螺旋焊接钢管的切割方法及装置与流程

本发明涉及一种金属管的切割技术，尤其是一种螺旋焊接钢管的切割方法及装置，属于金属加工方法及加工装置领域。

背景介绍

目前世界工业领域里制造和应用的钢管除了无缝钢管以外、螺旋焊接钢管的生产和使用的量也十分巨大。螺旋焊接钢管是将钢带按一定的螺旋线的角度(叫成型角)卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管，已经成为钢管型材中占据相当份额的重要管材之一。

由于螺旋焊接钢管成品的表面具有螺旋状的凸起的焊缝，而传统切割钢管的相贯线切割机是采用几组滚轮托架托住钢管，用动力卡盘夹住钢管使之转动完成切割。因此，在钢管旋转时表面的螺旋焊缝会不可避免地接触滚轮，造成被加工钢管的突跳，使之无法进行切割并造成机器的一定程度的损伤。从而导致螺旋焊接钢管一直无法在具有先进技术并高效的数控相贯线切割机上进行切割，造成螺旋焊接钢管的后期加工十分困难，甚至不少工厂仍不得不采用落后的手工切割方法。

因此，如何解决螺旋焊接钢管在数控相贯线切割机上的有效切割已成为工业领域里的一个重要课题。

技术实现要素：

本发明的目的：旨在提出一种适用于螺旋焊接钢管在数控相贯线切割机上的有效切割的方法，以及适用于该种切割方法的装置。

这种螺旋焊接钢管的切割方法通过以下技术途径实现：

这种螺旋焊接钢管的切割方法，利用由车头箱4、移动切割座1、切割装置2、旋转卡盘3、托架6、数控操作系统5和基座14构成的传统数控相贯线切割机，其特征在于：通过设置在基座14上的一组与被切割螺旋焊接钢管7同径向设置的一组导轨10、以及设置在导轨10上、由多组上端部设有一组万向轮16，且可在相邻两螺旋状凸起的焊缝区间17来回移动的滚轮托架6；并又通过设置在滚轮托架6下部、与滚轮托架呈固定连接的移动座架8，利用设置在移动座架上、能驱使导轨上的移动座架8沿导轨直线移动的移动座架驱动装置，将螺旋焊接钢管7夹持在与车头箱4联接的旋转卡盘3内，并将整根螺旋焊接钢管7搁置在上端部设有一组万向轮16的多组滚轮托架6上；按照程序控制系统的指令，使移动座架的直线运动与被切割螺旋焊接钢管的旋转相匹配，使滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面的接触轨迹与凸起的焊缝螺旋导程一致，完全避开了滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面凸起的焊缝的相碰，完成螺旋焊接钢管的随意切割。

所述的移动座架驱动装置由设置在工字型的导轨10内的齿条13、移动座架8、以及设置在移动座架8上的减速电机11，通过设置在减速电机输出端上的传动齿轮12的旋转并与齿条啮合组成移动座架的可控驱动装置；导致移动座架8及与移动座架固定连接的上部滚轮托架6构成按照数控操作系统的指令进行可控位移的移动座架驱动装置。

所述的移动座架驱动装置也可以采用市购的滚珠直线导轨，将移动座架8直接设置在滚珠直线导轨上，利用减速电机控制移动座架8及与移动座架8固定连接的上部滚轮托架6同步位移。

所述的移动座架驱动装置，还可利用丝杠副传动机构，或者链轮链条传动机构来控制移动座架8及与移动座架8固定连接的上部滚轮托架6同步位移。

一种螺旋焊接钢管的切割装置，包括：数控操作系统5、设置在基座14上的车头箱4、切割移动座1、切割装置2、旋转卡盘3、滚轮托架6，其特征在于：所述的滚轮托架6上部设有万向轮16，多组滚轮托架6通过与其下部连接的移动座架8构成托置被切割螺旋焊接钢管7的可移动组合托架；所述的移动座架8的两边设有与滚轮托架6配合的T型槽，并在移动座架的底部设有若干滚轮9以及搁置着滚轮的一组导轨10；同时，所述的移动座架8上设有受控于数控操作系统5的减速电机11，所述的导轨10的侧面设有齿条13，并由减速电机11输出端的传动齿轮12与齿条13啮合构成受控于数控操作系统5的移动座架8。

所述的移动座架8设有一组卡轮15，该组卡轮15与导轨两侧面卡接；通过该组卡轮15使移动座架8沿导轨10进行直线移动。

所述的移动座架8其架体的两边设有T型槽，所述的滚轮托架6下部通过螺栓连接在移动座架体的T型槽中。

根据以上技术方案提出的这种螺旋焊接钢管的切割方法及且各装置，在采用数控相贯线切割机进行螺旋焊接钢管的切割时，移动座架的直线运动由程序控制与被切割管子的旋转相匹配，托架上的滚轮采用万向滚球结构。托架与管子表面的接触轨迹与焊缝螺旋导程一致，这样管子无论正转或反转，座架与滚轮托架也随之正或反向轴向移动，托架上的万向滚球始终避免了与管子表面的凸出的螺旋焊缝相碰；这样就能使被切割的管子转动平稳从而顺利地进行切割。

附图说明

图1为传统数控管子相贯线切割机的布局及装置示意图；

图2为用传统数控管子相贯线切割机切割螺旋焊接钢管的布局示意图；

图3为能够切割加工螺旋焊接钢管的专用切割机的整体结构示意图；

图4为可移动座架的结构及运行示意图；

图5为图4中减速电机驱动结构部分的局部放大示意图；

图6为移动座架、基座及托架组装示意图(图4的右向视图)；

图7为图4的俯视图。

图中：1-切割移动座 2-切割装置 3-旋转卡盘 4-车头箱 5-数控操作系统 6-滚轮托架 7-切割加工件 8-移动座架 9-滚轮 10-导轨 11-减速电机 12-传动齿轮 13-齿条 14-基座 15-卡轮 16-万向轮 17-螺旋状焊缝。

具体实施方式

以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。

如图3-图7所示的这种螺旋焊接钢管的切割方法，其发明的要点在于：将上部设有万向轮的滚轮托架构成的滚轮托架组，通过与其下部连接的移动座架构成一个能在数控操作系统的控制下，使移动座架的直线运动与被切割螺旋焊接钢管的旋转相匹配，使滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面的接触轨迹与焊缝螺旋导程一致，有效避免螺旋状焊缝对切割的影响。

这种螺旋焊接钢管的切割方法具体如下：

这种螺旋焊接钢管的切割方法，利用由车头箱4、移动切割座1、切割装置2、旋转卡盘3、托架6、数控操作系统5和基座14构成的传统数控相贯线切割机，其特征在于：通过设置在基座14上的一组与被切割螺旋焊接钢管7同径向设置的一组导轨10、以及设置在导轨10上、由多组上端部设有一组万向轮16，且可在相邻两螺旋状凸起的焊缝区间17的滚轮托架6；并又通过设置在滚轮托架6下部、与滚轮托架呈固定连接的移动座架8，利用设置在移动座架8上、能驱使导轨上的移动座架8沿导轨直线移动的移动座架驱动装置，将螺旋焊接钢管7夹持在与车头箱4联接的旋转卡盘3内，并将整根螺旋焊接钢管7搁置在上端部设有一组万向轮16的多组滚轮托架6上；按照程序控制系统的指令，使移动座架的直线运动与被切割螺旋焊接钢管的旋转相匹配，使滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面的接触轨迹与凸起的焊缝螺旋导程一致，完全避开了滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面凸起的焊缝的相碰，完成螺旋焊接钢管的随意切割。

所述的移动座架驱动装置由设置在工字型的导轨10内的齿条13、移动座架8、以及设置在移动座架8上的减速电机11，通过设置在减速电机输出端上的传动齿轮12的旋转并与齿条啮合组成移动座架的可控驱动装置；导致移动座架8及与移动座架固定连接的上部滚轮托架6构成按照数控操作系统的指令进行可控位移的移动座架驱动装置。

作为移动座架驱动装置的另一种选择：所述的移动座架驱动装置的导轨可以采用市购的滚珠直线导轨，将移动座架8直接联接在滚珠直线导轨的滑座上，利用减速电机控制移动座架8及与移动座架8固定连接的上部滚轮托架6构成按照数控操作系统的指令进行可控位移的移动座架驱动装置。

此外，所述的移动座架驱动装置，还可以利用传统机械设计原理中的丝杠副传动机构，或者链轮链条传动机构来控制移动座架8及与移动座架8固定连接的上部滚轮托架6，分别构成由丝杠副传动机构、或者链轮链条传动机构传动的移动座架驱动装置；由此实现使滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面的接触轨迹与凸起的焊缝螺旋导程一致，完全避开了滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面凸起的焊缝的相碰，完成螺旋焊接钢管的随意切割。

这种移动座架驱动装置的工作原理如下：

通过设置在基座14的导轨10上、由多组上端部设有万向轮16的滚轮托架6，并通过与滚轮托架6下部连接的移动座架8、以及设置在导轨10内的齿条13以及配套的移动座架驱动装置，以传统切割钢管的相贯线切割机为基本构架，将螺旋焊接钢管7夹持在与车头箱4联接的旋转卡盘3内，并将整根螺旋焊接钢管7搁置在上端部设有一组万向轮16的多组滚轮托架6上；按照程序控制系统的指令，使移动座架的直线运动与被切割螺旋焊接钢管的旋转相匹配，使滚轮托架与被切割螺旋焊接钢管表面的接触轨迹与焊缝螺旋导程一致，在操控系统的控制下完成螺旋焊接钢管的随意切割。

如图3所示的这种螺旋焊接钢管的切割装置，包括：数控操作系统5、设置在基座14上的车头箱4、切割移动座1、切割装置2、旋转卡盘3和滚轮托架6，其特征在于：所述的滚轮托架6上部设有万向轮16，多组滚轮托架6通过与其下部连接的移动座架8构成托置被切割螺旋焊接钢管7可移动组合托架；所述的移动座架8的两边设有与滚轮托架6配合的T型槽，并在移动座架的底部设有若干滚轮9以及搁置着滚轮的一组导轨10；同时，所述的移动座架8上设有受控于数控操作系统5的减速电机11，所述的导轨10的侧面设有齿条13，并由减速电机11输出端的传动齿轮12与齿条13啮合构成受控于数控操作系统5的移动座架8。

由于将所有的滚轮托架6均装在一个移动座架8上，滚轮托架之间的距离可调并与螺旋焊接钢管表面的螺旋焊缝导程相同。在切割时，移动座架8的直线运动由程序控制与被切割螺旋焊接管7的旋转相匹配，托架上的滚轮采用万向滚球结构。托架与管子表面的接触轨迹与焊缝螺旋导程一致，这样管子无论正转或反转，座架与滚轮托架也随之正或反向移动，托架上的万向滚球始终避免了与管子表面的凸出的螺旋焊缝相碰。这样就能使被切割的管子转动平稳从而顺利地进行切割。

图4给出了移动座架8的具体结构，所述的移动座架8其架体的两边设有T型槽，所述的滚轮托架6下部通过螺栓连接在移动座架体的T型槽中。用T型槽螺栓联接一组滚轮托架6。滚轮托架之间的距离在T型槽中可移动调节，根据被切割的钢管的螺旋焊缝17的导程来决定每个滚轮托架6之间的距离，调整好距离之后用T型槽螺栓进行固定。在移动座架8的二边底部上装有若干个滚轮9,在一边或双边装有电机和减速机11。在此移动座架体的下面是一组导轨10；此导轨可用从市场购买的滚珠直线导轨或图示结构的导轨；图示导轨的上平面与滚轮9接触，在导轨侧面装有齿条13，电机减速机的出轴装有传动齿轮12，传动齿轮12与齿条13相啮合传递动力。

所述的滚轮托架6设置在螺旋焊接钢管7的两相邻的螺旋状焊缝17之间。

所述的移动座架8设有一组卡轮15(见附图6)，通过该组卡轮15使移动座架8与导轨两侧面卡接。此卡轮15卡住导轨10二侧面、起到直线运动的精度约束作用。如果采用滚珠直线导轨则不需要有此卡轮15和滚轮9了。

综上所述；当切割机在切割螺旋焊接钢管时，预先根据钢管的螺旋焊缝导程来调整托架间的距离并设置这个移动座架的移动速度与钢管转动速度的比例。在钢管的自动切割过程中，移动座架8以及连接在其上面的一组滚轮托架会自动地进行沿钢管轴线的运动，始终避开钢管上的凸出的螺旋焊缝，从而能顺利地切割加工螺旋焊接钢管。由于此滚轮托架6的滚轮与钢管表面的接触是圆周方向与轴向的合成运动，因此在图6中表示，托架的滚轮采用了万向滚球结构。

以上，仅是本申请人依据基本创意给出的本发明的实施例，任何依据本创意进行的改进，凡是与本发明提出的驱动装置相类似的技术方案均属于本发明保护的范畴。