适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备及加工方法与流程

本发明涉及适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备及加工方法，属于加工领域。

背景技术：

相贯线切割设备广泛运用于建筑、化工、造船、机械工程、冶金、电力等行业的管道结构件的切割加工。相贯线切割设备中的切割机头兼具走相贯线轨迹和切割的功能，机构运行灵敏度和精确度要求较高，所以结构相对复杂，是相贯线切割设备中的核心部分。

目前，在机械加工过程中，现有管材切割包括常用的方式有三种类型：手工切割、半自动切割机切割及相贯线切割机切割三种类型。第一类手工切割，其优点是灵活方便，操作简单，成本低，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，劳动强度高，生产效率低。第二类半自动切割机切割，虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。第三类数控相贯线切割机切割，可有效地提高板材切割地效率、切割质量，减轻操作者地劳动强度，其主要品种为：数控火焰相贯线切割机和数控等离子相贯线切割机。前者具有大厚度碳钢切割能力，切割费用较低，但存在切割变形大，切割精度不高，而且切割速度较低，切割预热时间、穿孔时间长，较难适应全自动化操作的需要。，应用场合主要限于碳钢、大厚度板材切割，在中、薄碳钢板材切割上会被等离子切割代替。后者切割领域宽，可切割所有金属管材，切割速度快，效率高，切割速度可达10m/min以上。采用精细等离子切割已使切割质量接近激光切割水平，切割厚度超过100mm，拓宽了数控等离子相贯线切割范围。

第二类半自动切割机多采用阳模控制方式，阳模结构决定于待加工管道和相贯管道的尺寸、相交位置等参数，具有严格的对应关系，导致不同直径相交管道的阳模种类繁多，而且阳模型面复杂、加工难度大，制约着半自动切割机的应用范围和市场。

我国机械工业钢管使用量已达到3亿吨以上，钢管的切割量非常大，随着现代机械工业的发展，对管材切割加工的效率和质量等要求逐步提高，因而相贯线切割机的市场潜力还是很大的。但是，由于相贯线切割机的售价、维护等费用比较高，考虑到成本和效益，在我国的一些中小企业甚至在一些大型企业中，使用手工切割和半自动切割的方式还较为普遍。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备及加工方法，利用阴模可以加工出不同尺寸相贯管道的相贯线，阴模型面简单便于加工，具有加工质量高、生产成本低等特点。

技术方案：为实现上述目的，本发明的适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备，包括底座、待加工管道的支撑装置、移动支架、靠模工作台等单元，待加工管道支撑装置固定在底座上，移动支架通过丝杠导轨机构安装于底座上，靠模工作台通过丝杠导轨机构安装于移动支架上，靠模工作台上安装有电机，电机与传动主轴连接，传动主轴上固定连接有横杆，横杆上套有导向套筒，导向套筒通过压紧弹簧与割枪支架连接，割枪支架与割枪连接，导向套筒上安装有锁紧装置，所述靠模工作台下方设有靠模，靠模设有与待加工管道相同半径的圆弧形凹面，割枪支架的顶端位于圆弧形凹面上；当需要切割待加工管道时，通过锁紧装置调整切割半径，将靠模调整到合适高度，割枪支架的顶端位于圆弧形凹面上，启动电机，通过割枪切割待加工管道。

作为优选，所述移动支架通过丝杠导轨机构安装在底座上，包含第一丝杠、第一丝杠螺母和导轨，所述第一丝杠通过安装块安装在底座上，所述第一丝杠螺母套在第一丝杠上，第一丝杠螺母与支架连接。

作为优选，所述靠模工作台通过丝杠导轨机构安装于移动支架上，导轨上安装有滑块，滑块与靠模工作台连接，滑块上设有锁紧螺栓，锁紧螺栓通过螺纹与滑块连接，支架另一侧安装有第二丝杠，第二丝杠上安装有第二丝杠螺母，第二丝杠螺母与靠模工作台连接。

作为优选，所述支撑装置包含v形块、压杆、压板和压紧螺母，待加工管道位于v形块上，压板位于待加工管道的顶部，在压杆上套有压紧螺母，通过压紧螺母将压板压紧。

作为优选，所述横杆上设有刻度。

一种上述的适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备的加工方法，包括以下步骤：

(1)根据待加工管道选择合适的靠模，并安装在靠模工作台上，使靠模中心的通孔轴线与传动主轴的轴线重合，异径偏交时，需要根据偏交距离e侧向调节靠模工作台并拧紧定位螺钉；

(2)把待加工管道装夹到位，使待加工管道的轴线、靠模上的圆弧形凹面的轴线以及传动主轴的轴线在一个平面上，确保加工时凸轮的轨迹就是需要加工的相贯线轨迹；

(3)确定相贯线切割位置；

(4)调节导向套筒的位置，使割枪支架的轴线与传动主轴轴线之间的距离等于待切割相贯线的半径后，锁紧导向套筒；

(5)检查割枪支架上的凸轮与靠模接触无误后，启动设备电源加工出所需管道相贯线；

(6)加工完成，断电，清扫设备准备下一次加工。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)利用仿形加工的原理，通过运动的合成实现对空间管道相贯线的切割，可以有效解决手工切割和半自动切割劳动强度大、很难准确加工相贯线以及数控相贯线切割加工时单一尺寸大批量的工件时不经济的问题；

(2)由于使用靠模进行相贯线切割，很好的协调了手工切割与数控切割两者的利弊，这属于一种半自动切割设备。当待加工管道的半径不变，相贯管道的半径变化时，只需要调整旋转半径即可直接进行相贯线切割；当待加工管道半径变化时，则需要更换适配的靠模；

(3)既可以加工异径正交管道的相贯线，可以加工异径偏交管道的相贯线；

(4)结构简单、成本低廉，对工作环境无特殊要求，很好的协调了质量，经济，效率三者之间的关系。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的左视结构示意图。

图3为本发明的俯视结构示意图。

图4为本发明的透视结构示意图。

图5为本发明的靠模三视图。

图6为待加工管道半径不变、相贯管道半径变化的相贯线。

图7为相贯管道形成相贯线的示意图。

图中，带支撑装置的底座1，第一丝杠2，压杆3，压板4，压紧螺母5，割枪6，压紧弹簧7，锁紧装置8，导向套筒9，割枪支架10，滑块11，导轨12，传动主轴13，电机14，轴承15，靠模16，第二丝杠17，第二丝杠螺母18，移动支架19，v形块20，第一丝杠螺母21，靠模工作台22，待加工管道23，定位螺钉24。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图5所示，本发明的适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备，包括底座1、待加工管道的支撑装置、移动支架19、靠模工作台22等单元。所述待加工管道的支撑装置由v形块20、压杆3、压板4、压紧螺母5组成，v形块20和压杆3固定于底座1上，待加工管道23位于v形块20上，压板4位于待加工管道23的顶部，在压杆3上套有压紧螺母5，通过压紧螺母5将压板4压紧；所述移动支架19通过第一丝杠2、第一丝杠螺母21和另一侧导轨安装于底座1上，所述靠模工作台22通过第二丝杠17、第二丝杠螺母18和导轨安装在移动支架19上端，靠模工作台22上安装有电机14，电机14与传动主轴13连接，传动主轴13通过轴承15安装在靠模工作台22上，传动主轴13上固定连接有横杆；所述横杆上设有刻度，通过横杆的刻度可以很容易的读出切割半径，横杆上套有导向套筒9，导向套筒9通过压紧弹簧7与割枪支架10连接，割枪支架10与割枪6连接，导向套筒9上安装有锁紧装置8，锁紧装置8为锁紧手柄；所述靠模工作台22下方设有靠模16，靠模16设有与待加工管道23相同半径的圆弧形凹面，割枪支架10的顶端位于圆弧形凹面上；当需要切割待加工管道23时，通过锁紧装置8调整切割半径，将靠模16调整到合适高度，启动电机14，割枪支架10的顶端位于圆弧形凹面上，通过割枪6切割待加工管道23。

在本发明中，所述电机14驱动传动主轴13带动导向套筒9、割枪支架10作旋转运动，所述导向套筒9带动割枪支架10在水平方向上滑动，所述割枪支架10在导向套筒9的约束下在竖直方向滑动。

如图5所示，所述靠模16的圆弧半径等于待加工管道23的半径，靠模16中心有一个直径大于传动主轴13直径的通孔，避免传动主轴13转动时产生干涉。如图6所示，当待加工管道23半径不变，相贯管道的半径变化时，形成的相贯线为双曲线的一部分，为与待加工管道23半径相等的圆弧。阳模的曲面需要符合主视图的双曲线线型，而本发明结合其左视图与顶视图的线型，提出了以阴模为靠模16的半自动切割设备。如图7所示，两管道相交，当r1<r2且e＝0时，两管道为异径正交；当r1<r2且0<e<r2-r1时，两管道为异径偏交。

在本发明中，靠模工作台包含本体和支撑架，支撑架通过丝杠和滑块滑动，支撑架射设有u型槽，本体通过定位螺钉与支撑架连接，调整好本体的位置之后，本体与支撑架通过定位螺钉连接。

一种上述的适用于不同尺寸相贯管道相贯线的切割设备的加工方法，包括以下步骤：

(1)根据待加工管道23选择合适的靠模16，并安装在靠模工作台22上，正交相贯线切割时，使靠模16中心的通孔轴线与传动主轴13的轴线重合，异径偏交时，需要根据偏交距离e侧向调节靠模工作台22并拧紧定位螺钉24；

(2)把待加工管道23装夹到位，使待加工管道23的轴线、靠模16上的圆弧形凹面的轴线以及传动主轴13的轴线在一个平面上，确保加工时凸轮的轨迹就是需要加工的相贯线轨迹；

(3)确定相贯线切割位置；

(4)调节导向套筒9的位置，使割枪支架10的轴线与传动主轴13轴线之间的距离等于待切割相贯线的半径后，锁紧导向套筒9；

(5)检查割枪支架10上的凸轮与靠模16接触无误后，启动设备电源加工出所需管道相贯线；

(6)加工完成，断电，清扫设备准备下一次加工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。