视图。
图中(1)电动机；(2)联轴器；(3)传动减速器；(4)联轴器；(5)和(6)轴承；(7)齿轮；(8)双联齿轮；(9)轴承；(10)空心套筒轴架；(11)齿轮；(12)传动轴；(13)和(14)轴承；(15)齿轮；(16)齿轮轴；(17)和(18)轴承；(19)偏心套筒齿轮轴；(20)和(21)轴承；(22)盘状刀具；(23)固定螺母；(24)套盖；(25)直流电动机；(26)联轴器；(27)传动减速器；(28)联轴器；(29)传动轴；(30)和(31)轴承；(32)齿轮；(33)内、外齿齿圈；(34)、(35)和(36)轴承；(37)直流电动机；(38)联轴器；(39)传动减速器；(40)联轴器；(41)传动轴；(42)和(43)轴承；(44)和(45)齿轮；(46)轴承；(47)联轴器；(48)脉冲发生器；(49)联轴器；(50)脉冲发生器；(51)隔热水冷套；(52)轴承；(53)螺栓；(54)进水管；(55)出水管；(56)刀盘回退终了位置；(57)被切管材；(58)被切管运动方向；(59)机架；(60)环形主给水管；(61)给水支管；(62)螺栓孔；(63)传动轴。
下面结合附图1－5所示的实施例，对本实用新型作进一步说明
图1是行星式切管机的传动系统，由三大部分组成即盘状刀具自转机构，盘状刀具绕被切管中心线周向转动机构和盘状刀具在被切管断面上径向运动(即进给或回退)机构。
盘状刀具的自转如图1所示，电动机(1)经联轴器(2)、传动减速器(3)、联轴器(4)与传动轴(63)相联接，传动轴(63)由轴承(5)和(6)支承在机架(59)上，在传动轴(63)上用键(图中未示出)固定有齿轮(7)，齿轮(7)与借助于轴承(9)套装在空心套筒轴架(10)上的双联齿轮(8)的主动侧齿轮相啮合。双联齿轮(8)的从动侧齿轮与齿轮(11)啮合，齿轮(11)和(15)用键固装于传动轴(12)的两端，传动轴(12)借助于轴承(13)和(14)装在空心套筒轴架(10)上，齿轮(15)与齿轮轴(16)一端的轴齿轮相啮合，齿轮轴(16)借助于轴承(17)和(18)装在偏心套筒齿轮轴(19)的偏心孔内。该孔的偏心距为e，齿轮轴(16)的另一端用螺母(23)固定有盘状刀具(22)，这样盘状刀具(22)便在电动机(1)的驱动下实现高速转动，该转动称为盘状刀具的自转，行星式切管机通过盘状刀具的高速自转将管材切透。
盘状刀具在被切管断面上的径向运动(即进给或回退)如图1所示直流电动机(25)经联轴器(26)、减速器(27)、联轴器(28)联接了传动轴(29)、它用轴承(30)和(31)安装在机架(59)上，在传动轴(29)上用键(图中未示出)固定有齿轮(32)，齿轮(32)与用轴承(34)和(35)固定在机架(59)上的内外齿齿圈(33)的外齿轮相啮合，内外齿齿圈(33)的内齿轮与用轴承(20)、(21)和套盖(24)支承在空心套筒轴架(10)上的偏心套筒齿轮轴(19)的齿轮相啮合。上述传动可以改变偏心套筒齿轮轴(19)上的安装齿轮轴(16)的偏心轴孔相对于空心套筒轴架(10)的中心线的位置，使盘状刀具(22)在被切管横断面上作径向运动，从而实现盘状刀具(22)的进给和回退。图1中e及e′是偏心套筒齿轮轴(19)上偏心轴孔的偏心距，偏心距为e时表示盘状刀具切透管材(57)的位置，即进给终了位置，偏心距为e′时表示盘状刀具切断过程的初始位置(或回退终了位置(56))。此时盘状刀具不妨碍被切管材(57)沿(58)所示方向进入空心套筒轴架(10)的中心孔。当被切管材(57)的直径较大时或对行星式切管机的生产率要求较高时，该行星式切管机可以设计成图2(b)和2(c)所示的双刀对置配置和三刀均布配置方案，还可以采用多刀配置方案。采用两个以上的刀盘配置方案时，要保证在进给终了位置上几个盘状刀具之间不发生相互干涉现象。
盘状刀具绕被切管中心线的周转由直流电动机(37)经联轴器(38)、传动减速器(39)、联轴器(40)与传动轴(41)相联，传动轴(41)用轴承(42)和(43)支承于机架(59)上，在传动轴(41)上用键(图中未示出)固装着齿轮(44)，它与用键(图中未示出)固定在空心套筒轴架(10)上的齿轮(45)相啮合，空心套筒轴架(10)的一端用轴承(46)装在机架(59)上，另一端经轴承(36)、内外齿齿圈(33)和轴承(34)和(35)装在机架(59)上，在直流电动机(37)的驱动下，空心套筒轴架(10)实现回转，并通过轴承(20)和(21)、偏心套筒齿轮轴(19)、轴承(17)和(18)使齿轮轴(16)与空心套筒轴架(10)一起回转，从而实现盘状刀具(22)的周向转动以切断管材(57)。
在行星式切管机切断管材的过程中，管材(57)始终被定位夹持器(图中未示出)卡住不动，直至被完全切断。
在盘状刀具(22)的自转、进给(即径向运动)和周转运动所构成的复合运动中，对盘状刀具的进给或回退运动要求按图3所示的方式进行调速，该调速过程通过脉冲发生器控制偏心套筒齿轮轴(19)的转角φ来实现，图3表明，在盘状刀具不作进给或回退运动时，n25和n37之间保持一个差值Δn＝n25－n37。在盘状刀具(22)作进给或回退运动时，进给直流电动机(25)应按n25曲线进行调速，在t1时间段以角加速度ε(＋)升速，偏心套筒齿轮轴(19)相对地转过90°，然后在t2时间段以角加速度ε(－)减速，偏心套筒齿轮轴(19)继续转过90°并达到进给终了位置，此后直流电动机(25)和(37)又按公式1关系运行直至切断管材(57)。管材(57)被切断后在时间段t3和t4内，直流电动机(25)按与上述进给相同的调速方式，使偏心套筒齿轮轴(19)继续相对其自身轴转动，转过两个90°，这样盘状刀具(22)便回退到终了位置，等待切断下一根管材。图中t1、t3时间段表示偏心套筒齿轮轴(19)升速转动所需的时间，t2、t4时间段表示偏心套筒齿轮轴(19)减速转动所需的时间，T表示盘状刀具(22)的切断工作周期。
当行星式切管机切断热管材时需向隔热水冷套通入冷却水。图4为隔热水冷套的纵向剖面图，冷却水由进水管(54)进入，经环形主给水管(60)、再经6个给水支管(61)均匀地分布于隔热水冷套腔体内，水按箭头所示方向流动，充满隔热水冷套腔体(51)，吸热升温后由出水管(55)排出。
权利要求
1.一种用于切断管材的行星式切管机，具有盘状刀具自转机构、盘状刀具周向转动机构、盘状刀具径向运动机构、通过轴承(46)、(36)、内外齿齿圈(33)及轴承(34)、(35)支承于机架(59)上的空心套筒轴架(10)、安装于齿轮轴(16)上的盘状刀具(22)，其特征是在空心套筒轴架(10)与被切管材间安装有隔热水冷套(51)，在直流电机出轴的减速器(27)和(39)上联接有脉冲发生器(50)和(48)。
2.根据权利要求
1所述的行星式切管机，其特征是至少有一套盘状刀具自转机构，它包括设置于机架外部的电机(1)、联轴器(2)、传动减速器(3)、联轴器(4)及通过轴承(5)(6)支承于机架(59)上的传动轴(63)、用键固定于传动轴(63)上的齿轮(7)、与齿轮(7)啮合的并通过轴承(9)套装在空心套筒轴架(10)上的双联齿轮(8)、与双联齿轮(8)的从动侧齿轮相啮合的齿轮(11)、用轴承(13)(14)装在空心套筒轴架(10)上的传动轴(12)、用键固定于传动轴(12)两端的齿轮(11)(15)、装于偏心套筒齿轮轴(19)的偏心孔内的齿轮轴(16)。
3.根据权利要求
1所述的行星式切管机，其特征是盘状刀具周向转动机构包括设置于机架(59)外部的直流电动机(37)、联轴器(38)、传动减速器(39)、联轴器(40)、用轴承(42)(43)支承于机架(59)上的传动轴(41)、用键固装于传动轴(41)上的齿轮(44)、用键固装于空心套筒轴架(10)上并与齿轮(44)啮合的齿轮(45)、将齿轮(45)装于机架(59)上的轴承(46)、装于空心套筒轴架(10)与齿轮(33)之间的轴承(36)。
4.根据权利要求
1所述的行星式切管机，其特征是盘状刀具径向运动机构包括设置于机架(59)外部的直流电动机(25)、联轴器(26)、传动减速器(27)、联轴器(28)、用轴承(30)(31)支承于机架(59)上的传动轴(29)、用键固定于传动轴(29)上的齿轮(32)、用轴承(34)(35)固定在机架(59)上并通过外齿圈与齿轮(32)啮合的内外齿齿圈(33)、用轴承(20)(21)及套盖(24)支承于空心套筒轴架(10)上的偏心套筒齿轮轴(19)、装于偏心套筒齿轮轴(19)的偏心孔中的齿轮轴(16)。
5.根据权利要求
1所述的行星式切管机，其特征是隔热水冷套为一环形夹套，一端通过轴承(52)支承于空心套筒轴架(10)上，另一端通过螺钉孔(62)用螺栓(53)固定于机架(59)上，由出水管(55)、进水管(54)、给水支管(61)、环形主给水管(60)、水冷套腔体(51)组成，至少有一个进水管和一个出水管，出水管位于隔热水冷套两个环形端板的适当位置，至少有一个给水支管，给水支管可以插入到水冷套腔体中去，距另一端环形端板一定距离。
专利摘要
一种专用于切断管材的装置，特别是可与热轧管机配套用于在线生产的行星式切管机。该机由于采用了适宜高速切断的盘状刀具以及全齿轮传动方式，并安装有脉冲发生器，隔热水冷套，因此与现有行星式切管机相比具有生产率高、适用于在线生产，可以连续地切断热管材，且能根据被切管材的材质、壁厚等的不同灵活地调节进、退刀，节省有色金属，适于切断大、中管径之管材等优点。
文档编号B26D3/16GK86206315SQ86206315
公开日1987年7月29日 申请日期1986年8月30日
发明者邵佐田 申请人:北方工业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan