专利名称：平板异型坡口数控切割装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控热切割设备，特别是涉及一种平板异型坡口数控切割装置。主要应用于数控火焰、等离子或激光等热切割领域。
背景技术：
在现有技术中，对于平板坡口零件的切割，从操作强度、效率提升、能源节省及工艺性等多方面考虑，采用等离子、激光或火焰等热切割方式，无疑是绝佳的选择。对于热切割，在使用高温高热方式对平板熔化或燃烧并吹走切割轨迹处的板材材料，产生称作割缝的一个切面，根据切面与板材平面的垂直度，可分为垂直切割和坡口切害I]，对于特殊零件，同一位置则需要沿近似的轨迹多次切割，这些切割产生的切面就会相互 交错，最终在切割成型的零件上组成一个切割断面，这个切割断面根据切面数量的不同，可分为常规坡口和异型坡口 ；常规坡口的切割断面由一个坡口切面组成，现有的数控坡口切割机用坡口机构一次切割就可完成；异型坡口的切割断面由两个或以上的切面组成，异型坡口的切割断面至少包含一个坡口切面。由于异型坡口包含有多个切面，故需要沿同一近视轨迹多次切割，由于现有数控切割机机械结构、数控系统及套料编程软件等多方面限制，异型坡口的多切面只能依次一个切面，一个切面的切割，在现阶段能源日趋减少，对效率提升日益关注的年代，这无疑是一个亟待解决的问题。从热切割的切割原理分析，切割处的板材需受高温高热处理，从微观角度分析，板材的组成分子或原子在高温高热的作用下，活动加剧，就会在宏观上造成板材的翘曲变形，在第一次切面切割之后，板材或多或少就会发生翘曲变形，因下一次切割头还是需要沿着近似上一次切割的轨迹切割，由于板材的翘曲变形，切割头就无法跟踪、适应并修正成正确的切割轨迹，就可能造成切面角度改变、过切、切面丢失、切割状态出现断弧、断火等现象，有时甚至会撞坏切割头或其它设备。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的是提供一种平板异型坡口数控切割装置，通过本技术方案，改善原有异型坡口切割方式效率低下的问题，并且大大降低切割故障率，同时确保切割断面的尺寸精度要求。为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的一种平板异型坡口数控切割装置，包括托盘、驱动装置、旋转机构和整体升降机构，所述托盘下方两侧设置有滑块，通过滑块与设置在切割机横梁上的导轨连接，所述驱动装置设置在托盘上，所述旋转机构和整体升降机构设置在托盘中部，包括有直切切割机构、坡口切割机构和工作支撑架，所述工作支撑架通过旋转机构和整体升降机构与托盘相连接，所述直切切割机构和坡口切割机构分别设置在工作支撑架两端，所述直切切割机构的直切切割头和坡口切割机构的坡口切割头的位置关系实现为极坐标形式。[0008]所述工作支撑架由水平固定支撑、水平支架和楔形支架构成，所述水平固定支撑分别与水平支架和旋转机构相连接，所述水平支架一端的下方设置有水平导轨，所述楔形支架固定在水平固定支撑的另一端，所述直切切割机构安装在水平导轨上，所述坡口切割机构安装在楔形支架上。所述水平支架上设置有水平驱动电机，在水平驱动电机的轴端设置有水平驱动轮，在水平支架内设置有水平移动丝杆，在竖直固定支撑上设置有水平移动丝母，所述水平移动丝杆旋装在水平移动丝母上，在位于水平驱动电机一侧的水平移动丝杆端部设置有水平传动轮，所述水平驱动轮与水平传动轮相啮合或通过传动带相连接。所述直切切割机构上设置有直切微调装置，所述直切微调装置，包括有竖直固定支撑、竖直支架、竖直驱动电机、竖直移动丝杆、竖直移动丝母和直切切割头，所述竖直驱动电机设置在竖直固定支撑上，所述竖直驱动电机的轴端设置有竖直驱动轮，在竖直固定支撑内设置有竖直移动丝杆，在竖直支架上设置有竖直移动丝母和直切切割头，所述竖直移动丝母旋装在竖直移动丝杆上，在位于竖直驱动电机一侧的竖直移动丝杆端部设置有竖直 传动轮，所述竖直驱动轮与竖直传动轮相啮合或通过传动带相连接。所述坡口切割机构上设置有连杆式双向摆动机构，所述连杆式双向摆动机构，包括有固定座、连杆机构和坡口切割头，所述固定座设置在楔形支架上，所述连杆机构的两个竖向连杆的下端铰接在固定座上，所述连杆机构的四个横向连杆的端部铰接在坡口切割头上，所述的竖向连杆与横向连杆另一端两两铰接。采用上述技术方案后的有益效果是一种平板异型坡口数控切割装置，通过本技术方案，可以使直切切割机构和坡口切割机构的两个切割头同时分别进行切割工作，在工作时，前一个切割头切割后，在板材受热还未发生翘曲时，第二个切割头就已经进行下道切面的切割，从而避免了因热变形而需要二次重新找正加工件，提高了工作效率，降低故障率；本实用新型专利中的直切切割头和坡口切割头采用极坐标的控制方式，即由此装置的旋转机构控制旋转角度，由工作支撑架控制直切切割机构的旋转半径，本实用新型专利不但可以解决一般的直线异型坡口的切割，同时也可以巧妙的解决锐角、直角、钝角及圆角等折线、曲线甚至坡口角度渐变、陡变的异型坡口零件的切割。
图I是本实用新型的立体结构图。图2是本实用新型的结构剖视图图3是图2中K向放大图。图4是图2中I向放大图。图5是本实用新型切割原理示意。图中，I托盘、2旋转机构、3整体升降机构、4滑块、5直切切割机构、6坡口切割机构、7工作支撑架、8水平固定支撑、9水平支架、10楔形支架、11水平导轨、12水平驱动电机、13水平驱动轮、14水平移动丝杆、15水平移动丝母、16水平传动轮、17传动带、18直切微调装置、19竖直固定支撑、20竖直支架、21竖直驱动电机、22竖直移动丝杆、23竖直移动丝母、24竖直驱动轮、25竖直传动轮，26连杆式双向摆动机构、27固定座、28连杆机构、29竖向连杆、30横向连杆、31直切轨迹、32坡口轨迹、33直切切割头、34坡口切割头。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。如图I和图2所示，本实用新型涉及的平板异型坡口数控切割装置，包括托盘I、驱动装置、旋转机构2和整体升降机构3，所述托盘I下方两侧设置有滑块4，通过滑块4与设置在切割机横梁上的导轨连接，所述驱动装置设置在托盘I上，所述旋转机构2和整体升降机构3设置在托盘I的中部，还包括有直切切割机构5、坡口切割机构6和工作支撑架7，所述工作支撑架7通过旋转机构2和整体升降机构3与托盘I相连接，所述直切切割机构5和坡口切割机构6分别设置在工作支撑架7两端，所述直切切割机构5的直切切割头33和坡口切割机构6的坡口切割头34的位置关系实现为极坐标形式。所述工作支撑架7由水平固定支撑8、水平支架9和楔形支架10构成，所述水平固定支撑8分别与水平支架9和旋转机构2相连接，所述水平支架9 一端的下方设置有水平导轨11，所述楔形支架10固定在水平支架9的另一端，所述直切切割机构5安装在水平导轨11上，所述坡口切割机构6安装在楔形支架10上。·如图3所示，所述水平支架9上设置有水平驱动电机12，在水平驱动电机12的轴端设置有水平驱动轮13，在水平支架9内设置有水平移动丝杆14，在竖直固定支撑19上设置有水平移动丝母15，所述水平移动丝杆14旋装在水平移动丝母15上，在位于水平驱动电机12 —侧的水平移动丝杆14的端部设置有水平传动轮16，所述水平驱动轮13与水平传动轮16通过传动带17相连接。如图4所示，所述直切切割机构5上设置有直切微调装置18，所述直切微调装置18包括有竖直固定支撑19、竖直支架20、竖直驱动电机21、竖直移动丝杆22、竖直移动丝母23和直切切割头33，所述竖直驱动电机21设置在竖直固定支撑19上，竖直驱动电机21的轴端设置有竖直驱动轮24，在竖直固定支撑19内设置有竖直移动丝杆22，在竖直支架20上设置有竖直移动丝母23和直切切割头33，所述竖直移动丝母23旋装在竖直移动丝杆22上，在位于竖直驱动电机21 —侧的竖直移动丝杆22的端部设置有竖直传动轮25，所述竖直驱动轮24与竖直传动轮25相啮合或通过传动带17相连接。所述坡口切割机构6上设置有连杆式双向摆动机构26，所述连杆式双向摆动机构26包括有固定座27、连杆机构28和坡口切割头34，所述固定座27设置在楔形支架10上，所述连杆机构28的两个竖向连杆29的下端铰接在固定座27上，所述连杆机构28的四个横向连杆30的端部铰接在坡口切割头34上，竖向连杆29与横向连杆30另一端两两铰接。本实用新型在工作时，托盘I在设备的横梁上可以作横向的移动，并且通过旋转机构2的作用，实现工作支撑架7以旋转机构2轴线为旋转中心作圆周运动，通过整体升降机构3的作用，实现直切切割头33和坡口切割头34上升和下降，直切机构5的移动改变直切切割头33的回转半径，所述坡口切割头34可以通过连杆式双向摆动机构26进行坡口角度调整，此机构满足坡口切割时，坡口切割头34的切割点永远在同一点，而不需要其它轴参与联动实现坡口切割，大大简化异型坡口切割时各联动轴的算法。同时五轴联动的坡口机构也适用于此异型坡口装置的坡口切割要求。利用此异型坡口装置进行异型坡口零件加工时，根据异型坡口零件的切割工艺，可以合理选择直切切割头33和坡口切割头34位置关系，如图5所示，所述直切切割头33沿直切轨迹31切割，同时坡口切割头34沿坡口切割轨迹32切割，两切割头使用相同的切割速率V= Λ I/At，即两切割头在At时间内同时切割Al长，对于有曲线或角度的异型坡口零件的切割，系统可记录此次切割两切割头切割点的位置，即两切割点的距离rl和两切割点连线与基准的角度α 1，同时根据直切轨迹31和坡口轨迹32及切割速率V，计算出At时间后直切切割头33和坡口切割头34切割点的位置，即两切割点距离r2和两切割点连线与基准的角度α2，并对比两次切割的切割点连线距离差Ar=r2-rl及角度变化Δ α=α2-α 1，在切割下一切割点时，用直切切割机构5的位置调整补偿Ar，用旋转机构2的旋转补偿Λ α，同时根据Λ α修正坡口切割头34的连杆式双向摆动机构26，使坡口切割头34的倾斜角度符合下一个切割点的坡口要求。本实用新型的技术方案，通过本技术方案，能够有效的控制直切切割头33和坡口切割头34同时切割异型坡口零件，且能一次切割轨迹，就能够完成异型坡口零件的直切切面和坡口切面的切割，直切切割头33及坡口切割头34位置关系使用极坐标形式控制。 以上所述，仅为本实用新型的较佳可行实施例而已，并非用以限定本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种平板异型坡口数控切割装置，包括托盘、驱动装置、旋转机构和整体升降机构，所述托盘下方两侧设置有滑块，通过滑块与设置在切割机横梁上的导轨连接，所述驱动装置设置在托盘上，所述旋转机构和整体升降机构设置在托盘中部，其特征在于，包括有直切切割机构、坡口切割机构和工作支撑架，所述工作支撑架通过旋转机构和整体升降机构与托盘相连接，所述直切切割机构和坡口切割机构分别设置在工作支撑架两端，所述直切切割机构的直切切割头和坡口切割机构的坡口切割头的位置关系实现为极坐标形式。
2.根据权利要求I所述的平板异型坡口数控切割装置，其特征在于所述工作支撑架由水平固定支撑、水平支架和楔形支架构成，所述水平固定支撑分别与水平支架和旋转机构相连接，所述水平支架一端的下方设置有水平导轨，所述楔形支架固定在水平支架的另一端，所述直切切割机构安装在水平导轨上，所述坡口切割机构安装在楔形支架上。
3.根据权利要求I或2所述的平板异型坡口数控切割装置，其特征在于所述水平支架上设置有水平驱动电机，在水平驱动电机的轴端设置有水平驱动轮，在水平支架内设置有水平移动丝杆，在竖直固定支撑上设置有水平移动丝母，所述水平移动丝杆旋装在水平移动丝母上，在位于水平驱动电机一侧的水平移动丝杆端部设置有水平传动轮，所述水平驱动轮与水平传动轮相啮合或通过传动带相连接。
4.根据权利要求3所诉的平板异型坡口数控切割装置，其特征在于所述直切切割机构上设置有直切微调装置，所述直切微调装置，包括有竖直固定支撑、竖直支架、竖直驱动电机、竖直移动丝杆、竖直移动丝母和直切切割头，所述竖直驱动电机设置在竖直固定支撑上，所述竖直驱动电机的轴端设置有竖直驱动轮，在竖直固定支撑内设置有竖直移动丝杆，在竖直支架上设置有竖直移动丝母和直切切割头，所述竖直移动丝母旋装在竖直移动丝杆上，在位于竖直驱动电机一侧的竖直移动丝杆端部设置有竖直传动轮，所述竖直驱动轮与竖直传动轮相啮合或通过传动带相连接。
5.根据权利要求I或2所述的平板异型坡口数控切割装置，其特征在于所述坡口切割机构上设置有连杆式双向摆动机构，所述连杆式双向摆动机构包括有固定座、连杆机构和坡口切割头，所述固定座设置在楔形支架上，所述连杆机构的两个竖向连杆的下端铰接在固定座上，所述连杆机构的四个横向连杆的端部铰接在坡口切割头上，所述的竖向连杆与横向连杆另一端两两铰接。
专利摘要本实用新型涉及平板异型坡口数控切割装置，包括托盘、驱动装置、旋转机构和整体升降机构，托盘下方两侧设置有滑块，滑块与设置在切割机横梁上的导轨连接，旋转机构和整体升降机构设置在托盘中部，包括有直切切割机构、坡口切割机构和工作支撑架，工作支撑架通过旋转机构和整体升降机构与托盘相连，直切切割机构和坡口切割机构分别设置在工作支撑架两端，直切切割机构和坡口切割机构两切割头位置关系实现为极坐标形式；通过本技术方案，可以使两切割头同时分别进行切割工作，在工作时，前一个切割头切割后，在板材受热还未发生翘曲时，第二个切割头就已经进行下道切面的切割，从而避免因热变形而需要二次重新找正加工件，提高工作效率，降低故障率。
文档编号B23K10/00GK202684277SQ201220224989
公开日2013年1月23日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者熊衍军, 黄斅, 董结, 叶松平, 昝东山, 张金明, 孙勇 申请人:武汉法利普纳泽切割系统有限公司