專利名稱：軸承用鋼管的切割設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋼管切割設備及切割工藝，特別與軸承用鋼管的切割設備及切割 工藝有關。
背景技術：
軸承加工的下料工序，就是將鋼管根據一定寬度進行切割再進入下道工序。下料 工序是后續加工工序的基礎，下料工序的精度、效率直接影響到產品質量的好壞及成本的 高低。近年來，管材切割機的研制取得了很大進展，但存在結構復雜、價格高等諸多問題。現在很多生產企業仍然通過人工加機械定位來保證下料的精度。調查中發現，該 類設備切削余量大，耗材多，人工測量無法保證精度，加工效率較低。目前也有人設計一種 激光切割管材的設備，但是存在設備成本高，切削面硬度變大影響后續加工等問題。為此，本發明人提出一種新型軸承用管材切割機及其切割工藝，實現管材送料定 位精度高、工作迅速平穩而相對成本較低，本案由此產生。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種軸承用鋼管的切割設備及切割工藝，能全自動、 高精度的完成管材的切割，工作穩定，成本低，目前該設備投入應用并取得了良好的效果。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案軸承用鋼管的切割設備，包括供料機構和切割機構；供料機構包括電機、絲杠、導 向桿、用于夾緊管材的窄夾緊裝置和寬夾緊裝置、以及驅動窄夾緊裝置和寬夾緊裝置夾放 動作的液壓系統；寬夾緊裝置位置固定，安裝有窄夾緊裝置的絲桿連接電機受其驅動；切 割機構包括切割驅動機構、刀片、調速電機、微動開關；控制調速電機啟閉的微動開關定位 在管材伸出寬夾緊裝置之外的切割鋼圈長度位置，刀片安裝于調速電機受其驅動自轉，同 時電機固定連接切割驅動機構的輸出軸。所述液壓系統包括驅動窄夾緊裝置的兩個液壓缸、驅動寬夾緊裝置的一個擺動液 壓缸。所述的窄夾緊裝置包括移動板、安裝在移動板上的一對夾具，所述的液壓缸各自 固定連接一個夾具，驅動夾具在移動板上沿垂直管材送料方向做直線往復運動。所述的移動板兩端各自固定連接與管材送料方向平行的導向桿。所述的寬夾緊裝置包括上端面與移動板在同一高度的基座和一對夾具，所述的擺 動液壓缸驅動其中一個夾具在基座上沿垂直管材送料方向做直線往復運動。所述的切割驅動機構包括兩個氣液壓缸和單向節流閥；兩個氣液壓缸的活塞桿一 邊為液體、一邊為氣體，單向節流閥將兩個氣液壓缸的氣體連通，其中一根活塞桿作為輸出 軸O所述的調速電機支承在機架上，調速電機通過擺桿與切割驅動機構的輸出軸相連。[0014]所述的軸承用鋼管的切割設備，配備PLC (可編程邏輯控制器)，PLC連接電機以及 兩個液壓缸、擺動液壓缸和氣液壓缸的磁性開關，同時兩個液壓缸、擺動液壓缸和氣液壓缸 又通過電磁閥連接到PLC的控制端口。軸承用鋼管的切割工藝，包括以下步驟一、放料，管材放入窄夾緊裝置和寬夾緊裝置中的夾具中；二、開啟總開關，窄夾緊裝置夾緊管材；三、電機正轉，帶動窄夾緊裝置夾住管材送料；四、待管材伸出達到設定位置時，寬夾緊裝置夾緊管材；五、調速電機和切割驅動機構開始工作，切割管材；六、切割完成，切割驅動機構中氣液復位；七、寬夾緊裝置復位；八、電機繼續正轉，帶動窄夾緊裝置夾住管材再次送料；九、重復上述第四步。該切割工藝還可以進一步完善，在第七步之后，判斷絲桿是否達到最大行程，若達 到最大行程，則寬夾緊裝置夾緊管材，窄夾緊裝置復位，然后電機反轉，窄夾緊裝置復位回 位，接著窄夾緊裝置夾緊管材，寬夾緊裝置復位，重復上述第三步。本實用新型采用上述方案后，具有以下特點采用電機帶動滾珠絲桿實現管材送 料以提高定位精度。切割驅動機構中氣壓液缸傳動工作迅速、相對成本較低及液壓傳動工 作平穩、推力大等到優點，實現刀片的進給運動以增加切割運動的穩定性。本實用新型中采 用PLC，使其具有很強的通用性和擴展功能，成本低、運行安全。本實用新型同時提出一種穩 定、完善的切割工藝，保證生產流程順暢，切割精度高。目前該設備投入應用并取得了良好 的效果。

[0027]圖1是本實用新型較佳實施例設備立體示意圖；[0028]圖2是本實用新型較佳實施例設備俯視圖；[0029]圖3是圖1的A向視圖；[0030]圖4是本實用新型切割工藝流程圖；[0031]圖5是本實用新型液壓原理示意圖；[0032]圖6是本實用新型切割驅動機構原理示意圖；[0033]圖7是本實用新型中PLC的連接示意圖；[0034]圖8是本實用新型中PLC的內部功能模塊示意圖[0035]圖9是本實用新型分析結果曲線圖。
具體實施方式
結合說明書附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。軸承用鋼管的切割設備，主要包括安裝在底板10上的供料機構和切割機構，如圖 1 圖3所示。供料機構包括電機1、絲杠2、導向桿3、窄夾緊裝置4、寬夾緊裝置5、液壓缸6、擺
4動液壓缸7。電機1選用步進電機，固定與底板10。絲桿2連接電機1的輸出端，與管材送料方 向平行，作為窄夾緊裝置4的直線傳動部件。在絲桿2的兩側各具有與絲桿2平行的導向 桿3。窄夾緊裝置4包括移動板41、一對窄夾緊夾具42。移動板41連接在絲桿2上，受 絲桿2進行直線傳動。移動板41的兩端固定有穿套在導向桿3上的滑塊43，為移動板41 的直線往復運動進行導向。 兩個窄夾緊夾具42為對稱結構，相對面開設用于夾住管材90的凹口，每個窄夾緊 夾具42都配有一個液壓缸6，液壓缸6帶動窄夾緊夾具42做垂直于管材送料方向的直線運 動，當液壓缸6驅動窄夾緊夾具42相對運動時，窄夾緊夾具42就夾住管材90，反之復位，松 開管材90。寬夾緊裝置5包括基座51和一對寬夾緊夾具52。基座51是固定連接在底板10 上，位置不變。基座51的上端面和移動板41高度保持在同一水平位置上，使得管材90在 送料過程中保持水平位置。寬夾緊夾具52的結構和原理同窄夾緊夾具42相同，有區別的 是寬夾緊夾具52中其中一個夾具不動，另一個受控與擺動液壓缸7驅動做垂直于管材送料 方向的直線運動。切割機構主要包括切割驅動機構8、刀片9、調速電機11、微動開關12。刀片9為 盤狀結構，裝在調速電機11上，由調速電機11驅動進行高速自轉。調速電機11支承在機 架13上，同時調速電機11通過擺桿14連接到切割驅動機構8上，由切割驅動機構8驅動 使得調速電機11繞支承點上下擺動，帶動刀片9做上下切割運動。微動開關12是調速電機11的運轉開關，位置安裝在寬夾緊夾具52中管材伸出寬 夾緊夾具52—定寬度的位置處。管材送出一定長度后，就會觸碰到微動開關，啟動調速電 機11工作，進行切割。如圖4所示，本實用新型的切割工作過程為—、放料，經多個管材90同時放入窄夾緊夾具42和寬夾緊夾具52中。二、開啟總 開關，設備開始工作，液壓缸6驅動，帶動窄夾緊夾具42夾住管材90。三、電機1開始正轉， 推動管材90送料。四、管材90以精確的長度輸送給切割機構直到碰到微動開關12，寬夾緊 夾具52在擺動液壓缸7驅動下也夾緊管材90。五、調速電機11和切割驅動機構8開始工 作，調速電機11轉動帶動刀片9快速旋轉，切割驅動機構8工作使刀片進行切割。六、切割 完成，切割驅動機構8復位。七、寬夾緊夾具52復位。八、電機1繼續正轉，帶動窄夾緊夾 具42夾住管材90再次送料。九、重復上述第四步。另外，由于絲杠2有最大行程限制，當在絲杠2達到最大行程時無法繼續向前，因 此需要回復。在上述第七步之后，增加判斷絲杠2是否達到最大行程的環節，若達到最大行 程，則寬夾緊夾具52夾緊管材，窄夾緊夾具42松開復位，然后電機1反轉，窄夾緊夾具42 復位回位，回位后窄夾緊夾具42繼續夾緊管材90，寬夾緊夾具52松開復位，重復上述第三步。在切割下來的鋼圈沿著外接的輸送滑道自動進入磨削工序中的放料槽，而切削過 程中產生的廢料在設定的縫道口排出滑道。在管材切割機中涉及到多個液壓元件，比如窄夾緊裝置4中的兩個液壓缸，寬夾[0056]令活塞桿直徑d=0. 2D,選擇液壓缸壓力油工作壓力P=O. 6 0. 8Mpa,則根據計算 結果選取活塞缸徑。設置每個液壓元件的參數，比如液壓源的壓力，單向節流閥的值，還有 液壓缸的參數。擺動液壓缸7裝有單向節流閥，保證節流調速和工作穩定性。按照上述同樣計算 方法得到夾緊力選擇合適擺動液壓缸。切割驅動機構8是一個氣液轉換系統(在中圖5中簡化為一般液壓缸)，結合圖6， 包括氣液壓缸81、單向節流閥82。兩個氣液壓缸81缸體中的活塞一邊為液體，另一邊為氣 體。在兩個氣液壓缸81中間設置單向節流閥82。首先液壓油從其中一個氣液壓缸81進出 油口 1進油，由于空氣壓力借著活塞的傳動而作用在另一個氣液壓缸81的活塞上，推動活 塞工作，從而帶動外接的擺桿14擺動，帶動微調電機11擺動，使刀片9切割，該過程中單向 節流閥82起到單向和節流作用，讓刀片9切割時有一定緩沖性。切割完畢后進出油口 2進 油，此時單向節流閥只有節流效果，可以快速復位。可知，此種系統是將氣壓轉換液壓輸出 的裝置，壓力并不變化，其目的是利用液壓油的不可壓縮性以彌補氣壓的可壓壓縮性來實 現液壓平穩切割，氣壓快速復位的目的。根據工作要求和提高效率，如圖7所示，本實用新型采用PLC控制設備工作。其中， PLC的端口 ISl 3S2分別為安裝在液壓缸6上的磁性開關，用于接收信號。端口 IYl 3Y2為電磁閥20的控制端，端口 kl、k2為控制電機1正反轉的繼電器連接口。為保證同時 安裝了按鈕作為總控制開關SB。液壓回路和PLC接線圖符號的一致保證能同步仿真。為達 到所需要的控制效果，編制了用數字電路控制的PLC的內部功能模塊程序，即根據輸入信 號編寫相互之間的邏輯關系，如圖8所示。程序中保證電機1正反轉的互鎖，液壓缸6的自
緊裝置5中的擺動液壓缸7和切割驅動機構8中米用的氣液壓缸。如何協調好各液壓缸的 動作對提高效率和安全性非常重要。為了分析方便，選擇FESTO公司液壓仿真軟件FluidSIM-H。該軟件還可設計液壓 回路的電氣控制系統，使用時按自己所設計的電控系統在元件庫中找出所需元件，拖曳到 作圖頁面上，把這些電氣元件按自己的設計連接成電氣控制系統。經過分析設備的安全性后采用圖5所示的液壓原理圖。窄夾緊裝置中的兩個液壓 紅6共用一個三位四通閥61，保證兩個液壓缸6同步工作，每個液壓缸6安裝液控單向節流 閥62，保證在一定壓力下才能工作，即夾緊力大小要適當，過大了會使表面變形，過小了則 在加工時工件會松動，造成報廢甚至發生事故。液壓缸6對工件的夾緊力可按公式計算 > K1K2K3G ( 1 )式中，Kl-安全系數，通常1. 2 2. 0 ；K2-工作情況系數，主要考慮慣性力的影 響；K3-方位系數，根據液壓缸6與管材90位置不同進行選擇；G-被抓取管材90的重力
(N)。然后將夾緊力進行修正，F描= 50 N (2)其中，效率ρ =045確定液壓缸6的直徑D，鎖。將程序輸入到PLC軟件中并現場監視結果，其中用1根長度為500mm，直徑為2mm 的管材，得到圖9所示的該部分程序的輸出結果。縱坐標為液壓缸6活塞的實際工作位移， 小于液壓缸6的最大行程，單位為mm，橫坐標為時間，單位為S。一區為啟動前狀態，時間為
當開始按鈕SB按下后進入二區，窄夾緊裝置中的液壓缸6同時動作，完全夾緊后電機1 正轉；輸送管材90前進一定距離后進入三區，擺動液壓缸7動作，鎖緊管材90準備切割；完 全鎖緊后進入四區，氣液壓缸81動作推動刀片9切割管材90，切割完畢后氣液壓缸81活塞 桿縮回；縮回完畢后進入五區，擺動液壓缸7復位。本實用新型投入到生產中并檢驗得到，該設備中處于高節拍、全自動、能適應多管 徑的工作，驗證后發現1)切管精度高公差為士0. Imm ；2)效率高因為采用氣壓傳動及操 作動作大大減少；3)自動化程度高不管在哪個位置都能自動運行；4)成本相對較低。本 實用新型提高軸承入料加工的生產能力，使企業在激烈市場上更具有競爭力。
權利要求1.軸承用鋼管的切割設備，其特征在于包括供料機構和切割機構；供料機構包括電 機、絲杠、導向桿、用于夾緊管材的窄夾緊裝置和寬夾緊裝置、以及驅動窄夾緊裝置和寬夾 緊裝置夾放動作的液壓系統；寬夾緊裝置位置固定，安裝有窄夾緊裝置的絲桿連接電機受 其驅動；切割機構包括切割驅動機構、刀片、調速電機、微動開關；控制調速電機啟閉的微 動開關定位在管材伸出寬夾緊裝置之外的切割鋼圈長度位置，刀片安裝于調速電機受其驅 動自轉，同時電機固定連接切割驅動機構的輸出軸。
2.如權利要求1所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述液壓系統包括驅動 窄夾緊裝置的兩個液壓缸、驅動寬夾緊裝置的一個擺動液壓缸。
3.如權利要求1或2所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述的窄夾緊裝置 包括移動板、安裝在移動板上的一對夾具，所述的液壓缸各自固定連接一個夾具，驅動夾具 在移動板上沿垂直管材送料方向做直線往復運動。
4.如權利要求3所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述的移動板兩端各自 固定連接與管材送料方向平行的導向桿。
5.如權利要求1或2所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述的寬夾緊裝置 包括上端面與移動板在同一高度的基座和一對夾具，所述的擺動液壓缸驅動其中一個夾具 在基座上沿垂直管材送料方向做直線往復運動。
6.如權利要求1所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述的切割驅動機構包 括兩個氣液壓缸和單向節流閥；兩個氣液壓缸的活塞桿一邊為液體、一邊為氣體，單向節流 閥將兩個氣液壓缸的氣體連通，其中一根活塞桿作為輸出軸。
7.如權利要求1所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述的調速電機支承在 機架上，調速電機通過擺桿與切割驅動機構的輸出軸相連。
8.如權利要求1所述的軸承用鋼管的切割設備，其特征在于所述的軸承用鋼管的切 割設備，配備PLC (可編程邏輯控制器)，PLC連接電機以及兩個液壓缸、擺動液壓缸和氣液 壓缸的磁性開關，同時兩個液壓缸、擺動液壓缸和氣液壓缸又通過電磁閥連接到PLC的控 制端口。
專利摘要本實用新型主要公開了一種軸承用鋼管的切割設備，包括供料機構和切割機構。供料機構包括電機、絲杠、導向桿、用于夾緊管材的窄夾緊裝置和寬夾緊裝置、以及驅動窄夾緊裝置和寬夾緊裝置夾放動作的液壓系統。寬夾緊裝置位置固定，安裝有窄夾緊裝置的絲桿連接電機受其驅動。切割機構包括切割驅動機構、刀片、調速電機、微動開關。控制調速電機啟閉的微動開關定位在管材伸出寬夾緊裝置之外的切割鋼圈長度位置，刀片安裝于調速電機受其驅動自轉，同時電機固定連接切割驅動機構的輸出軸。本實用新型能全自動、高精度的完成管材的切割，工作穩定，成本低，目前該設備投入應用并取得了良好的效果。
文檔編號B23D33/02GK201931152SQ20112005381
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月3日 優先權日2011年3月3日
發明者王文奎, 陳瓊 申請人:紹興文理學院