专利名称：微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种管材端面弧口的切割技术，具体地说，是涉及一种微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置及其控制方法。
背景技术：
管材是一种十分常见的器材，常用于各种传输领域中。由于传输线路的要求，在很多情况下都需要τ型或R型接头来实现管材的连接，而在制作T型或R型管材时，便需要在管材端面切割出各种形状的弧口，以及对管材进行凹形掏孔，通过带弧口端面的管材与凹形掏孔的管材组合，来形成T型或R型接头。目前，管材端面弧口的加工方法一般为手工磨制、冲模冲压，这些加工方法主要存在以下缺点(1)手工磨制精度差、效率低，需要操作者有熟练的操作技术；(2)冲模冲压需要对不同型号管材的弧口定制冲模，无法加工非直角类的弧口，而且加工设备体积庞大，不利于外出作业；(3)以上两种方法均无法对合金钢材料加工。由此可见，现有的管材端面弧口的加工方法并不利于管材的焊接施工，还有待于进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，实现不同型号管材、不同形状的端面弧口的自动切割，以提高切割精度和切割效率，降低切割的技术要求。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，包括底座和压台，所述底座上安装有管材驱动机构和管材定位机构，而压台通过支撑柱安装于底座上方，其上安装有切割驱动机构和切割机构，同时，还设置有分别与所述管材驱动机构、切割驱动机构和切割机构连接的微电脑控制系统。进一步地，所述管材驱动机构包括安装于底座上的第一步进电机，和与该第一步进电机连接的传动装置，该传动装置与管材定位机构连接。其中，所述传动装置包括一个与第一步进电机连接的变速齿轮，和两个分别与该变速齿轮啮合的传动齿轮，且该两个传动齿轮分别与管材定位机构轴连接。再进一步地，所述管材定位机构包括两根位于同一水平面内并分别通过轴承座安装于底座上的下滚轴，和一根通过轴承座安装于压台底面的上滚轴，所述的两个传动齿轮分别连接一根下滚轴。并且，所述两根下滚轴和一根上滚轴成锐角三角形设置。更进一步地，所述切割驱动机构包括安装于压台上的第二步进电机和直线光轴， 以及位于所述直线光轴上并通过齿条与第二步进电机连接的水平滑台，所述切割机构安装于该水平滑台的端部。而所述切割机构包括带切割头和控制开关的切割机，安装于该切割头上的调节螺栓，以及安装于水平滑台上并通过复位弹簧与所述切割头连接的电磁铁；所述切割头通过轴芯安装于水平滑台的端部。所述微电脑控制系统包括微处理器，分别与该微处理器连接的电源、驱动电路、显示器和键盘；所述驱动电路还分别与第一步进电机、第二步进电机、电磁铁和切割机的控制开关连接。在上述硬件设备的基础上，本发明还提供了上述微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的控制方法，包括以下步骤(1)完成开始切割前的准备工作；(2)对待切割的管材进行定位；(3)向微处理器中输入待切割管材的弧口参数；(4)微处理器控制复位弹簧复位，以及切割机、第一步进电机、第二步进电机的开启，并控制切割过程直到切割完成；(5)切割完成后，微处理器控制切割机、第一步进电机和第二步进电机停止工作， 电磁铁通电，使复位弹簧收缩，带动切割头的下端偏离管材，取下管材即可。所述步骤(1)的具体过程为首先由微处理器进行初始化，然后对切割头进行粗调，最后将电磁铁所在电路导通，使复位弹簧收缩，带动切割头的下端偏离管材。本发明的设计原理在于利用管材定位机构对待切割的管材进行定位，由管材驱动机构控制管材的转动，再利用切割驱动机构带动切割头的滑动，最终由电脑控制切割机及其他各个机构的动力装置配合工作，实现对管材端面弧口的切割。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1.本发明原理简单，操作方便，操作者只需要按键输入操作即可，对其技术能力要求不高；2.本发明利用成锐角三角形设置的三根滚轴在实现管材定位的同时，还利用第一步进电机提供动力实现了管材的转动，既简化了切割装置的结构，又保证了切割施工的顺利进行，一举两得；3.本发明采用微电脑控制，不仅可切割任意型号的管材与任意角度的端面弧口， 具有很高的切割能力，而且大大提高了切割效率；4.本发明采用数控方式，无须模具，只需要通过键盘输入数据，即可实现一键式切割作业，操作十分简便；同时，显示屏显示数据，可提供非常直观的控制效果；5.本发明采用步进电机作为驱动电机，配合微电脑的控制，使切割头勻速运动，从而有效地提高了切割精度，保证了管材端面弧口的质量；6.本发明采用等离子切割，切口平整、光洁、不留残渣痕迹，可在碳钢、工具钢、合金钢、不锈钢、铜、铝等材料的管材进行切割作业，而且大大降低了切割成本；7.本发明可根据管材的不同而选择不同的切割头，如气割枪、激光切割枪等等，十分灵活；8.本发明的整机重量轻，便于移动，可用于外出作业；9.本发明可切割管材的平面端口、斜面端口，甚至对管材进行掏孔，具有十分广泛的应用前景。
图1为本发明中微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的主视图。图2为本发明中微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的左视图。图3为本发明中微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的右视图。图4为本发明中微电脑控制系统的系统框图。图5为本发明中微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的控制方法的流程示意图。上述附图中，附图标记对应的名称如下1-底座，2-压台，3-支撑柱，4-第一步进电机，5-变速齿轮，6_传动齿轮，7_轴承座，8-下滚轴，9-上滚轴，10-第二步进电机，11-直线光轴，12-齿条，13-水平滑台，14-切割头，15-调节螺栓，16-电磁铁，17-轴芯，18-管材。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例如图1 图4所示，微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，主要包括底座1和压台2，其中，所述底座1上安装有管材定位机构和管材驱动机构，而压台2通过支撑柱3固定于底座1上方，其上安装有切割机构和切割驱动机构，同时，还设置有分别与所述管材驱动机构和切割驱动机构连接的微电脑控制系统。下面分别对上述结构进行详细描述。一.管材定位机构和管材驱动机构管材定位机构的功能在于对待切割管材进行定位，以便于切割机构进行切割。管材定位机构由两根下滚轴8和一根上滚轴9构成。其中，两根下滚轴8位于同一水平面内，并分别通过轴承座7安装于底座1上；而上滚轴9通过轴承座7安装于压台2 的底面上，与两根下滚轴8成锐角三角形设置。在工作时，只需要将管材18置于两个下滚轴8上，然后将压台2下放，压住管材18，即可实现对管材的定位。两根下滚轴8与一根上滚轴9的最佳设置方式为成等腰三角形设置。管材驱动机构的功能在于为管材提供驱动力，使待切割管材按照一定的速度转动，从而使在管材端面上切割出弧口成为可能。管材驱动机构整体安装于底座1上，主要包括第一步进电机4和传动装置。其中， 传动装置包括一个与第一步进电机4连接的变速齿轮5，和两个分别与该变速齿轮5啮合的传动齿轮6，且该两个传动齿轮6分别与一根下滚轴8连接，以带动两根下滚轴8转动，而下滚轴8的转动必然带动置于其上的管材18转动。二.切割驱动机构和切割机构切割驱动机构的功能在于为切割头提供驱动力，并带动切割头进行水平滑动。切割驱动机构整体安装于压台上，包括第二步进电机10、直线光轴11，以及位于该直线光轴11上并通过齿条12与第二步进电机10连接的水平滑台13。切割机构包括带切割头14和控制开关的切割机，安装于该切割头14上的调节螺栓15，以及安装于水平滑台 13上并通过复位弹簧与所述切割头连接的电磁铁16 ；所述切割头14通过轴芯17安装于水平滑台13的端部。三.微电脑控制系统微电脑控制系统的功能在于对整个切割装置及切割过程进行自动控制，以实现管材端面弧口的切割。微电脑控制系统主要包括内置有切割控制程序的微处理器，以及分别与该微处理器连接的电源、驱动电路、显示器和键盘；所述驱动电路还分别与第一步进电机4、第二步进电机10、电磁铁16和切割机的控制开关连接。如图4所示，驱动电路主要是由NPN晶体管、PNP晶体管和电阻组成，通过这三种元器件的组合，分别实现对第一步进电机、第二步进电机、切割机的控制开关和电磁铁的电路通断进行控制，以驱动其开启或关闭。当电源接通之后，在微处理器的控制下，第一步进电机4、第二步进电机10、电磁铁16和切割机开始初始化，完成进入工作前的准备。之后，由微处理器根据管材的型号和需要切割的弧口参数完成切割工作。如图5所示，本发明具体的工作过程如下(1)完成开始切割前的准备工作在开始切割之前，首先进行系统初始化，然后将管材18置于两根下滚轴8上，再放下压台2，对切割头14的位置进行粗调，使切割头14与管材18对齐，最后接通电源，使电磁铁16吸合，复位弹簧收缩，进而使与复位弹簧连接的切割头14发生动作，其下端偏离管材 18，准备工作完成。(2)对管材进行定位调整压台2，使安装于压台2底面的上滚轴9与管材18接触，并和两根下滚轴8 一起，共同实现对管材18的定位。(3)输入待切割管材的弧口参数通过键盘向微处理器中输入管材18端面需要切割出的弧口参数。弧口参数具体是指管材型号、角度以及切割类型，如弧口、端口、掏孔等。在上述数据输入微处理器之后， 显示屏上将实时地显示出所有数据，以便操作人员核查。(4)运行微处理器的控制程序并完成弧口切割首先，微处理器控制电磁铁16所在电路断开，使电磁铁16复位，复位弹簧回复初始状态，切割头14与管材18对齐并接触；然后由微处理器控制切割机、第一步进电机4和第二步进电机10同时开启，使三者开始工作。其中，第一步进电机4转动，带动变速齿轮5 和传动齿轮6转动，进而使两根下滚轴8转动，导致下滚轴8上的管材18做旋转运动；第二步进电机10转动，并通过齿条12带动水平滑台13沿直线光轴11在水平方向上移动，导致安装于水平滑台13上的切割头14开始在水平方向上移动；在管材18旋转与切割头14水平移动的同时，切割机控制切割头14对管材18的端面进行切割，三者配合，当管材18旋转一周时，管材端面弧口的切割工作完成。在完成切割工作之后，微处理器控制切割机、第一步进电机4、第二步进电机10断电停止工作，电磁铁16所在电路导通，电磁铁16吸合，复位弹簧收缩，使切割头14的下端偏离管材；取下管材18，准备下一次切割。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
权利要求
1.微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，包括底座(1)和压台O)，所述底座(1)上安装有管材驱动机构和管材定位机构，而压台(2)通过支撑柱(3)安装于底座(1)上方，其上安装有切割驱动机构和切割机构，同时，还设置有分别与所述管材驱动机构、切割驱动机构和切割机构连接的微电脑控制系统。
2.根据权利要求1所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述管材驱动机构包括安装于底座(1)上的第一步进电机，和与该第一步进电机(4)连接的传动装置，该传动装置与管材定位机构连接。
3.根据权利要求2所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述传动装置包括一个与第一步进电机(4)连接的变速齿轮(5)，和两个分别与该变速齿轮(5) 啮合的传动齿轮(6)，且该两个传动齿轮(6)分别与管材定位机构轴连接。
4.根据权利要求3所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述管材定位机构包括两根位于同一水平面内并分别通过轴承座(7)安装于底座(1)上的下滚轴(8)，和一根通过轴承座(7)安装于压台( 底面的上滚轴(9)，所述的两个传动齿轮(6) 分别连接一根下滚轴(8)。
5.根据权利要求4所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述两根下滚轴(8)和一根上滚轴(9)成锐角三角形设置。
6.根据权利要求4或5所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述切割驱动机构包括安装于压台(2)上的第二步进电机(10)和直线光轴(11)，以及位于所述直线光轴(11)上并通过齿条(12)与第二步进电机(10)连接的水平滑台(13)，所述切割机构安装于该水平滑台(13)的端部。
7.根据权利要求6所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述切割机构包括带切割头(14)和控制开关的切割机，安装于该切割头(14)上的调节螺栓 (15)，以及安装于水平滑台(13)上并通过复位弹簧与所述切割头(14)连接的电磁铁(16)； 所述切割头(14)通过轴芯(17)安装于水平滑台(13)的端部。
8.根据权利要求7所述的微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，其特征在于，所述微电脑控制系统包括微处理器，分别与该微处理器连接的电源、驱动电路、显示器和键盘； 所述驱动电路还分别与第一步进电机G)、第二步进电机(10)、电磁铁(16)和切割机的控制开关连接。
9.一种微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤(1)完成开始切割前的准备工作；(2)对待切割的管材进行定位；(3)向微处理器中输入待切割管材的弧口参数；(4)微处理器控制复位弹簧复位，以及切割机、第一步进电机、第二步进电机的开启，并控制切割过程直到切割完成；(5)切割完成后，微处理器控制切割机、第一步进电机和第二步进电机停止工作，电磁铁通电，使复位弹簧收缩，带动切割头的下端偏离管材，取下管材即可。
10.根据权利要求9所述的一种微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置的控制方法， 其特征在于，所述步骤(1)的具体过程为首先由微处理器进行初始化，然后对切割头进行粗调，最后将电磁铁所在电路导通，使复位弹簧收缩，带动切割头的下端偏离管材。
全文摘要
本发明公开了一种微电脑控制圆形管材端面弧口切割装置，属于管材切割技术，主要解决了现有技术中切割效率低、精度差等问题。该管材端面弧口切割装置，包括底座和压台，所述底座上安装有管材驱动机构和管材定位机构，而压台通过支撑柱安装于底座上方，其上安装有切割驱动机构和切割机构，同时，还设置有分别与所述管材驱动机构、切割驱动机构和切割机构连接的微电脑控制系统。本发明还公开了该切割装置的控制方法，通过切割装置与其控制方法相配合，实现了不同材料的管材端面弧口的切割，并提高了切割效率和切割精度。
文档编号B23K37/00GK102267026SQ201110172469
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者付文华 申请人:付文华