CN107433360B - 一种无屑切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无屑切割装置，涉及机械加工领域。现有技术中，无屑切割机包括刀头机构、旋转机构及进给机构，进给机构通过滑动套与推杆线接触实现进给运动传动，由于滑动套跟随旋转机构被动旋转，滑动套与旋转轴线距离较近的点线速度较慢，与旋转轴线距离较远的点线速度较快。这将导致滑动套与推杆之间的配合受力的不平衡。本发明所述推杆与滑动套之间设置有约束结构，所述约束结构控制所述推杆与滑动套沿旋转轴线方向的相对运动，所述约束结构为点接触约束。这使推杆与滑动套受力平衡，提高了进给机构的传动的稳定性，降低了生产推杆与滑动套的加工难度，降低推杆与滑动套的维护成本，提高了管材切断加工的质量。

Description

一种无屑切割装置

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体为一种无屑切割装置。

背景技术

管件的生产涉及较多的工序，实施这些工序之前需要对管材开料，即对原料管材进行矫直、定长切断等的预加工。

现有技术中，管材的定长切断采用无屑切割的加工方法。无屑切割机包括刀头机构、旋转机构及进给机构，无屑切割机通过刀头机构的刀片绕管材外表面旋转滚动以及垂直于管材轴心进给运动的方式切断管材。实现刀片进给的进给机构，包括套装于旋转机构外的滑动套及安装于滑动套上方的推杆。推杆带动滑动套沿旋转轴线运动，滑动套通过推动设置于刀头机构上的倾斜面以推动刀片进给。

其中，滑动套与推杆为线接触。由于滑动套跟随旋转机构被动旋转，滑动套与旋转轴线距离较近的点线速度较慢，与旋转轴线距离较远的点线速度较快。这将导致滑动套与推杆之间的配合受力的不平衡，造成刀头机构运动发生卡顿现象，降低管材切断加工的质量。滑动套与推杆线接触配合对加工精度要求高，配合受力的不平衡将使滑动套与推杆容易损坏，加工成本高昂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种无屑切割装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无屑切割装置，包括：

刀头机构，所述刀头机构设置有用于切断的刀头；

旋转机构，所述旋转机构与所述刀头机构驱动连接；

进给机构，所述进给机构包括推杆和滑动套；

所述滑动套活动地套装于所述旋转机构以带动所述刀头进给；

所述推杆与滑动套之间设置有约束结构，所述约束结构控制所述推杆与滑动套沿旋转轴线方向的相对运动，所述约束结构为点接触约束。

所述约束结构包括设置于所述滑动套外侧的凹槽，所述推杆设置于所述凹槽内，所述推杆与凹槽内侧部的接触方式为点接触。

所述凹槽内侧部为平面，在推杆移动方向上，所述推杆侧表面有且仅有一点最先接触所述凹槽侧面平面。

所述推杆侧面设置有向外凸出弧面，所述弧面与所述凹槽侧部平面相接触。

所述进给机构还包括直线压力缸，所述直线压力缸与所述进给机构驱动连接，所述直线压力缸的动力流体入口设置有单向节流阀。

所述进给机构还包括推杆架，所述推杆通过滚子轴承安装于推杆架内。

所述进给机构还包括导向组件，所述导向组件控制所述推杆架沿进给方向的运动。

所述导向组件包括导向杆，所述推杆架设置有通孔，所述通孔与导向杆配合，所述推杆架通过通孔安装于导向组件内以使推杆架沿导向杆滑动。

所述进给机构还包括直线压力缸，所述直线压力缸的动力输出端通过联接法兰与所述推杆架固定相接。

所述滑动套通过导向销固定于所述旋转机构，所述导向销的安装方向平行于旋转轴线方向。

本发明的有益效果是：

本发明所述推杆与滑动套之间设置有约束结构，所述约束结构控制所述推杆与滑动套沿旋转轴线方向的相对运动，所述约束结构为点接触约束。这使推杆与滑动套受力平衡，提高了进给机构的传动的稳定性，降低了生产推杆与滑动套的加工难度，降低推杆与滑动套的维护成本，提高了管材切断加工的质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明剖面示意图；

图2是本发明局部剖面示意图；

图3是本发明局部立体示意图。

具体实施方式

参照图1～图3，本发明是一种无屑切割装置。

一种无屑切割装置，包括：

刀头机构1，所述刀头机构1设置有用于切断的刀头11；

旋转机构2，所述旋转机构2与所述刀头机构1驱动连接；

进给机构3，所述进给机构3包括推杆32和滑动套31；

所述滑动套31活动地套装于所述旋转机构2以带动所述刀头11进给；

所述推杆32与滑动套31之间设置有约束结构，所述约束结构控制所述推杆32与滑动套31沿旋转轴线方向的相对运动，所述约束结构为点接触约束。

由于工作时刀头机构1处于旋转运动，滑动套31须在旋转的状态下进给以推动刀头机构1进给。所述推杆32推动旋转中的滑动套31，将受到来自滑动套31旋转方向的作用力。在旋转轴向上，不同半径上的点线速度不同，对所述推杆32施加的作用力将不同。所述约束结构为点接触约束，该作用力大小及方向将固定，所述推杆32将在被动旋转的同时推动所述滑动套31。

作为优选的，所述约束结构包括设置于所述滑动套31外侧的凹槽31a，所述推杆32设置于所述凹槽31a内，所述推杆32与凹槽31a内侧部的接触方式为点接触。所述凹槽31a的内部具有两个侧面可与推杆32接触，使所述推杆32可带动滑动套31做进给或退后运动。

所述的约束结构的实施方式还可以是：例如，推杆的末端设置有凹槽，滑动套上设置有环形凸快，凸块被夹于凹槽之间。上述凹槽与凸块的接触为点接触，推杆通过凹槽的两个侧面控制滑动套的进给运动。又例如，滑动套上设置有环形凸块，环形凸块与推杆接触实现进给于东，环形凸块与推杆为点接触。滑动套通过设置在刀头机构上的弹性元件的作用下复位。

作为优选的，所述凹槽31a内侧部为平面，在推杆32移动方向上，所述推杆32侧表面有且仅有一点最先接触所述凹槽31a侧面平面。在所述凹槽31a上加工平面的难度较小，再通过推杆32上加工约束结构以使所述推杆32与滑动套31之间点接触。

所述推杆32与滑动套31的实施方式还可以是：例如，推杆上沿进给方向的两侧为平面，所述凹槽的两侧设置有向内凸起的结构，上述推杆的平面与上述凹槽的两侧凸起结构通过点接触实现推杆控制滑动套的进给运动。又例如，推杆上设置凸出弧面，滑动套的内侧为朝向推杆的凸出弧面，通过弧面之间的点接触配合实现推杆控制滑动套的进给运动。

作为优选的，所述推杆32侧面设置有向外凸出弧面32a，所述弧面与所述凹槽31a侧部平面相接触。在所述推杆32的侧部加工向外出的弧面，该加工难度较小。所述推杆32的弧面与所述凹槽31a平面接触为点接触。当弧面出现磨损时，可在所述弧面上施加简单切削加工以达到继续使用的效果。

所述推杆32结构的实施方式还可以是：例如推杆的两侧为平面，中心为向外凸出弧面，通过中心向外凸出弧面与凹槽侧部平面点接触，实现推杆控制滑动套的进给运动。又例如，推杆为三角形截面的向外环形凸出块，通过凸出块的角部与与凹槽侧部平面点接触，实现推杆控制滑动套的进给运动。

作为优选的，所述进给机构3还包括直线压力缸4，所述直线压力缸4与所述进给机构3驱动连接，所述直线压力缸4的动力流体入口设置有单向节流阀41。直线压力缸4通过气压或液压来产生机械运动。单向节流阀41为单向阀与流量调节阀通过并联的方式构成。单向节流阀41可使刀头11推进运动的速度可调，而刀头11退出的速度较快。在进给运动和退出运动的速度不同的情况下，若所述推杆32与滑动套31为点接触，刀头11进给运动更易于保持稳定。

所述进给机构3驱动的实施方式还可以是：例如，旋转电机与连杆机构驱动进给机构运作，旋转电机产生旋转动力，连杆机构将旋转运动转化为直线运动。又例如，旋转电机与丝杆机构，旋转电机产生旋转动力，丝杆机构将旋转运动转化为直线运动。

作为优选的，所述进给机构3还包括推杆架33，所述推杆32通过滚子轴承安装于推杆架33内。通过滚子轴承固定于推杆架33的推杆32将跟随滑动套31被动旋转使推杆32所承受的阻力更小，减少所述推杆32与滑动套31接触而产生的磨损。

作为优选的，所述进给机构3还包括导向组件34，所述导向组件34控制所述推杆架33沿进给方向的运动。工作时，所述推杆32将受到滑动套31旋转方向的作用力，该作用力可导致推杆32偏离进给方向运动，造成刀头11的进给量不足以切断管材。所述导向组件34有效防止所述推杆32偏离进给方向的运动，使切断加工更加精确。

所述导向组件34的实施方式还可以是：例如，导向机构上设置有导轨，所述导轨沿进给方向布置，推杆架上设置有滑轮，滑轮可沿导轨方向运动，实现控制导向架的沿进给方向运动。

作为优选的，所述导向组件34包括导向杆34a，所述推杆架33设置有通孔，所述通孔与导向杆34a配合，所述推杆架33通过通孔安装于导向组件34内以使推杆架33沿导向杆34a滑动。导向杆34a设置于推杆架33的两侧，防止推杆32受滑动套31的作用力而发生旋转运动。所述推杆架33将可以沿导向杆34a滑动，带动推杆32作进给运动。

作为优选的，所述进给机构3还包括直线压力缸4，所述直线压力缸4的动力输出端通过联接法兰35与所述推杆架33固定相接。所述推杆架33的运动方向须定位为沿进给方向，这导致直线压力缸4与推杆架33存在运动方向不对心的情况。所述联接法兰35分别与推杆架33及直线压力缸4动力输出端设有凹槽31a凸台结构的配合，所述凹槽31a凸台结构可沿配合方向滑移，以使所述直线压力缸4与推杆架33不对心安装。所述凹槽31a凸台结构也可以防止所述推杆32将在滑动套31所施加作用力下相对于所述直线压力缸4旋转。

作为优选的，所述滑动套31通过导向销21固定于所述旋转机构2，所述导向销21的安装方向平行于旋转轴线方向。所述滑动套31的作用为推动刀头11上带有倾斜面的推轮滑块12a以及刀头滑块11a。所述滑动套31通过导向销21安装于旋转机构2以使得滑动套31可沿进给方向运动的同时，滑动套31不会与旋转机构2发生摩擦。

在本实施例中：

所述旋转机构2包括：与管材相固定并引导管材前进的芯轴22，芯轴22外并与刀头机构1驱动连接的轴套23，与轴套23驱动连接的同步带轮24，与所述芯轴22固定的接头25，所述轴套23与同步带轮24通过滚子轴承安装于芯轴22上。

所述刀头机构1包括：5与所述轴套23固定的刀头座13，偏心设置于刀头座13上的刀头11，偏心设置于刀头座13上的一对推轮。刀头11包括刀片，刀片通过滚子轴承固定于刀杆上，刀杆固定于刀头滑块11a上，刀头滑块11a安装于刀头座13内并可沿管材轴心辐射方向滑动，刀头滑块11a与刀头座13在滑动方向上设有弹簧；推轮组件12包括推轮，推轮通过滚子轴承固定于推轮杆上，推轮杆固定于推轮滑块12a上，推轮滑块12a安装于刀头座13内并可沿管材轴心辐射方向滑动，推轮滑块12a与刀头座13在滑动方向上设有弹簧。所述刀头滑块11a与推轮滑块12a均设置有倾斜面，所述倾斜面延伸至刀头座13侧部边缘之外。

所述进给机构3包括：通过导向销21套装于旋转机构2上的滑动套31，设置于滑动套31上方的推杆32，通过滚子轴承安装推杆32的推杆架33，与推杆架33通过联接法兰35相接的直线压力缸4，与外部机构固定的导向组件34。所述导向销21使滑动套31随旋转机构2旋转运动，以及可使滑动套31沿进给方向滑动。所述导向组件34通过导向杆34a穿过推杆架33通孔以使推杆32沿导向组件34移动，所述直线压力缸4为直线气压缸。所述滑动套31上设置有凹槽31a，凹槽31a的内部两侧为平面结构。所述推杆32位于所述凹槽31a内的部分设置有沿径向向外凸出弧面32a。

本实施例工作过程中，芯轴22与外部机架固定连接，管材通过芯轴22进入刀头机构1。同步带轮24与外部动力装置驱动连接，经过轴套23带动刀头机构1旋转运动，由于刀头11偏心设置，刀头机构1绕设置于刀头机构1中心的管材旋转运动将促使圆形刀片绕管材外表面滚动。直线压力缸4输出直线推力，推力驱使推杆架33沿导向组件34直线运动并带到推杆32运动，所述推杆32通过向外凸出弧面32a与所述滑动套31凹槽31a内侧的平面相接触以带动滑动套31移动，滑动套31的进给运动将与所述刀头滑块11a的倾斜面与推轮滑块12a上的倾斜面相抵，促使所述刀头滑块11a与推轮滑块12a沿刀头座13径向下内运动，并驱动刀片与推轮的进给。刀片的进给将加深对管材的切割，两个推轮的进给将从刀片方向固定管材。最终，刀片通过滚压的方式实现管材的无屑加工。

由于所述推杆32通过向外凸出弧面32a与所述滑动套31凹槽31a内侧的平面相接触以带动滑动套31移动，使所述推杆32与滑动套31的接触为点接触。虽然在旋转的过程中滑动套31沿径向方向各点的线速度不同，但在所述滑动套31与推杆32接触时，接触点的速度某一固定值。所述滑动套31与推杆32之间的接触不存在受力不均匀，在推杆32推动滑动套31运动的过程中将不会出现卡顿的现象，使刀片的进给运动稳定，提高被加工管材的断面质量。同时，与现有技术相比，在加工上，所述推杆32的弧面与滑动套31的平面无需精确配合，当推杆32的弧面或滑动套31的平面产生磨损时，经简单的机械切削加工可继续使用，这将极大降低设备的生产及维护成本。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (9)

1.一种无屑切割装置，其特征在于包括：

刀头机构，所述刀头机构(1)设置有用于切断的刀头(11)；

旋转机构(2)，所述旋转机构(2)与所述刀头机构(1)驱动连接；

进给机构(3)，所述进给机构(3)包括推杆(32)和滑动套(31)；

所述滑动套(31)活动地套装于所述旋转机构(2)以带动所述刀头(11)进给；

所述推杆(32)与滑动套(31)之间设置有约束结构，所述约束结构控制所述推杆(32)与滑动套(31)沿旋转轴线方向的相对运动，所述约束结构为点接触约束；所述约束结构包括设置于所述滑动套(31)外侧的凹槽(31a)，所述推杆(32)设置于所述凹槽(31a)内，所述推杆(32)与凹槽(31a)内侧部的接触方式为点接触。

2.根据权利要求1所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述凹槽(31a)内侧部为平面，在推杆(32)移动方向上，所述推杆(32)侧表面有且仅有一点最先接触所述凹槽(31a)侧面平面。

3.根据权利要求2所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述推杆(32)侧面设置有向外凸出弧面(32a)，所述弧面与所述凹槽(31a)侧部平面相接触。

4.根据权利要求1所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述进给机构还包括直线压力缸(4)，所述直线压力缸(4)与所述进给机构(3)驱动连接，所述直线压力缸(4)的动力流体入口设置有单向节流阀(41)。

5.根据权利要求1所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述进给机构(3)还包括推杆架(33)，所述推杆(32)通过滚子轴承安装于推杆架(33)内。

6.根据权利要求5所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述进给机构(3)还包括导向组件(34)，所述导向组件(34)控制所述推杆架(33)沿进给方向的运动。

7.根据权利要求6所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述导向组件(34)包括导向杆(34a)，所述推杆架(33)设置有通孔，所述通孔与导向杆(34a)配合，所述推杆架(33)通过通孔安装于导向组件内以使推杆架(33)沿导向杆(34a)滑动。

8.根据权利要求5所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述进给机构还包括直线压力缸(4)，所述直线压力缸(4)的动力输出端通过联接法兰(35)与所述推杆架(33)固定相接。

9.根据权利要求1所述的一种无屑切割装置，其特征在于，所述滑动套(31)通过导向销固定于所述旋转机构(2)，所述导向销的安装方向平行于旋转轴线方向。

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