专利名称：一种钢管切割机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床技术领域，特别涉及一种钢管切割机床。
背景技术：
钢管在生产线上轧制完毕后，其两个端头由于轧制时的挤压变形是不规则的，此时必须将钢管两头不规则的部分锯掉，才能使其成为合格产品出厂。在现有技术中，锯切钢管主要可用三种方法带锯床，大型圆锯床和大型沙轮切割机。带锯床虽然锯切成本较低，但由于带锯条的柔韧性很容易将断面锯偏，再加上其速度太慢，不适合钢管生产线快节奏的工作。 而圆锯床和沙轮切割机的锯切速度较快，能适合钢管生产线快节奏的工作，但是，要将钢管切断，其圆锯片或沙轮的直径必须是钢管直径的三倍(见图2，钢管4、锯片5和锯片转轴6)。所以现在钢管生产线大都是采用大型圆锯床和大型沙轮切割机。虽然大型圆锯床的切割速度很快，但其设备的价格也相当高。而且由于其锯片直径较大(100(Tl500mm)，为保证其锯片的強度和刚度，其锯片厚度也较厚，均在左右。而生产线上都是连续高強度的工作，为了保证锯片的锯齿的刃部不崩裂，大型圆锯片的锯齿刃部均为负前角(即钝角)。因此，其锯切过程中的震动以及能源损耗和材料损耗都相当大。另外两个不足之处是其切割断面的精度和光洁度较低，切割噪音及对周边环境的污染也很大。大型沙轮切割机的不足之处与大型圆锯床一祥，而且其锯切时产生的噪音和灰尘更大。因此，如何提供ー种新型的切割机床来弥补上面几种切割方式的不足，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种钢管切割机床，既能提高钢管的切割速度，降低切割过程中的震动、以及材料损耗和能源损耗，还能提高切割断面的精度和光洁度。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种钢管切割机床，用于大、中口径的钢管的切割，包括用于驱动锯片旋转并沿径向进给切割钢管的切割机构，还包括用于驱动钢管以低于所述锯片转速的速度绕自己的轴线转动的主轴转动机构，所述主轴转动机构包括轴承座；两个同轴设置在所述轴承座上，用于安装六爪自动定心式卡盘的滑动轴承，两个所述六爪自动定心式卡盘分别相对安装在两个所述滑动轴承上，且可绕所述滑动轴承的轴线同步转动，所述六爪自动定心式卡盘用于夹紧所述钢管并带动其转动；6个分别用于控制所述六爪自动定心式卡盘的卡盘爪夹紫-松开的锥形齿轮，所述锥形齿轮等角度装在在所述六爪自动定心式卡盘的外圆周面上；分别共轴线安装在两个所述六爪自动定心式卡盘上的两个大齿轮；安装在所述轴承座的同一根小齿轮轴上，且分别与两个所述大齿轮啮合的两个小齿轮；用于带动两个所述六爪自动定心式卡盘转动的主轴转动伺服电机，所述主轴转动伺服电机通过同步带轮减速传递，用于驱动所述小齿轮轴旋转，再依次带动所述小齿轮和所述大齿轮，最終驱动两个所述六爪自动定心式卡盘同步转动。优选的，所述轴承座上设置有两套卡盘夹紫-松开装 置，分别用于控制两个所述六爪自动定心式卡盘的夹紧-松开动作，所述卡盘夹紧-松开装置包括固定在所述轴承座上的安装底板；安装在所述安装底板上的底座；安装在所述底座上的升降油缸；连接于所述升降油缸的升降活塞上的滑板，所述滑板与所述底座滑动配合；垂直安装在所述滑板上的液压马达；固定在所述液压马达的输出轴上的六角头扳手，用于同所述锥形齿轮上的六角槽配合，通过正转或反转插入所述锥形齿轮的六角槽内的所述六角头扳，来控制所述六爪自动定心式卡盘的夹紧或松开动作；分别用于检测所述滑板的上、下两个极限位置的上位检测开关和下位检测开关，分别对应于所述六角头扳手完全抽出或插入所述锥形齿轮的六角槽的位置，并将此位置检测信号反馈到程序控制器PLC，检测信号经PLC处理后，再由PLC发出控制信号，分别控制所述升降油缸和所述液压马达，所述液压马达带动所述六角头扳手转动，以控制所述六爪自动定心式卡盘的夹紧或松开动作。优选的，还包括连接在液压回路中的比例减压阀；通过人机界面HMI输入的工作參数，再由程序控制器PLC计算后发出模拟控制信号给比例减压阀，调整和控制所述比例减压阀的出口压力，即所述液压马达的进ロ压力，从而能方便的控制所述液压马达的输出转矩，进而控制和调整所述六爪自动定心式卡盘对所述钢管的夹压力，实现对不同壁厚的所述钢管施加不同的夹压力。优选的，还包括用于带动所述钢管上下移动的主轴升降机构，所述主轴升降机构包括用于固定安装在钢管切割机床的床身上的垂直导轨座，所述垂直导轨座具有与所述主轴转动机构的所述轴承座滑动配合的垂直升降导轨；主轴升降丝杆螺母副，所述主轴升降丝杆螺母副的丝杆的一端连接于所述主轴转动机构的所述轴承座；设置在所述垂直导轨座上的主轴升降伺服电机，所述主轴升降伺服电机通过主轴升降同步带轮減速传递后，再驱动所述主轴升降丝杆螺母副的螺母转动，再由主轴升降丝杆螺母副的丝杆带动所述轴承座沿所述垂直升降导轨上下移动。优选的，还包括两个用于配合所述主轴升降机构将所述钢管准确的水平抬高一段距离，并承受所述钢管主要重量的托料机构，所述托料机构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；两个与输送辊道平行并安装在所述托料架抬升框内，用于同所述主轴升降机构配合将所述钢管水平抬升，并允许所述钢管在其上滚动的托料架辊子。优选的，所述切割机构的水平进给机构包括用于固定安装在钢管切割机床的床身上的水平进给导轨座；设置在所述水平进给导轨座上，与其可沿水平方向滑动配合的水平滑板；安装在所述水平进给导轨座内腔的进给伺服电机，所述进给伺服电机通过同步带轮减速传递，驱动进给滚珠丝杆，再由所述进给滚珠丝杆的丝杆螺母带动所述水平滑板水平移动。 优选的，所述切割机构的锯片转动机构包括安装在所述水平滑板的上端面的主电机；安装在所述水平滑板的上端面的減速箱，所述锯片安装在所述减速箱的输出轴上；与所述主电机的输出轴相连的小皮带轮；与所述减速箱的输入轴相连的大皮带轮；所述主电机通过所述小皮带轮减速传递带动所述大皮带轮，再驱动所述减速箱，最后驱动所述锯片转动。优选的，还包括用于对所述锯片和所述钢管进行冷却的锯切冷却系统，以及用于收集和排出锯屑的排屑机。优选的，用于控制整个钢管切割机床运行的电气控制系统包括电器柜；操作台；程序控制器PLC ；人机界面HMI;变频器BPI、BP2;伺服驱动器QD1、QD2、QD3 ；比例减压阀BLF。从上述的技术方案可以看出，本发明提供的钢管切割机床，采用锯片和钢管同时沿轴线转动的切割方式，即在锯片高速旋转并沿钢管的径向切割钢管的同时，钢管则以较低的速度绕自己的轴线转动，因此，锯片实际上是沿着钢管的外圆周向轴心切割。这样锯片只要切到钢管的内壁就能将钢管切断，锯片对钢管的切割深度，理论上只需等于钢管的壁厚。与采用现有技术的切割方式相比，其进给距离大大缩短，这样ー来，不但提高了切割速度，而且锯片的直径也不需很大，且锯片厚度也较薄，其切割断面的精度和光洁度也有较大幅度提高。同时，该钢管切割机床的能源损耗和材料损耗也大幅度降低，符合当前环保低碳的产业要求。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的锯切示意图；图2为现有技术中的圆锯床的锯切示意图；图3为本发明实施例提供的切割机床的整体装配图；图4为本发明实施例提供的切割机床的整体装配图；图5为本发明实施例提供的切割机床的整体装配图；图6为本发明实施例提供的切割机床其主轴转动机构的结构示意图； 图7为本发明实施例提供的切割机床其卡盘夹紧-松开装置的装配图；图8为本发明实施例提供的切割机床其卡盘夹紧-松开装置的结构示意图；图9为本发明实施例提供的切割机床其主轴升降机构的结构示意图；图10为本发明实施例提供的切割机床其托料架的结构示意图；图11为本发明实施例提供的切割机床其切割机构的右视图；图12为本发明实施例提供的切割机床其切割机构的左视图；图13为本发明实施例提供的切割机床其抬升辊道的结构示意图；图14为本发明实施例提供的切割机床其电器柜的结构示意图；图15为本发明实施例提供的切割机床其操作台的结构示意图；图16为本发明实施例提供的切割机床其电控单线原理图。
具体实施例方式本发明公开了ー种钢管切割机床，用以提高钢管的切割速度和切割效率，降低切割过程中的材料损耗和能源损耗。图I为本发明实施例提供的锯切示意图；图3、图4和图5为本发明实施例提供的切割机床的整体装配图。下面将结合本发明实施例中的附图，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做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。本发明实施例提供的钢管切割机床，用于大、中口径的钢管I的切割，包括用于驱动锯片2旋转并沿径向进给切割钢管I的切割机构。在这里切割机构的刀具可以为圆锯，也可以为带锯或者沙轮切割机等。请參阅图1，下面将以切割机构的刀具为圆锯为例来进行介绍。该钢管切割机床的核心发明点在于还包括用于带动钢管I转动的主轴转动机构11，主轴转动机构11包括轴承座110，用于在其上面安装其他相关零部件；两个同轴设置在轴承座110上，用于安装六爪自动定心式卡盘112的滑动轴承111，两个六爪自动定心式卡盘112分别相对安装在两个滑动轴承111上，且可绕滑动轴承111的轴线同步转动，六爪自动定心式卡盘112用于夹紧钢管I并带动其转动，该六爪自动定心式卡盘112是空心的，其内径即为钢管I的最大直径，钢管I可从其两端插入，切割机构的锯片2可从两个六爪自动定心式卡盘112的中间空档切入,这种六爪自动定心式卡盘112具有6个卡盘爪114，夹压点较多，可以尽可能避免钢管的变形，保护薄壁的钢管；；主轴转动机构11之所以用两个六爪自动定心式卡盘112，主要是保证在钢管I被锯断后，其两部分仍然保持相対的位置不变，且同步转动，保证锯片能安全地退出切缝6个分别用于控制六爪自动定心式卡盘112的卡盘爪114夹紫-松开的锥形齿轮113，锥形齿轮113等角度装在在六爪自动定心式卡盘112的外圆周面上；用ー个锥形齿轮113就能正常工作，之所多装，是为了应付锥形齿轮113的工作磨损而备用的，因为锥形齿轮113相对六爪自动定心式卡盘内112的齿轮盘磨损较快,且磨损后更换较麻烦；分别共轴线安装在两个六爪自动定心式卡盘112上的两个大齿轮115 ； 安装在轴承座110的同一根小齿轮轴117上，且分别与两个大齿轮115啮合的两个小齿轮116 ；用于带动两个六爪自动定心式卡盘112转动的主轴转动伺服电机119，主轴转动伺服电机119通过同步带轮118減速传递，用于驱动小齿轮轴117旋转，再依次带动小齿轮116和大齿轮115，最终驱动两个六爪自动定心式卡盘112同步转动。与现有技术相比，本发明提供的钢管切割机床，采用锯片和钢管同时沿轴线转动的切割方式，即在锯片高速旋转并沿钢管的径向切割钢管的同时，钢管则以较低的速度绕自己的轴线转动(见图1，钢管I、锯片2和锯片转轴3)，因此，锯片实际上是沿着钢管的外圆周向轴心切割。这样锯片只要切到钢管的内壁就能将钢管切断，锯片对钢管的切割深度，理论上只需等于钢管的壁厚。与采用现有技术的切割方式(见图2，钢管4、锯片5和锯片转轴6)相比，其进给距离大大缩短，这样ー来，不但提高了切割速度，而且锯片的直径也不需很大，且锯片厚度也较薄，其切割断面的精度和光洁度也有较大幅度提高。同时，该钢管切割机床的能源损耗和材料损耗也大幅度降低，符合当前环保低碳的产业要求。通常，可以通过人工使用扳手来对六爪自动定心式卡盘112进行调节。为了提高机床的自动化程度，降低工人的劳动强度，如图6所示，本发明实施例提供的钢管切割机床，其主轴转动机构11的轴承座110上设置有左右两套卡盘夹紫-松开装置12，分别用于控制左右两个六爪自动定心式卡盘112的夹紧和松开动作。请參阅图7，该卡盘夹紫-松开装置12包括用于固定在轴承座110上的安装底板120 ；安装在安装底板120上的底座121，其上有与滑板124滑动配合的矩形导轨槽；安装在底座121上的升降油缸122，其升降活塞123连接滑板124，滑板124上具有矩形导轨，由升降活塞123带动，可以沿底座121的垂直面的矩形导轨槽上下移动；垂直安装在滑板124上的液压马达125，由滑板124带动上下移动，其输出轴沿竖直方向；固定在液压马达125的输出轴上的六角头扳手126,随输出轴转动,用于同六爪自动定心式卡盘112的锥形齿轮113的六角槽配合,通过正转或反转插入锥形齿轮113的六角槽内的六角头扳126，来控制六爪自动定心式卡盘112的夹紧或者松开动作；分别用于检测滑板124的上、下两个极限位置的上位检测开关127和下位检测开关128，分别对应于六角头扳手126完全插入或抽出六角槽的位置，并将此位置检测信号反馈到程序控制器PLC，检测信号经PLC处理后，再由程序控制器发出相应的控制信号，分别控制升降油缸122和液压马达125，液压马达125带动六角头扳手126，来控制六爪自动定心式卡盘112的夹紧或松开动作。在此，该装置充分利用液压马达125的性能和特点(低转速、大扭矩)，直接驱动六爪自动定心式卡盘112上的锥形齿轮113，实现对钢管I的夹紧及松开的操作，过程简单方便。为了进一步优化上述的技术方案，本发明实施例提供的钢管切割机床，还包括连接在液压回路中的比例减压阀，它先通过人机界面HMI输入的工作參数如钢管的直径、钢管的壁厚，经程序控制器PLC计算后，再由程序控制器的模拟量输出接ロ发出(TlOV的模拟控制信号，来调整和控制比例减压阀的出口压力，即液压马达125的进ロ压力，从而能方便的控制液压马达125的输出转矩，进而控制和调整六爪自动定心式卡盘112对钢管I的夹压力，实现对不同壁厚的钢管I施加不同的夹压力。作为优选，本发明实施例提供的切割机床，还包括固定安装在床身130上，用于带动钢管I上下移动的主轴升降机构13，如图8所示，该主轴升降机构包括 用于固定在床身130上的垂直导轨座131，该垂直导轨座131具有与主轴转动机构11的轴承座Iio滑动配合的垂直升降导轨132，轴承座110上的导轨面与垂直导轨座131的垂直升降导轨132配合，可以上下运动；主轴升降丝杆螺母副135，主轴升降丝杆螺母副135的丝杆的一端连接于主轴转动机构11的轴承座110 ；设置在垂直导轨座131上的主轴升降伺服电机133，主轴升降伺服电机133通过主轴升降同步带轮134減速传递后，再驱动主轴升降丝杆螺母副135的螺母转动，然后由主轴升降丝杆螺母副135的丝杆带动所述轴承座110沿垂直升降导轨132上下移动。主轴升降机构13之所以采用主轴升降伺服电机133驱动，主要是为了保证能准确的控制主轴转动机构11其转动轴线的上下位置。其原因有ニ (I).由于生产线的输送辊道面的高低是固定的，而通过输送辊道面上的钢管I的直径是不同的，不同直径的钢管I的轴线的高低也是不同的。而采用主轴升降伺服电机133能准确的保证六爪自动定心式卡盘112在夹压时其轴线与钢管I的轴线重合，使六爪自动定心式卡盘112在夹压钢管I时的位置高度最为合理。(2).切割前要将钢管I抬升并脱离输送辊道面，而托料机构14的抬升是由油缸驱动的，上升的距离是固定的，而采用主轴升降伺服电机133能准确地保证钢管I抬升后，其轴线是水平的，且与六爪自动定心式卡盘112的轴线重合。为了减小主轴转动机构13的受力，本发明实施例提供的切割机床，还两个用于配合主轴升降机构13将钢管I准确的水平抬高一段距离，并承受钢管I主要重量的托料机构14，该托料机构14 (见图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 ；两个与输送辊道平行并安装在托料架抬升框142内，用于同主轴升降机构13配合将钢管I水平抬升，并允许钢管在其上滚动的托料架辊子143。该托料机构14的作用是在锯切前，与主轴升降机构13配合，将钢管I水平抬起，当六爪自动定心式卡盘112带动钢管I旋转时，保证钢管I不与生产线上的输送辊道接触，并允许钢管I在托料架辊子143上滚动的。另外，根据钢管I的长度，适当选择托料机构14的安装位置，使其托料机构14承受钢管I主要重量，减小主轴转动机构11及其卡盘112的受力。本发明实施例提供的钢管切割机床，切割机构的水平进给机构15 (见图10)包括用于固定安装在床身130上的水平进给导轨座150，水平进给导轨座150上具有与水平滑板160滑动配合的水平进给导轨；设置在水平进给导轨座150上，与其可沿水平方向滑动配合的水平滑板160 ；安装在水平进给导轨座150内腔的进给伺服电机151，进给伺服电机151通过同步带轮152減速传递，驱动进给滚珠丝杆153，再由进给滚珠丝杆153的丝杆螺母带动水平滑板160水平移动。水平进给机构15之所以采用伺服电机151驱动，其一是为了能方便的实现锯片2的エ况转换，即锯片2的快速前进、工作进给、快速后退之间的转换。其ニ是为了能精确的控制锯片2运动时的位置和速度。本发明实施例提供的切割机床，还包括固定安装在水平滑板160上，用于驱动锯片2旋转的锯片转动机构16，锯片转动机构(见图11)包括安装在水平滑板160上端面的主电机161，主电机161采用变频器驱动，由变频器BPl驱动，能方便简洁的调整锯片2的切割转速；安装在水平滑板160上端面的减速箱165，锯片2安装在减速箱165的输出轴上；与主电机161的输出轴相连的小皮带轮162 ；与减速箱165的输入轴相连的大皮带轮164 ；所述主电机161通过小带轮162减速传递带动大皮带轮164,再驱动所述减速箱165，最后驱动锯片2转动。作为优选，本发明实施例提供的钢管切割机床，(考虑到安装锯片2的減速箱输出轴的轴承直径及卡盘112的外径的影响)锯片2的直径一般为可采用25(T500mm，锯片2厚度一般为I. 5^3mm,由于锯片2直径较小，转速较高，锯齿的刃部也采用正前角(即锐角)。这样ー来其切割功率大大降低，比如切割直径300_的钢管，原来的大型圆锯床其锯片驱动电机的功率在75 132kw，而在本发明实施例提供的钢管切割机床上锯片驱动电机的功率只需llkw。其能源损耗和材料损耗也大幅度降低。由于锯齿采用正前角，其切割断面的精度和光洁度也有较大幅度提高。为了进一步优化上述的技术方案，本发明实施例提供的钢管切割机床，还包括用于对锯片2和钢管I进行冷却的锯切冷却系统，以及用于收集和排出锯屑的排屑机。本切割机采用液体冷却，冷却液由冷却泵M3泵出，然后通过管道输送到锯片2表面和切缝中，实现对锯片2和钢管I的冷却，结构简单，冷却效果好。排屑机采用Z型排屑机，锯屑收集部分从床身前面插入，其上方为锯片切割区域。如图12所示，在钢管切割机床的进口和出ロ各设有ー个抬升辊道17，其抬升辊子173可由同轴安装的抬升辊道液压马达174驱动。当它没有抬升时，其高度与生产线上的辊道一祥高；当它抬升后比生产线上的辊道面高5 8mm。当抬升辊子173抬升并转动后，可带 动钢管I移动，调整钢管I的切割位置。
抬升辊道底座170固定在床身130上，在其箱体的中央装有抬升油缸171。在其上部有一与抬升辊道升降座172配合的凸台，抬升辊道升降座172在抬升油缸171的作用下，可沿凸台的垂直面上下移动。抬升辊道液压马达174的输出轴与抬升辊子173相连。抬升辊道17的作用是(I)引导钢管I顺利进入六爪自动定心式卡盘112，并防止钢管I碰撞六爪自动定心式卡盘112外端。(2)抬升辊子173抬升后，利用抬升辊道液压马达173驱动抬升辊子173，可以调整钢管I的锯切位置。本发明实施例提供的钢管切割机床，其液压系统包括 装在液压油箱上的变频电机M2和液压泵，液压油箱装在床身后面的箱体里，液压泵泵由M2驱动，泵出的液压油供切割机床使用，液压系统的压カ为5MP ；液压系统功能说明(I)由于M2由变频器BP2驱动，当切割机床需用油时，可提高变频电机M2的转速，使液压泵能泵出较多的液压油供切割机使用。而当切割机不用油时，可适当降低变频电机M2的转速。这样，既节能,还能减少液压油发热。(2)由于使用了比例减压阀BLF，操作者则可通过触摸屏HMI设置待切钢管的厚度，经程序控制器PLC根据エ况換算后，再由程序控制器PLC的模拟量输出接ロ输出(TlOV的电平信号控制比例减压阀的出口压力，使得卡盘夹紫-松开装置的夹紧力、动作速度、动作过程都具有可调性及可编程控制性。本发明实施例提供的钢管切割机床，其电气控制系统(见图15)的结构要点包括(I)电气控制系统主要由图13和图14所示的电器柜19、操作台20及电气控制系统元件组成。(2)本钢管切割机床的核心控制部件是程序控制器PLC。当然，由于本钢管切割机床使用了三个伺服驱动单元，2个变频调速单元，也可以采用多轴伺服控制器CNC作为核心控制部件，只是控制器成本较高。(3)钢管切割机床控制的输入部分由操作台20上的按钮开关、触摸屏和分布在切割机各部位的检测传感器组成。(4)钢管切割机床控制的输出部分主要由锯片驱动电机Ml、液压电机M2、冷却泵电机M3、输屑机电机M4、主轴升降伺服电机M5、主轴转动伺服电机M6、进给伺服电机M7、电控液压阀组成。本发明实施例提供的钢管切割机床的操作及工作过程如下I.本钢管切割机床的工作方式可分为手动单步操作和全自动程序操作，可由操纵台上的工作方式选择开关来切換。(I)手动单步操作由操作者在操纵台20上用按钮开关逐个输入工作指令，钢管切割机床逐个执行这些工作指令。手动单步操作主要用于调试钢管切割机床參数和单件切割。(2)全自动程序操作是将钢管切割机床的全部工作过程编成程序后存放在程序控制器PLC的存储器里，一旦全自动程序操作启动后，钢管切割机床将按编制好工作程序逐步完成全部工作。全自动程序操作主要用于钢管生产线上的切割工作。
2.手动单步操作(I)在触摸屏上设置下列工作參数钢管I的外径、钢管I的内径、锯片2的转速、锯片2的点动速度、锯片2的快进速度、锯片2的エ进速度、主轴转动速度、比例减压阀的出ロ压カ等；(2)将工作方式选择开关置手动单步操作位置；(3)按辊道前进按钮，将钢管I送入卡盘112 ； (4)将卡盘夹紧-松开装置的六角头搬手126插入六爪自动定心式卡盘112锥形齿轮113的六角槽里，按夹紧按钮，六爪自动定心式卡盘112将钢管I夹紧，再将六角头搬手126升起脱离锥形齿轮113 ；(5)主轴升降机构和托料架升起，将钢管I水平抬升约10mm，脱离输送辊道面；(6)按主轴转动启动按钮，卡盘112按设定的转速转动；(7)按锯片转动启动按钮，锯片2按设定的转速转动；(8)按锯切进给启动按钮，锯片2首先按设定的快进速度前进到距钢管I外圆2mm处，然后转为エ进速度前进并锯切钢管1，直至将钢管I切断，然后停止エ进；(9)按锯片快退按钮，使锯片2快速退回零位。(10)按锯片转动停止按钮，使锯片停止转动。(11)按主轴转动停止按钮，使主轴停止转动。这时锥形齿轮113会准确的定位在六角头搬手126的正下方；(12)将卡盘夹紫-松开装置的六角头搬手126插入卡盘圆锥形齿轮113的六角槽里，按卡盘松开按钮，六爪自动定心式卡盘112将钢管I松开；(13)将抬升辊子173升起，按辊道前进按钮，将钢管I送出六爪自动定心式卡盘112，再将抬升辊子173落下。手动单步操作完毕。3.全自动程序操作(I)在触摸屏上设置工作參数；(2)将操作工作方式选择开关置全自动程序操作位置；(3)用生产线上的机动辊道将钢管I送入六爪自动定心式卡盘112 ；(4)按自动操作启动按钮，钢管切割机床将按编制好工作程序完成全部工作；(5)如需停止自动操作过程，按自动操作停止按钮。紧急情况下可按紧急停机按钮。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相參见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够轻松地实现或使用本发明。而且对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种钢管切割机床，用于大、中口径的钢管(I)的切割，包括用于驱动锯片(2)旋转并沿径向进给切割钢管(I)的切割机构，其特征在于，还包括用于驱动所述钢管(I)以低于所述锯片(2 )转速的速度绕自己的轴线转动的主轴转动机构(11)，所述主轴转动机构(11)包括 轴承座(I 10)； 两个同轴设置在所述轴承座(110)上，用于安装六爪自动定心式卡盘(112)的滑动轴承(111)，两个所述六爪自动定心式卡盘(112)分别相对安装在两个所述滑动轴承(111)上，且可绕所述滑动轴承(111)的轴线同步转动，所述六爪自动定心式卡盘(112 )用于夹紧所述钢管(I)并带动其转动； 6个分别用于控制所述六爪自动定心式卡盘(112)的卡盘爪(114)夹紫-松开的锥形齿轮(113)，所述锥形齿轮(113)等角度装在在所述六爪自动定心式卡盘(112)的外圆周面上； 分别共轴线安装在两个所述六爪自动定心式卡盘(112 )上的两个大齿轮(115); 安装在所述轴承座(110)的同一根小齿轮轴(117)上，且分别与两个所述大齿轮(115)啮合的两个小齿轮(I 16)； 用于带动两个所述六爪自动定心式卡盘(112)转动的主轴转动伺服电机(119)，所述主轴转动伺服电机(119)通过同步带轮(118)減速传递，用于驱动所述小齿轮轴(117)旋转，再依次带动所述小齿轮(116)和所述大齿轮(115)，最終驱动两个所述六爪自动定心式卡盘(112)同步转动。
2.根据权利要求I所述的钢管切割机床，其特征在于，所述轴承座(110)上设置有两套卡盘夹紧-松开装置(12)，分别用于控制两个所述六爪自动定心式卡盘(112)的夹紧-松开动作，所述卡盘夹紧-松开装置(12)包括 固定在所述轴承座(110)上的安装底板(120)； 安装在所述安装底板(120)上的底座(121)； 安装在所述底座(121)上的升降油缸(122)； 连接于所述升降油缸(122)的升降活塞(123)上的滑板(124)，所述滑板(124)与所述底座(121)滑动配合； 垂直安装在所述滑板(124)上的液压马达(125)； 固定在所述液压马达(125)的输出轴上的六角头扳手(126)，用于同所述锥形齿轮(113)上的六角槽配合，通过正转或反转插入所述锥形齿轮(113)的六角槽内的所述六角头扳(126)，来控制所述六爪自动定心式卡盘(112)的夹紧或松开动作； 分别用于检测所述滑板(124)的上、下两个极限位置的上位检测开关(127)和下位检测开关(128)，分别对应于所述六角头扳手(126)完全抽出或插入所述锥形齿轮(113)的六角槽的位置，并将此位置检测信号反馈到程序控制器PLC，检测信号经PLC处理后，再由PLC发出控制信号，分别控制所述升降油缸(122)和所述液压马达(125)，所述液压马达(125)带动所述六角头扳手(126)转动，以控制所述六爪自动定心式卡盘(112)的夹紧或松开动作。
3.根据权利要求2所述的钢管切割机床，其特征在于，还包括连接在液压回路中的比例减压阀；通过人机界面HMI输入的工作參数，再由程序控制器PLC计算后发出模拟控制信号给所述比例减压阀，调整和控制所述比例减压阀的出口压力，即所述液压马达(125)的进ロ压力，从而能方便的控制所述液压马达(125)的输出转矩，进而控制和调整所述六爪自动定心式卡盘(112)对所述钢管(I)的夹压力，实现对不同壁厚的所述钢管(I)施加不同的夹压力。
4.根据权利要求I所述的钢管切割机床，其特征在于，还包括用于带动所述钢管(I)上下移动的主轴升降机构(13)，所述主轴升降机构(13)包括 用于固定安装在钢管切割机床的床身(130)上的垂直导轨座(131)，所述垂直导轨座(131)具有与所述主轴转动机构(11)的所述轴承座(110)滑动配合的垂直升降导轨(132); 主轴升降丝杆螺母副(135)，所述主轴升降丝杆螺母副(135)的丝杆的一端连接于所述主轴转动机构(11)的所述轴承座(I 10)； 设置在所述垂直导轨座(131)上的主轴升降伺服电机(133)，所述主轴升降伺服电机(133)通过主轴升降同步带轮(134)減速传递后，再驱动所述主轴升降丝杆螺母副(135)，再由主轴升降丝杆螺母副(135)的丝杆带动所述轴承座(110)沿所述垂直升降导轨(132)上下移动。
5.根据权利要求4所述的钢管切割机床，其特征在于，还包括两个用于配合所述主轴升降机构(13)将所述钢管(I)准确的水平抬高一段距离，并承受所述钢管(I)主要重量的托料机构(14),所述托料机构(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)； 两个与输送辊道平行并安装在所述托料架抬升框(142)内，用于同所述主轴升降机构(13)配合将所述钢管(I)水平抬升，并允许所述钢管(I)在其上滚动的托料架辊子(143)。
6.根据权利要求I所述的钢管切割机床，其特征在于，所述切割机构的水平进给机构(15)包括 用于固定安装在钢管切割机床的床身(130)上的水平进给导轨座(150)； 设置在所述水平进给导轨座(150)上，与其可沿水平方向滑动配合的水平滑板(160);安装在所述水平进给导轨座(150)内腔的进给伺服电机(151)，所述进给伺服电机(151)通过同步带轮(152)減速传递，驱动进给滚珠丝杆(153)，再由所述进给滚珠丝杆(153)的丝杆螺母带动所述水平滑板(160)水平移动。
7.根据权利要求6所述的钢管切割机床，其特征在干，所述切割机构的锯片转动机构(16)包括 安装在所述水平滑板(160)的上端面的主电机(161)； 安装在所述水平滑板(160 )的上端面的減速箱(165 )，所述锯片(2 )安装在所述减速箱(165)的输出轴上； 与所述主电机(161)的输出轴相连的小皮带轮(162)； 与所述减速箱(165)的输入轴相连的大皮带轮(164)； 所述主电机(161)通过所述小皮带轮(162 )减速传递带动所述大皮带轮(164)，再驱动所述减速箱(165 )，最后驱动所述锯片(2 )转动。
8.根据权利要求I所述的钢管切割机床，其特征在于，还包括用于对所述锯片(2)和所述钢管(I)进行冷却的锯切冷却系统，以及用于收集和排出锯屑的排屑机。
9.根据权利要求I所述的钢管切割机床，其特征在于，用于控制整个钢管切割机床运行的电气控制系统包括 电器柜(19)； 操作台(20)； 程序控制器PLC; 人机界面HMI ；变频器BP1、BP2 ；伺服驱动器QD1、QD2、QD3 ； 比例减压阀BLF。
全文摘要
本发明公开了一种钢管切割机床，用于大、中口径的钢管的切割，包括主轴转动机构、主轴升降机构、切割机构、托料机构以及卡盘夹紧-松开装置。本发明提供的钢管切割机床，采用锯片和钢管同时沿轴线转动的切割方式，即在锯片高速旋转并沿钢管的径向进给切割的同时，钢管以较低的速度绕自己的轴线转动。因此，锯片实际上是沿着钢管的外圆周向轴心切割。这样锯片只要切到钢管的内壁就能将钢管切断。与现有技术相比，其进给距离大大缩短，不但提高了切割速度，而且锯片的直径也不需很大，锯片厚度也较薄，其切割断面的精度和光洁度也有较大幅度提高。同时，该钢管切割机床的能源损耗和材料损耗也大幅度降低，符合当前环保低碳的产业要求。
文档编号B23D47/12GK102658399SQ20121014213
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者贺伟 申请人:贺伟