立式带锯床及及其用于工件上多排长管接头锯切的方法与流程

本发明涉及一种带锯床，尤其是涉及工件上管接头的锯切加工。

背景技术：

集箱是电站锅炉重要的承压部件，其筒身上布置有多排长管接头，每排长管接头又包括多根长管接头，集箱在密封进行水压试验后，须去除长管接头上的水压余量，然后再机加坡口。

现有的集箱上长管接头的水压余量都是采用手工火焰气割的方式去除的，存在以下问题：某些材质的长管接头气割淬硬后，无法进行机械加工；气割面加工坡口存在加工余量大，气割面熔渣多，刀具磨损快的问题，熔渣也容易掉入集箱内，不易清理；火焰气割产生烟雾及其他有害气体，影响工作环境；气割集箱多排对称长管接头时，需要将集箱翻身占用车间行车；气割前，需要每排都划气割线，操作繁琐。

基于现有加工方式存在的以上问题，考虑改用机械加工的方式去除长管接头的水压余量，于2019年4月12日公布的公布号为cn109604716a的中国发明专利申请“冷凝器集箱锯切机组及其锯切方法”为此做了有益的尝试。但其仍旧不适用于大型集箱多排长管接头的余量去除，主要原因在于：大型集箱产品上的多排长管接头开档可达1.8米，立式锯切需要有效加工高度＞1.8米，具有如此长度带锯条的立式带锯床如采用cn109604716a的锯切机组的结构形式，则锯切时锯条运行震动大，极易损坏。并且，大型集箱产品单根长度最长可达15米左右，现有卧式带锯床亦难以实现。

为此，申请人考虑设计出一种尤其适合于大型集箱上长管接头锯切加工的立式带锯床，该锯床须具有较大的有效加工高度，具备该功能则须解决锯条运行震动，使其满足加工的设计精度要求，此外，还须考虑工件的快速找正和对刀问题，以及机加工的加工效率问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种有利于提供较大加工高度的立式带锯床及其用于工件上多排长管接头锯切的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：立式带锯床，包括沿一水平轨道纵向进给的锯床主机，锯床主机还可以沿垂直于所述水平轨道的水平方向横向移动，锯床主机上连接有锯条，锯床主机上还连接有中间支架上下升降装置，中间支架上下升降装置与中间支架相连接，中间支架对锯条形成一位于锯条的最高点和最低点之间的限位点。加工中当锯条震动时，限位点可视为一简支点，其与锯条两端固定点一起，将锯条分为两段进行支撑，缩短了支撑长度，改善了锯条受力状况，提高了锯条的使用寿命，并降低了锯条的振动幅度，从而提高了加工精度，因此，此种结构的立式带锯床可具有较大的有效加工高度。

所述中间支架上下升降装置包括升降导轨和伸缩推杆，升降导轨作为中间支架的滑轨，伸缩推杆连接在中间支架与锯床主机之间，升降导轨及伸缩推杆均平行于锯条布置。伸缩推杆用于调节中间支架在升降导轨上的位置，进而实现限位点位置的调节，以配合工件上不同的长管接头位置。可选择以限位点与锯条的最高点之间的那一段锯条作为锯切有效工作段，也可以选择以限位点与锯条的最低点之间的那一段锯条作为锯切有效工作段，也可以将限位点两侧的两段锯条同时作为锯切有效工作段。

所述中间支架通过浮动支座支撑锯条，浮动支座上设置有与锯条适配的供锯条通过的导向槽。浮动支座相对于中间支架在接近或远离锯条的方向浮动，浮动支座的导向槽为锯条提供“柔性”的限位，可允许锯条大致在锯条弹性变形范围的扭曲，并配合中间支架上下升降装置实现限位点的调节，大大提高了本发明立式带锯床加工位置调节的灵活性，也方便了锯条的对刀调节。如果采用两根独立的带锯条固定在锯床主机上，诚然，也可以通过一些手段保证两根带锯条在一条直线上，但其灵活性则远不如本发明的技术方案。

根据发明人使用常规材质带锯条进行的加工试验，推荐所述导向槽与锯条的间隙不大于15mm，所述导向槽与锯条的间隙的计算方法是：导向槽与锯条的间隙=导向槽宽度-锯条厚度。

所述水平轨道旁设置有工件支撑台，工件支撑台与水平轨道之间设置有工件水平调整升降装置，工件支撑台用于调节工件的摆放位置，使其具有多排长管接头的工件的轴线与水平轨道相平行，方便纵向连续进给完成多排长管接头的锯切，还需要通过工件水平调整升降装置来调节工件上的长管接头相对于锯条的位置，使之适应于锯床主机的纵向进给。沿工件支撑台可布置两个以上的工件水平调整升降装置。

所述锯床主机上连接有红外线对刀装置，红外线对刀装置发射的激光束与锯条位于同一平面内并相互垂直，红外线对刀装置本质为一可见激光发射器，其具体应用原理详见后文叙述，红外线对刀装置既可用于对刀，也可用于辅助工件找正。

所述锯床主机上设有光电传感器，光电传感器的安装位置与锯条的位置相适配，光电传感器用于感应长管接头的位置，给出相应的控制信号以改变锯条的进给速度，提高加工效率，详见后文件叙述。

在所述锯床主机上，于锯条的下方设置有锯屑收集机构，所述锯屑收集机构包括位于锯条正下方的锯屑收集口，配合锯屑收集口设置有锯屑转移机构，配合锯屑转移机构设置有锯屑收集箱，于锯条的旁侧设置有可调节其距离锯条远近位置的锯切料头收集箱。锯屑和锯切料头分别收集，有利于改善加工环境，便于废料回收。锯屑收集机构使其锯屑收集箱可远离加工位置布置，方便用另一空的锯屑收集箱随时替换在用的锯屑收集箱。

立式带锯床用于工件上多排长管接头的锯切方法，所述立式带锯床包括控制器和可沿一水平轨道纵向进给的锯床主机，锯床主机亦可沿垂直于所述水平轨道的水平方向横向移动，锯床主机上连接有锯条，锯床主机上还连接有中间支架上下升降装置，中间支架上下升降装置与中间支架相连接，中间支架对锯条形成一位于锯条的最高点和最低点之间的限位点，锯床主机上还配置有对刀装置和传感器，水平轨道旁设置有工件支撑台，工件支撑台与水平轨道之间设置有工件水平调整升降装置，所述锯切方法包括以下步骤：

1）将工件摆放到工件支撑台上，使其待锯切的长管接头位于接近水平轨道的一侧，通过对刀装置找正工件，通过工件水平调整升降装置调节工件上待锯切的长管接头位置适应于锯床主机的纵向进给，工件支撑定位；

2）主机横向移动驱动装置动作，使锯条移动到长管接头的锯切加工位置，中间支架上下升降装置动作，使锯条加工区域位于中间支架对锯条的限位点和锯条的最高点或最低点之间；

3）锯床主机沿水平轨道移动进行锯切，当第一排长管接头锯切完毕后，通过传感器感测到锯条脱离长管接头，传感器将感测信号发送至控制器，控制锯床加快行走速度，当传感器感测到锯条靠近长管接头时，将感测信号发送至控制器，控制锯床降低行走速度。

所述对刀装置为红外线对刀装置，通过对刀装置找正工件的步骤如下：在工件上选择两根长管接头并分别在长管接头上做出标记，开启红外线对刀装置，调节锯床主机位置，使其红外线对刀装置发射的激光束与所述两根长管接头上的标记保持在同一平面。对于长度很长的工件，通常选择位于头、尾两端的两排排管中各一根长管接头作为制作标记的接头，两点确定一条直线，当该直线与红外线对刀装置发射的激光束共面时，视为工件已找正。

本发明的有益效果是：利用带浮动支座的中间支架解决了锯条运行中抖动和运行保护的问题，利用工件支撑台和工件水平调整升降装置实现集箱或类似带多排长管接头工件的找正和支撑固定，利用红外线或类似对刀装置结合主机横向移动驱动装置对锯床主机的横向位置进行调整完成锯条对刀，利用光电传感器或具备类似功能的传感器完成锯床在加工到空节距时或锯切时的速度快慢切换，可实现集箱上多排长管接头的机加去除。本发明的立式带锯床可提供较大加工高度，并具有较高的加工效率。

附图说明

图1是本发明立式带锯床的整体结构示意图。

图2是本发明立式带锯床布置和运行的示意图。

图3是本发明立式带锯床布置和运行的示意图（另一视向）。

图4是本发明立式带锯床的中间支架上浮动支座的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图5的左视图。

图中标记为：1-锯床主机，2-中间支架，3-锯屑转移机构，4-锯屑收集箱，5-主机横向移动驱动装置，6-工件水平调整升降装置，7-工件支撑台，8-锯条，9-红外线对刀装置，10-光电传感器，11-纵向锯切进刀机构，12-锯屑收集口，13-锯切料头收集箱，14-水平调整升降装置液压站，15-横向轨道，16-水平轨道，17-升降导轨，18-伸缩推杆，19-导向槽，20-浮动支座，21-浮动体，22-前调节块，23-后调节块，24-保护片，25-弹簧，26-弹簧压盖，27-锁紧螺丝，28-弹簧端盖座，29-浮动座，100-底座，d-导向槽宽度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明的立式带锯床包括可沿一水平轨道16纵向进给的锯床主机1，锯床主机1亦可沿垂直于水平轨道16的水平方向横向移动，锯床主机1上连接有锯条8，锯床主机1上还连接有中间支架上下升降装置，中间支架上下升降装置与中间支架2相连接，中间支架1对锯条8形成一位于锯条8的最高点和最低点之间的限位点。

实施例：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，某立式带锯床包括可沿一水平轨道16纵向进给的锯床主机1，锯床主机1上连接有锯条8，锯床主机1安装在与水平轨道16滑动连接的底座100上，底座100上设置有垂直于水平轨道16的横向轨道15，锯床主机1与横向轨道15滑动连接，可沿横向轨道15移动，亦即能够沿垂直于水平轨道16的水平方向横向移动，具体地，锯床主机1通过轮式行走机构与横向轨道15相配合，锯床主机1上配置有主机横向移动驱动装置5用于实现锯床主机1沿横向轨道15的横向移动，所述主机横向移动驱动装置5包括伺服电机及其传动机构，所述传动机构与轮式行走机构相连接，如此可实现锯床主机1在横向轨道15上的精确位移控制，实现精确对刀，底座100上配置有纵向锯切进刀机构11用于实现锯床主机1沿水平轨道16的纵向进给，实现进刀和退刀。

如图1所示，锯床主机1上还连接有中间支架上下升降装置，中间支架上下升降装置与中间支架2相连接并可调节中间支架2的位置，具体地，中间支架上下升降装置包括升降导轨17和伸缩推杆18，升降导轨17作为中间支架2的滑轨，伸缩推杆18连接在中间支架2与锯床主机1之间，升降导轨17及伸缩推杆18均平行于锯条8布置，中间支架2对锯条8形成一位于锯条8的最高点和最低点之间的限位点，能增加锯条的刚性，减少锯条的运行震动，对锯条实施有效保护。

如图1、图4、图5和图6所示，中间支架2通过浮动支座20支撑锯条8，浮动支座20上设置有与锯条8适配的供锯条8通过的导向槽19，浮动支座20相对于中间支架2在接近或远离锯条8的方向浮动。具体地，所述浮动支座20包括一端设有开口通槽的浮动体21，开口通槽的方向在安装后与锯条8的安装方向相适配，开口通槽的两端槽口处分别设置有前调节块22和后调节块23，前调节块22和后调节块23用于对锯条限位的一侧均设置有可拆卸的保护片24，两保护片24之间形成所述导向槽19，保护片24在磨损后可进行更换，导向槽宽度d可通过前调节块22和后调节块23的调整进行调节，浮动体21的另一端开沉孔，沉孔内设置有弹簧25，弹簧25通过弹簧压盖26、弹簧端盖座27和锁紧螺丝27固定在所述沉孔内，浮动体21通过浮动座29与中间支架2固定连接。保护片24在锯条震动过程中可对锯条形成支撑，增加锯条的刚性，弹簧25的伸缩可吸收锯条8的震动，导向槽19可允许锯条8一定程度的挠曲变形并阻碍更大程度的变形，对锯条实施有效保护。

如图1所示，锯床主机1上连接有红外线对刀装置9，红外线对刀装置9发射的激光束与锯条8位于同一平面内并相互垂直，锯床主机1上还设有光电传感器10，光电传感器10的安装位置与锯条8的位置相适配。

如图1、图2和图3所示，在所述锯床主机1上，于锯条8的下方设置有锯屑收集机构，所述锯屑收集机构包括位于锯条8正下方的锯屑收集口12，配合锯屑收集口12设置有锯屑转移机构3，配合锯屑转移机构3设置有锯屑收集箱4，于锯条8的旁侧设置有锯切料头收集箱13，锯屑和锯切料头分别收集，既改善加工环境，也便于废料回收。

此外，锯床还配置有控制器，控制器于各图中未示出。控制器用于控制锯床各运动机构和装置，例如：纵向锯切进刀机构11、主机横向移动驱动装置5、伸缩推杆18、锯屑转移机构3、红外线对刀装置9等。

如图1、图2和图3所示，在水平轨道16旁设置有工件支撑台7，工件支撑台7与水平轨道16之间设置有多个沿工件支撑台7间隔布置的工件水平调整升降装置6，各工件水平调整升降装置6均采用液压油缸驱动，并由单独的水平调整升降装置液压站14控制。

如图1、图2和图3所示，本实施例的立式带锯床用于工件上多排长管接头锯切的步骤如下。

1）将工件摆放到工件支撑台7上，使其待锯切的长管接头位于接近水平轨道16的一侧，通过红外线对刀装置9找正工件：在工件上选择两根长管接头并分别在长管接头上做出标记，开启红外线对刀装置9，调节锯床主机1位置，使其红外线对刀装置9发射的激光束与所述两根长管接头上的标记保持在同一平面；通过工件水平调整升降装置6调节工件上待锯切的长管接头位置适应于锯床主机1的纵向进给，工件支撑定位；

2）在第一排待加工的长管接头的其中一根长管接头上划线示意出锯切加工位置，主机横向移动驱动装置5动作，调整锯条8的位置，使其红外线对刀装置9的激光束与划线重合，视为锯条8已移动到长管接头的锯切加工位置，完成对刀；

3）中间支架上下升降装置动作，使锯条8的加工区域位于中间支架2对锯条8的限位点和锯条8的最高点或最低点之间，对于集箱类工件，可同时对对称的上、下两排长管接头进行锯切；

4）锯床主机1沿水平轨道16移动进行锯切，当第一排长管接头锯切完毕后，通过光电传感器10感测到锯条8脱离长管接头，光电传感器10将感测信号发送至控制器，则控制器控制锯床加快行走速度，当光电传感器10感测到锯条8靠近长管接头时，光电传感器10将感测信号发送至控制器，则控制器控制锯床降低行走速度。

光电传感器10布置在锯条8的上下两端，与锯条8的齿尖位置相适配。通过光电感应器10感应锯条位置，实现锯床在工作状态和多排长管接头空挡之间的空载行程快慢自动切换，实现空行程的快速行走，整个过程实现自动化。如此，相较于启动后一直匀速进给的常规锯床，本实施例锯床可在快速进刀和慢速加工的自动快慢切换中更快地完成各排长管接头的锯切加工，提高加工过程的生产效率。

基于以上立式带锯床结构的结构优化，本实施例的方法中，水平轨道长度可以根据工件长度铺设，可达15米以上，其锯条长度可达1.8米以上，尤其适合于大型工件上多排长管接头的锯切加工。

本实施例已应用于申请人的锯切生产线并已投入试运行阶段，其运行稳定可靠，且经济效益显著：应用本发明的立式锯床进行集箱长管接头的余量锯切，可以降低制造成本，缩短产品制造周期，原因主要在于可直接取消工艺接长管，节约材料和工艺接长管的加工工时，节约焊材。