一种适用于钢结构行业的激光切管机及切割方法与流程

本发明属于激光加工，具体涉及一种适用于钢结构行业的激光切管机及切割方法。

背景技术：

1、随着社会经济持续高速发展，钢结构行业发展迅速。尤其是在建筑领域，钢结构凭借其自身的强度和抗震性能，以及低碳环保、施工周期短等优势，已被广泛应用于建筑行业中。

2、但是在钢结构的加工过程中，其还存在某些加工工艺没有得到很好的解决，从而制约着整个钢结构行业的发展。具体地，如说明书附图中的图1所示，由于目前钢结构中的连接梁常采用的连接方式为：首先通过等离子切割、手持火焰切割等切割方式在对应的两个热轧工字钢的端部切割处圆弧，然后再通过焊接固定在所切割圆弧处的连接板将两个热轧工字钢在一起。故在采用上述钢结构连接方式时，若想要使两个热轧工字钢之间连接牢固可靠，其必须要把相连接的两个热轧工字钢上的腹板连接处和翼板连接处加工平整，才能够保证连接板与对应的热轧工字钢贴合并焊接牢固。但是在使用现有技术中的激光切管机对工字钢进行切割加工时，由于激光切管机无法对工字钢的根部进行切割，且工字钢的内槽根部加工后的截面（说明书附图中图2上箭头所示位置处）大多呈不平整的斜面，因此往往需要在完成激光切割后再将工字钢转运至人工操作台进行人工打磨机打磨，或转运至其他工作台进行机械打磨。

3、而且在人工打磨机打磨过程中，如说明书附图中的图2所示，由于其使用磨光片进行打磨，其很容易因磨光片发生碎裂而击伤工人，同时其难以保证最终打磨质量；在机械打磨过程中，由于其需要在不同的工作台之间对工字钢进行移动，其存在因多次装夹定位不准确而导致加工精度差的问题。此外，虽然现有技术中存在部分同时具有激光加工功能和铣削功能的设备，但现有的同时具有激光加工功能和铣削功能的设备大多为用来加工门窗加工行业中不规则铝合金型材的机床，而且该类设备中主要通过铣刀进行切割加工，通过激光头进行辅助划线或部分薄壁型材的切割加工，其并不适用于钢结构中的工字钢的加工。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是提供一种适用于钢结构行业的激光切管机及切割方法，并使其既能够实现高效率激光切割加工，又能够解决激光切割后所存在的断面不平整的问题，以解决钢结构行业中工字钢的加工难题。

2、为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种适用于钢结构行业的激光切管机，其包括床身组件，床身组件的上方水平滑动连接有龙门梁组件，龙门梁组件的两侧分别水平滑动连接有激光切割组件和铣削组件，且所述激光切割组件和铣削组件的滑动方向与龙门梁组件的滑动方向垂直；床身组件上设置有双面卡盘组件，双面卡盘组件的两侧分别设置有滚动夹持机构和固定夹持机构。此时，由于本发明所提供的激光切管机同时具备激光切割组件和铣削组件，即其创新性的把激光切割和铣削集合在一台切管机上，并采用全新的双面卡盘形式，其既能够对工字钢进行激光旋转切割，又能够对工字钢根部进行铣削处理，从而很好的解决了钢结构行业中工字钢的加工难题；同时其还能够满足常规切管机的所有功能，实现一机多用。此外，本发明还能够将龙门梁组件在床身组件长度方向上的移动，被加工工件在床身组件的长度方向上的移动，以及激光切割组件和铣削组件各自的移动，双面卡盘组件的旋转运动很好的结合在一起。

3、进一步地，双面卡盘组件包括相对设置的正面卡盘座和背面卡盘座，正面卡盘座和背面卡盘座安装在床身组件上，且正面卡盘座转动安装有正面卡盘，正面卡盘内安装滚动夹持机构；背面卡盘座转动安装有背面卡盘，背面卡盘内安装固定夹持机构；双面卡盘组件还包括前卡旋转驱动机构，前卡旋转驱动机构通过前卡旋转传动机构传动连接背面卡盘与正面卡盘。这样在使用激光切割组件进行旋转切割作业时，本发明可先通过正面卡盘内所设的滚动夹持机构夹紧对应的工件，并使背面卡盘内所设的固定夹持机构处于松开状态，随后再通过前卡旋转驱动机构带动正面卡盘和背面卡盘进行转动，进而带动工件进行对应角度的旋转；另外，在使用铣削组件进行铣削加工时，本发明可先同时通过正面卡盘内所设的滚动夹持机构和背面卡盘内所设的固定夹持机构夹紧对应的工件，随后再控制铣削组件进行对应的铣削加工，以防止工件发生晃动。

4、进一步地，滚动夹持机构包括两对夹持辊轮，每对夹持辊轮中的两个夹持辊轮都相对设置，且每对夹持辊轮中的两个夹持辊轮之间都设置有同步机构，每个夹持辊轮都传动连接有驱动气缸，从而通过上述同步机构确定每对夹持辊轮中的两个夹持辊轮都能够同步移动，以确保所夹持的工件能够居于正面卡盘的中心，以及所切割的零件精度符合要求。

5、进一步地，固定夹持机构包括两对防滑夹板，每对防滑夹板中的两个防滑夹板都相对设置，且每对防滑夹板中的两个防滑夹板之间都设置有同步机构，每个防滑夹板都传动连接有驱动气缸，从而通过上述同步机构确定每对防滑夹板中的两个防滑夹板都能够同步移动，以确保所夹持的工件能够居于背面卡盘的中心，以及所切割的零件精度符合要求。

6、进一步地，床身组件还包括后卡盘组件，后卡盘组件沿床身组件的长度方向水平滑动安装在床身组件上。这时本发明在工字钢或其他管材的加工过程中，可通过后卡盘组件推动对应的工字钢或其他管材沿床身组件的长度方向移动，以驱使该工字钢或其他管材靠近或远离双面卡盘组件，进而达到送料和退料的目的。

7、进一步地，后卡盘组件包括y轴滑板，y轴滑板沿床身组件的长度方向水平滑动安装在床身组件上，y轴滑板上安装有后卡盘、后卡y轴直线驱动机构和后卡旋转驱动机构；后卡盘包括后卡盘主轴，后卡盘主轴的一端通过后卡旋转传动机构与后卡旋转驱动机构传动连接，后卡盘主轴的另一端通过紧固件安装有后卡驱动缸体，后卡驱动缸体的表面设置四根导柱和四个活动空腔，每个活动空腔的开口端都设置有缸盖，每个活动空腔的闭合端连通有控制管路；每个活动空腔内滑动安装有后卡驱动活塞杆，相对设置的两个后卡驱动活塞杆的端部穿过缸盖后连接同一个推板，且每个推板都通过导套与对应的导柱滑动连接，每个推板都通过两个连杆机构分别连接两个卡爪。在此基础上，相较于现有的后卡盘组件中采用直接安装四个成品小气缸的方式，本发明中的后卡盘组件直接在后卡驱动缸体上加工出四支单独的小气缸进行驱动，故本发明能够在后卡盘内部有限的空间内布置出最大的缸体，并使得后卡盘组件上所设卡爪的夹持力最大。此外，相较于现有后卡盘组件中采用后卡盘筒壁与推板之间配合进行导向的结构，本发明中这种利用推板与导柱之间配合进行导向的结构更容易进行加工，且其减少了后卡盘筒壁的加工难度。

8、进一步地，后卡盘还包括卡爪固定座，卡爪固定座与后卡盘主轴之间设置有全封闭保护罩，并通过该全封闭保护罩防止灰尘等进入后卡盘内部。

9、进一步地，激光切割组件中的激光切割头和铣削组件中的铣刀均具有竖直方向的自由度和垂直于床身组件的长度方向的水平方向的自由度，以保证其均能够对工字钢或其他管材进行对应的加工。

10、进一步地，床身组件上还设置有至少一个支撑夹持组件，支撑夹持组件设置有对中夹持机构，且所述支撑夹持组件用来对所加工的工字钢或其他管材进行竖直支撑。

11、进一步地，床身组件的外侧设置有防护钣金，并通过该防护钣金对床身组件进行保护，以保证对应操作的安全性、舒适性。

12、另一方面，本发明提供了一种使用上述适用于钢结构行业的激光切管机的切割方法，其包括以下步骤：

13、步骤一，初始状态，控制后卡盘组件位于床身组件的尾端处，并根据被加工工件的长度控制对应的支撑夹持组件升起；

14、步骤二，上料，将被加工工件放置在升起的支撑夹持组件上，并控制支撑夹持组件的对中夹持机构夹紧被加工工件，使被加工工件的轴线与双面卡盘组件、后卡盘组件的中心对齐；随后后卡盘组件前移并夹紧被加工工件的尾端，接着后卡盘组件带动被加工工件前移至被加工工件的前端位于激光切割组件的正下方；此时，铣削组件不工作，位于对应的原点位置处，龙门梁组件位于激光切割区域；

15、步骤三，激光切割工序，后卡盘组件根据工件切割程序带动被加工工件沿床身组件的长度方向移动，双面卡盘组件中的正面卡盘通过滚动夹持机构夹持被加工工件，激光切割组件移动至对应的位置处对被加工工件进行激光切割；

16、步骤四，铣削工序，待激光切割工序完成后，激光切割组件回到对应的原点位置处，龙门梁组件后退进行铣削工序准备工作；双面卡盘组件中的背面卡盘中的固定夹持机构夹持被加工工件，支撑夹持组件中的对中夹持机构同时夹紧被加工工件，龙门梁组件、铣削组件根据工件铣削程序带动铣削组件中的铣刀进行对应的移动并铣削步骤三中切割的圆弧；

17、步骤五，切断工序，待铣削工序完成后，控制双面卡盘组件的背面卡盘内所设固定夹持机构松开被加工工件，支撑夹持组件中的对中夹持机构同时松开被加工工件；此时正面卡盘中的滚动夹持机构始终保持夹持被加工工件的状态，后卡盘组件带动被加工工件沿床身组件的长度方向前移，使被加工工件再次进入激光切割工序；接着控制双面卡盘组件旋转，以及控制激光切割组件执行对应的切割程序，使激光切割组件在步骤四铣削完成的圆弧中间将被加工工件切断，并获得一件成品；

18、步骤六，重复，待切断工序完成后，控制双面卡盘组件的正面卡盘内所设滚动夹持机构松开被加工工件，支撑夹持组件中的对中夹持机构同时松开被加工工件；接着重复步骤三、步骤四、步骤五，直至获得下一件成品。

19、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

20、1、本发明不仅提供了一种创新的把激光切割和铣削集合在一台切管机上的适用于钢结构行业的激光切管机，还提出了一种全新的工字钢加工方法，从而很好的解决了钢结构行业中工字钢的加工难题，并使得对应的加工效率提高，加工精度提升；

21、2、本发明所提供的一种适用于钢结构行业的激光切管机中的前卡盘采用全新的双面卡盘形式，且其正面卡盘采用辊轮进行夹持，并同时参与激光切割工序和铣削工序；其背面卡盘采用防滑夹板进行夹持，并只是参与铣削工序；另外，其所设置的支撑夹持组件同时具有自动对中和夹持双重功能；

22、3、本发明所提供的一种适用于钢结构行业的激光切管机中的后卡盘组件采用一体式四支气缸结构，且其具有夹持力大，密封效果好的优点；

23、4、本发明所提供的一种适用于钢结构行业的激光切管机中的支撑夹持组件既能在切割过程中进行随动支撑，也能在铣削工序中对工件进行夹持，以提高加工质量和设备稳定性；

24、5、本发明所提供的一种适用于钢结构行业的激光切管机优势在于解决工字钢加工的难题，但是其并不是只能用于加工工字钢，其还可作为常规的切管机对其他在工作中不需要启动铣削工序的管材进行激光切割作业，从而实现一机多用。