专利名称：三坐标圆筒相贯线切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工领域，具体涉及一种圆筒相贯线切割机。
背景技术：
石油、化工、船舶、矿山及其他诸多领域的生产制造都需要切割各种管道相互贯通的相贯线。目前相贯线的切割一般通过两种方法实现一是先在板材上按照空间相贯线的平面展开线切割出一定的形状，再通过卷板加工将板材卷制成管道以得到相应的空间相贯线；二是采用四坐标或五坐标切割机直接在圆管上切割。但上述方法在实际使用中均存在诸多不足之处，如卷板过程中的拉伸变形会使得切割后成形的工件往往存在尺寸误差。另外卷板拉伸导致的材料性能变化(如冷作硬化等)也是难以控制的质量因素。除此之外，卷板制作只适合塑性金属制品，不适合其他制品。现有人采用四坐标、五坐标切割机(又称“多坐标切割机”)，其生产制造难度大且昂贵(如进口的五坐标切割设备价格都在数百万元人民币以上)，对于终端用户来说是一个不可忽视的成本。而且目前的多坐标切割机对工件的大小都有限制，对于大直径的管道需要专门定制，相应增加了生产成本。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种易于制造、成本低廉之三坐标圆筒相贯线切割机。
本实用新型的技术问题是通过下面的技术方案实现的。它包括相互垂直之X方向导轨和Y方向导轨，所述X方向导轨上设有可沿其导轨轴线移动之可调高支撑装置和可调高转动夹紧装置，Y方向导轨上设有可沿其导轨轴线移动之调高平动喷枪控制装置，该装置上装有组合喷枪。所述调高平动喷枪控制装置包括组合喷枪支座和调高部件，组合喷枪支座上装有可用来切割圆管相贯线和坡口之组合喷枪，该支座底端通过支承板与调高部件相连，调高部件底端开设有可与X方向导轨相啮合的V型支承；所述可调高转动夹紧装置包括卡盘和调高部件，卡盘由卡盘支架固定，通过减速器与卡盘旋转电机相联，卡盘支架通过支承板与调高部件相联，调高部件底端开设有可与Y方向导轨相啮合之V型支承；所述调高支撑装置包括支承心轴，导杆和调高部件，导杆置于支承板上，支承板与调高部件相接，调高部件底端开设有可与Y方向导轨相啮合之V型支承。本实用新型调高部件包括装于机箱内之带齿条的滑杆和齿轮，所述滑杆上端为螺杆，与支承板相接，中间外表面套有上滑动轴承，该轴承置于机架上，机架固定在机箱上端；滑杆下端开设有可与齿轮相啮合的齿条，齿轮装于可控制转动的小轴上；在机箱内下面位置，还设有可与X方向导轨相配合的V型支承、滚轮轴承和电动机，所述滚轮轴承通过滚轮心轴装于滚轮支座上，滚轮支座固定在机箱上。所述组合喷枪包括主喷枪，该主喷枪旁设有可绕其转动且可调节与其相对角度之副喷枪，该副喷枪通过设于主喷枪外表面之外筒与其连接，外筒一端之外表面加工有可与步进电机输出齿轮相啮合之齿槽。所述外筒内腔两端分别设有前轴承和后轴承，通过前端盖和后端盖固定在外筒上，两轴承同时套于内筒两端外表面，主喷枪装于内筒内，外筒外表面设有前滑动套和后滑动套，副喷枪外表面分别设有副喷枪前固定套和副喷枪后固定套，两固定套分别通过连接销与抱箍连接，两抱箍又与前滑动杆和后滑动杆固定连接。
本实用新型既可直接在圆筒上切割曲线，同时还可开坡口，不需要计算相贯线的平面展开曲线，其数控编程特别简单，与多坐标切割系统相比，对工件直径大小无特殊限制，易于生产制造，成本低廉。
图1为本实用新型立体图；图2为本实用新型可调高喷枪控制装置结构示意图；图3为本实用新型可调高转动卡盘夹紧装置结构示意图；图4为本实用新型可调高支撑装置结构主视图；图5为本实用新型可调高支撑装置结构左视图；图6为本实用新型可调高喷枪控制装置之组合喷枪结构示意图；图7为本实用新型图6之A-A剖面图；图8为本实用新型图7之I处放大图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括相互垂直之X方向导轨1和Y方向导轨2，X方向导轨1由两组平行的导轨组成，Y方向导轨2由两组导轨组成，其中一组固定安装，另外一组两端分别安装在X方向导轨1上，可沿X方向水平往返移动。所述X方向导轨1上分别装有可调高支撑装置4和可调高转动夹紧装置5，可调高支撑装置4用来支撑工件3，可调高转动夹紧装置5既可用来支撑工件3，同时可将工件3夹紧。两装置均可沿其X方向导轨1轴线作移动；所述Y方向导轨2上设有可沿其导轨轴线移动之调高平动喷枪控制装置7，该装置上装有组合喷枪6。可调高转动夹紧装置5和可调高平动喷枪控制装置7皆与中央控制系统8相连，由该系统控制上述装置动作，这样，由可调高支撑装置4、可调高转动夹紧装置5和可调高平动喷枪控制装置7构成一个三坐标圆筒切割机系统，通过采用三坐标连动的方式，可切割各种直径及各种形式的圆管相贯线。
如图2所示，本实用新型调高平动喷枪控制装置7包括组合喷枪支座12和调高部件11，所述组合喷枪支座12上装有可用来切割圆管相贯线和坡口之组合喷枪6，通过紧固螺钉28固定，该支座底端连接支承板13，调高部件11与其相连，通过调高部件11可调节组合喷枪6之高度。如图所示，本实用新型调高部件11包括装于机箱27内之带齿条的滑杆16和齿轮18，所述滑杆16上端为螺杆，与支承板13相接，中间外表面套有上滑动轴承15，该轴承置于机架14上，机架14固定在机箱27上端。滑杆16下端开设有齿条，通过下滑动轴承19支撑，该齿条与装于小轴17上之齿轮18相啮合，小轴17可由操作人员手转动或通过中央控制系统8控制转动，以带动齿轮18转动，同时带动齿条运动，使滑杆16作上下位移，以调节高度。在机箱27内下面位置，设有V型支承24、滚轮轴承21和电动机26，所述V型支承24上开设的V型槽可与X方向导轨1相配合，沿其X方向作往返运动；滚轮轴承21通过滚轮心轴22装于滚轮支座20上，滚轮支座20固定在机箱27上；所述电动机26与减速器25相连，该减速器25输出轴上装有齿轮23。在中央控制系统10的控制下，通过齿轮23与传动机构啮合，可带动整个装置沿X方向导轨1方向作滑移。
如图3所示，本实用新型可调高转动夹紧装置5包括卡盘32和调高部件11，工件3装于卡盘32内，该卡盘32通过卡盘支架31固定，与减速器30输出轴相联接，减速器30与卡盘旋转电机29相联，卡盘32可通过卡盘旋转电机29带动转动。所述卡盘支架31与支承板39连接，通过该支承板39与调高部件11相联，以实现该装置高度方向的调节。同样，在其调高部件11下端，亦设有设有V型支承24、滚轮轴承21和电动机26(图中未画出)，可在中央控制系统10的控制下，通过齿轮23与传动机构啮合，可带动整个装置沿Y方向导轨2方向作滑移。
如图4、图5所示，本实用新型调高支撑装置4包括支承心轴34，导杆37和调高部件11，所述导杆37可设四根，排列v型，置于支承板38上，支承板38与调高部件11相接。在导杆37上端，套有弹簧36，其顶端装有支承座35，该支承座35上设有支承心轴34，支承轴承33装于其心轴上，工件3可搁置于支承轴承33上。通过支承板38与调高部件11相连，可实现该装置高度方向的调节。同样，在其调高部件11下端，亦设有设有V型支承24、滚轮轴承21和电动机26(图中未画出)，可在中央控制系统10的控制下，通过齿轮23与传动机构啮合，可带动整个装置沿Y方向导轨2方向作滑移。
如图6所示，本实用新型组合喷枪6包括可切割曲线轮廓之主喷枪47，在该主喷枪47旁设有一可切割坡口之副喷枪53，该副喷枪53通过设于主喷枪47外表面之外筒43与其相连接，可绕主喷枪47转动且可调节与其相对角度，外筒43一端之外表面加工有齿槽44，该齿槽44可与数控切割机上步进电机输出齿轮相啮合，由步进电机提供动力。通过调节主喷枪47与副喷枪53之间的角度，副喷枪53经中央控制系统8的指令控制其绕主喷枪47回转，便可由主喷枪47切割出曲线轮廓，副喷枪53切割出轮廓线上的坡口。
如图6、图7、图8所示，本实用新型外筒43在内腔两端分别装设有前轴承42和后轴承49，通过前端盖41和后端盖45固定在外筒43上，两轴承同时套于内筒46两端外表面，内筒46是用于安装固定主喷枪47的部件，主喷枪47装于该内筒46内，通过紧固螺钉48固定。外筒43是安装副喷枪53的主体部件，通过两端的前轴承42和后轴承49与内筒46结合，可绕内筒46转动。如图所示，本实用新型在外筒43外表面设有前滑动套54和后滑动套50，副喷枪53外表面分别设有副喷枪前固定套56和副喷枪后固定套52，通过紧定螺钉60固定，与上述两滑动套位置对应，连接销57一端旋入两固定套内使其与之固定，另一端活动插入抱箍57内，两抱箍57又分别与前滑动杆55和后滑动杆51固定连接，前滑动杆55和后滑动杆51分别对应置于前滑动套54和后滑动套50内，可与其滑动配合，其位置由紧定螺钉59固定。当需要调节主喷枪47与副喷枪53之间的相对角度时，可拧开紧定螺钉59，按需要进行调节，然后再将紧定螺钉59拧紧即可，从而实现坡口角度的调节，非常方便。
由于可调高转动夹紧装置5、可调高支撑装置4可沿Y方向移动及整个系统均可调高，因此本实用新型可根据工件3直径随意调节，不受直径大小限制。
本实用新型工作过程将工件3一端放置在可调高支撑装置4上，另一端置于可调高转动夹紧装置5上，用卡盘32夹紧，然后调节可调高支撑装置4、可调高转动夹紧装置5和可调高平动喷枪控制装置7上之各个调高部件11使工件3轴线、组合喷枪6上之切割头轴线、卡盘32中心线处于同一平面。中央控制系统8控制卡盘32的转动、可调高平动喷枪控制装置7沿X方向导轨1水平移动，其组合喷枪6上之副喷枪53绕主喷枪47转动形成三坐标系统。当卡盘32转动、可调高平动喷枪控制装置7水平移动及副喷枪53绕主喷枪47转动时，两喷枪可根据需要在工件3上切割各种形状的曲线及相应坡口。
权利要求1.一种三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于它包括相互垂直之X方向导轨(1)和Y方向导轨(2)，所述X方向导轨(1)上设有可沿其导轨轴线移动之可调高支撑装置(4)和可调高转动夹紧装置(5)，Y方向导轨(2)上设有可沿其导轨轴线移动之调高平动喷枪控制装置(7)，该装置上装有组合喷枪(6)。
2.根据权利要求1所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于调高平动喷枪控制装置(7)包括组合喷枪支座(12)和调高部件(11)，所述组合喷枪支座(12)上装有可用来切割圆管相贯线和坡口之组合喷枪(6)，该支座底端通过支承板(13)与调高部件(11)相连，调高部件(11)底端开设有可与X方向导轨(1)相啮合的V型支承(24)。
3.根据权利要求1所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于可调高转动夹紧装置(5)包括卡盘(32)和调高部件(11)，所述卡盘(32)由卡盘支架(31)固定，通过减速器(30)与卡盘旋转电机(29)相联，卡盘支架(31)通过支承板(39)与调高部件(11)相联，调高部件(11)底端开设有可与Y方向导轨(2)相啮合之V型支承(24)。
4.根据权利要求1所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于调高支撑装置(4)包括支承心轴(34)，导杆(37)和调高部件(11)，所述导杆(37)置于支承板(38)上，支承板(38)与调高部件(11)相接，调高部件(11)底端开设有可与Y方向导轨(2)相啮合之V型支承(24)。
5.根据权利要求1或2所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于组合喷枪(6)包括主喷枪(47)，所述主喷枪(47)旁设有可绕其转动且可调节与其相对角度之副喷枪(53)，该副喷枪(53)通过设于主喷枪(47)外表面之外筒(43)与其连接，外筒(43)一端之外表面加工有可与步进电机输出齿轮相啮合之齿槽(44)。
6.根据权利要求2或3或4所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于调高部件(11)包括装于机箱(27)内之带齿条的滑杆(16)和齿轮(18)，所述滑杆(16)上端为螺杆，与支承板(13)、(38)、(39)相接，中间外表面套有上滑动轴承(15)，该轴承置于机架(14)上，机架(14)固定在机箱(27)上端；滑杆(16)下端开设有可与齿轮(18)相啮合的齿条，齿轮(18)装于可控制转动的小轴(17)上；在机箱(27)内下面位置，还设有可与X方向导轨(1)相配合的V型支承(24)、滚轮轴承(21)和电动机(26)，所述滚轮轴承(21)通过滚轮心轴(22)装于滚轮支座(20)上，滚轮支座(20)固定在机箱(27)上。
7.根据权利要求5所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于外筒(43)内腔两端分别设有前轴承(42)和后轴承(49)，通过前端盖(41)和后端盖(45)固定在外筒(43)上，两轴承同时套于内筒(46)两端外表面，主喷枪(47)装于内筒(46)内，外筒(43)外表面设有前滑动套(54)和后滑动套(50)，副喷枪(53)上所设之前滑动杆(55)和后滑动杆(51)分别与其滑动连接。
8.根据权利要求7所述的三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于副喷枪(53)外表面分别设有副喷枪前固定套(56)和副喷枪后固定套(52)，两固定套分别通过连接销(58)与抱箍(57)连接，两抱箍(57)又与前滑动杆(55)和后滑动杆(51)固定连接。
专利摘要一种三坐标圆筒相贯线切割机，其特征在于它包括相互垂直之X方向导轨(1)和Y方向导轨(2)，所述X方向导轨(1)上设有可沿其导轨轴线移动之可调高支撑装置(4)和可调高转动夹紧装置(5)，Y方向导轨(2)上设有可沿其导轨轴线移动之调高平动喷枪控制装置(7)，该装置上装有可用来切割圆管相贯线和坡口之组合喷枪(6)。本实用新型通过采用三坐标连动的方式，可切割各种直径及各种形式的圆管相贯线，同时利用组合喷枪还可开坡口，不需要计算相贯线的平面展开曲线，其数控编程特别简单，与多坐标切割系统相比，对工件直径大小无特殊限制，易于生产制造，成本低廉。
文档编号B23K10/00GK2688437SQ20042003508
公开日2005年3月30日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者王兴波, 吴石林 申请人:王兴波, 吴石林