专利名称：焊缝相贯线坡口切削加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切削加工设备，尤其涉及一种焊接件的相贯线及其焊缝坡口的铣 削加工设备。
背景技术：
在建筑、化工、造船、机械工程、冶金、电力等行业，管材结构件及输送管路的应用 十分广泛，管材之间大量采用焊接连接，由于管材有直管、弯管，管材截面有圆形、椭圆形、 矩形等多种形状，相互间的连接有垂直相交、斜交、偏心垂直相交、偏心斜交等等多种形式， 使得其焊接连接处的相贯线形状复杂多样，焊缝相贯线及其坡口的加工也就很复杂。
以往焊缝相贯线及其坡口的加工大都采用手工加工方式进行，由人工放样后，手 工切割、坡口打磨，劳动强度大，效率极低，也谈不上什么加工质量。现在大批量生产大都 采用等离子数控相贯线切割机来进行，可以方便地切割各种形状的相贯线，该类设备一般 在横梁上安装等离子切割枪，横梁通过立柱支架安装在工作台上，等离子切割枪可实现上 下左右的运动，同时，该类设备还须配置主轴箱，主轴上连接回转卡盘用以夹持需加工的管 材，在加工过程中通过管材的回转配合切割枪的运动来实现相贯线的切割加工，由于加工 过程中管材需要回转，就需要给予其相应的支承，这就使得设备较为庞大，结构复杂，设备 成本也相应很大，而且等离子切割过程中，坡口的表面粗糙度及切割精度并不是很高，切割 过程中坡口角度也不易控制，误差相对来讲还是较大，还是不能适应高精度焊接焊缝坡口 的加工要求。发明内容
针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种焊缝相 贯线坡口切削加工设备，它能适应复杂多样的焊缝相贯线及其焊缝坡口的加工要求；同时 设备结构简单、紧凑，坡口加工精度较高。
为了解决上述技术问题，本发明的焊缝相贯线坡口切削加工设备，包括横梁，该横 梁通过立柱安装在工作台上，在所述横梁上安装有连接架，在该连接架下侧铰支有倾转台， 该倾转台与安装在连接架上的倾转驱动装置传动连接；在该倾转台下侧转动支承有回转 台，该回转台由安装在倾转台上的回转驱动装置驱动；在所述回转台上活动连接有水平移 动架，该水平移动架与安装在回转台上的水平驱动装置传动连接；在该水平移动架上活动 连接有垂直移动座，该垂直移动座与安装在水平移动架上的垂直驱动装置传动连接；在该 垂直移动座上固定连接有切削动力头。
在上述结构中，由于采用切削动力头，焊缝相贯线及其坡口采用切削加工的手段 进行加工，切削动力头上可以安装圆柱铣刀、角度铣刀、球头铣刀等切削刀具进行切削加 工，与手工切割或等离子切割等加工方式相比，可以达到较高的加工表面质量与尺寸精度； 切削动力头在垂直驱动装置的驱动下可以实现上下运动，即坐标系Z轴方向的运动，控制 切削的高度，水平驱动装置与回转驱动装置相配合可以驱动切削动力头在某一平面工作行程范围内任意运动，即X — Y面内的运动，而倾转驱动装置可以使上述的X — Y — Z坐标系 改变一定角度，即使切削动力头倾转一定角度，在上述各驱动装置的联合作用下，切削动力 头上的刀具可以运行复杂的空间曲线轨迹，适应水平平面、斜面、各型管材等各种相贯曲面 上各种形式相贯线及其坡口的加工要求，并且除了相贯线及其坡口的加工外，还可以进行 其它类型工件的加工，相当于一种小型的加工中心，适用范围更为广范；此外，由于加工过 程中的所有运动都集中由切削动力头完成，无须被加工管材的运动配合，被加工管材可以 直接固定的工作台上，也就省去了通常相贯线切割机所需的主轴箱、工作台上的管材支架 等运动部件与装置，工作台尺寸也就可以做得相对较小，整个设备结构简单、紧凑。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明焊缝相贯线坡口切削加工设备作进一步 详细说明。
图1是本发明焊缝相贯线坡口切削加工设备一种优选实施方案的结构图；图2是图1所示结构去除工作台、立柱、横梁及连接架后的左侧视图；图3是图2所结构的底部仰视图。
图中，I 一工作台、2 —立柱、3 —横梁、4 一连接架、5 —倾转台、6 —水平驱动装置、 7 一回转台、8 —扇形齿轮、9 一倾转驱动装置、10 —水平移动架、11 一垂直移动座、12 — 轨道二、13 —滚轮四、14 一滚轮三、15 —轨道一、16 —倾转驱动齿轮、17 —回转驱动装置、 18 —回转驱动齿轮、19 一水平驱动用齿轮、20 —水平驱动用齿条、21 —滚轮二、22 —滚轮一、23 —切削动力头、24 —垂直驱动装置、25 —垂直驱动用齿轮、26 —垂直驱动用齿条具体实施方式
在图1、图2和图3所示的一种焊缝相贯线及其坡口的切削加工设备中，立柱2固 连在工作台I上，横梁3连接在立柱2上，可以绕立柱2转动，也可以沿立柱2上、下移动， 从而可以调整加工时切削动力头23的工作位置；连接架4连接在横梁3上，可以在横梁3上移动，同样起到可以调整切削动力头23工 作位置的作用，在工作位置调整完毕后，各连接处用锁紧机构锁定；在连接架4下侧设置有两铰接支座，在铰接支座上开有连接销孔，两铰接支座的连接 销孔处于同一直线上，与该两铰接支座相对应，在倾转台5的上侧也同样设置有两铰接支 座，由两连接销将连接架4与倾转台5相应铰接支座连接起来，形成铰支连接，倾转台5可 以绕连接销的轴线转动；在连接架4 一侧的向下延伸部分上安装有倾转驱动装置9的减速机构，该减速机构的 输入轴连接倾转用伺服电机，输出轴连接倾转驱动齿轮16，该倾转驱动齿轮16与固连在倾 转台5上的扇形齿轮8啮合，该扇形齿轮8的轴心线与连接倾转台5和连接架4的两连接 销的轴心线同轴设置，倾转驱动装置9由倾转用伺服电机经减速机构、倾转驱动齿轮16驱 动扇形齿轮8转动，从而使倾转台5以连接倾转台5和连接架4的两连接销的轴心线为中 心在一定范围内倾转摆动；在倾转台5的下侧设置有圆形轨道，在该圆形轨道上支承有回转台7，回转台7可以沿 圆形轨道在倾转台5的下侧作圆周运动，回转台7的内侧设置有内齿轮，回转驱动装置17的减速机构安装在倾转台5上，所述减速机构的输入轴连接回转用伺服电机，输出轴连接 回转驱动齿轮18，该回转驱动齿轮18与回转台7的内齿轮啮合，回转驱动装置17由回转用 伺服电机经减速机构、回转驱动齿轮18驱动回转台7上的内齿轮，从而使回转台7沿倾转 台5上的圆形轨道作圆周方向的运动；在回转台7的下侧活动连接有水平移动架10，水平移动架10上部为长方体框型结构， 下部为与上部长方体框垂直设置的竖直方向的支架，在水平移动架10上部长方体框型结 构长度方向的两侧分别设置有轨道一 15，在所述每一轨道一 15的上、下表面分别与至少两 个水平设置的滚轮一 22的外圆相切，该水平设置的滚轮一 22的轴线与轨道一 15垂直，在 所述每一轨道一 15的外侧表面分别与至少两个垂直设置的滚轮二 21的外圆相切，所述的 各滚轮一 22与各滚轮二 21均通过滚动轴承安装在芯轴上，所述各芯轴通过各自支架固定 连接在回转台7上。这样，水平移动架10上、下、左、右方向分别被各滚轮一 22与各滚轮二 21所限制，无法活动，只有在其长度方向可以活动，以此实现了水平移动架10与回转台7之 间的活动连接关系。
在水平移动架10上部长方体框型结构的上表面长度方向上固定连接有水平驱动 用齿条20，该水平驱动用齿条20与上述的轨道一 15是平行设置的，所述水平驱动用齿条 20与水平驱动用齿轮19啮合，所述水平驱动用齿轮19与水平驱动装置6的减速机构的输 出轴连接，水平驱动装置6的减速机构固定安装在回转台7上，该减速机构的输入轴与水平 驱动用伺服电机连接，水平驱动装置6由水平驱动用伺服电机经减速机构、水平驱动用齿 轮19驱动水平移动架10上的水平驱动用齿条20使水平移动架10沿其两侧轨道一 15的 方向作水平方向的直线运动。
水平移动架10通过其下部的竖直方向的支架与垂直移动座11活动连接，垂直移 动座11为一长度方向竖直设置的横截面为凹字形的框架，在其两侧分别设置有轨道二 12， 在所述每一轨道二 12的左、右表面分别与至少两个水平设置的滚轮三14的外圆相切，在所 述每一轨道二 12的外侧表面分别与至少两个同样为水平设置的滚轮四13的外圆相切，所 述的各滚轮三14与各滚轮四13均通过滚动轴承安装在各自的芯轴上，各芯轴通过各自支 架固定连接在水平移动架10下部的竖直方向的支架上。这样，垂直移动座11前、后、左、右 方向分别被各滚轮三14与各滚轮四13所限制，无法活动，只有在其竖直方向可以活动，以 此实现了垂直移动座11与水平移动架10之间的活动连接关系。
在垂直移动座11长度方向的底面固定连接有垂直驱动用齿条26，该垂直驱动用 齿条26与上述两轨道二 12是平行设置的，所述垂直驱动用齿条26与垂直驱动用齿轮25 啮合，所述垂直驱动用齿轮25与垂直驱动装置24的减速机构的输出轴连接，垂直驱动装置 24的减速机构固定安装在水平移动架10下部的竖直方向的支架上，该减速机构的输入轴 与垂直驱动用伺服电机连接，垂直驱动装置24由垂直驱动用伺服电机经减速机构、垂直驱 动用齿轮25驱动垂直移动座11上的垂直驱动用齿条26，使垂直移动座11沿其两侧轨道二 12作垂直方向上的直线运动。
在垂直移动座11凹字形的内侧底部固定安装有切削动力头23，该切削动力头23 为高速铣削动力头，其主轴竖直向下设置，主轴上可以安装圆柱铣刀、角度铣刀、球头铣刀 等切削刀具。
在本优选实施方式中，各驱动装置的伺服电机均连接到控制系统，由控制系统统一协调、控制各伺服电机间的运动关系，从而使铣削动力头上的刀具可以运行复杂的空间 曲线轨迹，适应各种形式相贯线及其坡口的加工要求。
以上仅举出了本发明的一种优选实施方式，但本发明并不局限于此，还可以作许 多的改进和变换。如所述的各驱动装置的伺服电机可以采用变频电机；回转台7与水平移 动架10之间的活动连接关系及水平移动架10与垂直移动座11之间的活动连接关系可以 采用标准的直线导轨付或直线轴承付来实现；可以采用丝杠螺母付来取代齿轮齿条付实现 水平移动架10或垂直移动座的直线移动；如此等等，这样的变换均应视为落入本发明的保 护范围内。
权利要求
1.一种焊缝相贯线坡口切削加工设备，包括横梁(3)，该横梁(3)通过立柱(2)安装在工作台(I)上，其特征在于在所述横梁上安装有连接架(4)，在该连接架(4)下侧铰支有倾转台(5)，该倾转台(5)与安装在连接架(4)上的倾转驱动装置(9)传动连接；在该倾转台(5)下侧转动支承有回转台(7)，该回转台(7)由安装在倾转台(5)上的回转驱动装置(17) 驱动；在所述回转台(7)上活动连接有水平移动架(10)，该水平移动架(10)与安装在回转台(7)上的水平驱动装置(6)传动连接；在该水平移动架(10)上活动连接有垂直移动座(11)，该垂直移动座(11)与安装在水平移动架(10)上的垂直驱动装置(24)传动连接；在该垂直移动座(11)上固定连接有切削动力头(23 )。
2.根据权利要求1所述的切削加工设备，其特征在于所述的倾转台(5)上固连扇形齿轮(8)，连接架(4)和倾转台(5)间连接的铰支中心与该扇形齿轮(8)的轴心线处于同一直线上，所述的倾转驱动装置(9)包括倾转用伺服电机，该倾转用伺服电机与倾转驱动齿轮 (16)传动连接，该倾转驱动齿轮(16)与扇形齿轮(8)啮合。
3.根据权利要求1所述的切削加工设备，其特征在于所述的回转台(7)设置有内齿轮，所述的回转驱动装置(17)包括回转用伺服电机，该回转用伺服电机与回转驱动齿轮 (18)传动连接，该回转驱动齿轮(18)与回转台(7)上的内齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的切削加工设备，其特征在于所述的水平驱动装置(6)包括水平驱动用伺服电机，该水平驱动用伺服电机与水平驱动用齿轮(19)传动连接，该水平驱动用齿轮(19)与固连在水平移动架(10)上的水平驱动用齿条(20)啮合，在水平移动架(10) 两侧分别设置有轨道一(15)，所述两轨道一(15)与水平驱动用齿条(20)平行设置，在所述每一轨道一(15)的上、下表面分别与至少两个水平设置的滚轮一(22)的外圆相切，该水平设置的滚轮一(22)的轴线与轨道一(15)垂直，在所述每一轨道一(15)的外侧表面分别与至少两个垂直设置的滚轮二(21)的外圆相切，所述的各滚轮一(22)与各滚轮二(21)均转动连接在回转台(7)上。
5.根据权利要求1所述的切削加工设备，其特征在于所述的垂直驱动装置(24)包括垂直驱动用伺服电机，该垂直驱动用伺服电机与垂直驱动用齿轮(25)传动连接，该垂直驱动用齿轮(25)与固连在垂直移动座(11)上的垂直驱动用齿条(26)啮合,在垂直移动座(11)两侧分别设置有轨道二(12)，所述两轨道二(12)与垂直驱动用齿条(26)平行设置，在所述每一轨道二(12)的左、右表面分别与至少两个水平设置的滚轮三(14)的外圆相切，在所述每一轨道二(12)的外侧表面分别与至少两个同样为水平设置的滚轮四(13)的外圆相切，所述的各滚轮三(14)与各滚轮四(13)均转动连接在水平移动架(10)上。
6.根据权利要求1所述的切削加工设备，其特征在于所述的切削动力头(23)为铣削动力头。
全文摘要
本发明公开了一种焊缝相贯线坡口切削加工设备，包括横梁、立柱和工作台，在所述横梁上安装有连接架，在该连接架下侧铰支有倾转台，该倾转台与安装在连接架上的倾转驱动装置传动连接；在该倾转台下侧转动支承有回转台，该回转台由安装在倾转台上的回转驱动装置驱动；在所述回转台上活动连接有水平移动架，该水平移动架与安装在回转台上的水平驱动装置传动连接；在该水平移动架上活动连接有垂直移动座，该垂直移动座与安装在水平移动架上的垂直驱动装置传动连接；在该垂直移动座上固定连接有切削动力头。该设备能适应复杂多样的焊缝相贯线及其焊缝坡口的加工要求，适应范围广；同时设备结构相对简单、紧凑，坡口加工精度较高。
文档编号B23Q5/36GK103008739SQ20121050205
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者刘富春 申请人:东台耀强机械制造有限公司