专利名称：火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法以及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法以及装置。
背景技术：
我国的工厂企业，每年要把千万吨的钢材通过热切割设备分解成各种形状的零 件，而碳钢，氧焰切割是最主要的手段。目前，数控火焰切割机的使用广泛，不仅切割效率 高，而且使材料的利用率上升了几个百分点，其社会经济效益相当可观。但目前使用的数控 火焰切割机一般只是两轴联动控制的，只带有一把垂直于钢板平面的割炬，因此它只能切 割出任意轮廓的零件，而不能切割出这些零件上的焊接坡口。而实际情况中，零件被切割以 后往往需要焊接，因此必须再增加开焊接坡口这一道工序，否则不能保证焊接质量。
申请号为200510047354. 2的专利《有限回转三割炬坡口切割装置及方法》中，该 发明设计了一种火焰三割炬调节机构。其主要采用割枪角度旋转机构由穿过割枪前后伸縮 机构的伸縮杆中的锁紧杆锁定，伸縮杆通过连接杆与两割枪相联接，并与割枪横向移动机 构中装于六方齿条上的固定块连接，自动跟踪机构通过支架与六方齿条连接。该发明调整 方便快捷、定位准确、自动机械跟踪灵敏、设备造价低；由于两侧各一把及中间一把割枪可 同时切割坡口形状，只需一次定位、一次装夹，减少定位装夹误差，减小工件的变形量，确保 了工件钝边高度不会出现参差不一 ；与单割炬分二次或三次切割法相比，切割效率高、加工 精度好；火焰切割中坡口形状的切割工序完全可由直线三割炬取代单割炬分次切割。
申请号为95228051. 5的专利《火焰无限回转三割炬》中解决了回转密封体密封性 能的绝对安全可靠，切割X、 V、 Y、 K单面形坡口钢板一次成型。其中，无限回转部分由伺服 电机、减速机、联轴器、密封箱体、填料箱、密封环、轴、调整螺栓、轴承、消声器等构成。轴从 上至下有通切割气、预热氧、燃气的环形槽，槽间有密封环，数量不等，密封环与轴之间的松 紧度可调。因此用于无限转动并通油、气、水的机器部件。 申请号为200520092820. 4的专利《一种三割炬坡口切割装置》，包括由气路分配 部分、回转部分、割炬距离调整部分和割炬角度调整部分组成，气路分配部分由螺旋管、分 气块构成，回转部分由伺服电机、小齿轮、齿圈等构成，割炬距离调整部分由导杆和导套等 构成，螺旋管将燃气、切割氧气、预热氧气送到分气块，由分气块处将燃气和氧气输送给割 炬，调整主割炬与两个割炬之间的距离，根据坡口要求调割炬的角度，调整滑块在扇形块的 位置，割炬和距离调整装置及角度调整装置均固定在齿圈上，随齿圈一起转动，电机通过小 齿轮驱动齿圈及割炬转动，切割工件。 申请号为200720075963. 3的专利《用于数控切割机的无限旋转火焰三割炬装置》 设计了一种数控切割机的无限旋转火焰三割炬装置，其三把割炬的组合总成包含一位于其 上部的进气分配接头部件；空心主轴的下端与三把割炬的组合总成固定连接，使两者同步 转动；安装在机壳上部的分配器，分配器轴置于空心主轴内，将输入分配器的切割氧、预热 氧和燃气输送至进气分配接头部件中，通过不同的进气接头输出置割炬；安装在机壳上及 机壳内的齿轮减速传动机构驱动空心主轴及三把割炬的组合总成进行O。
-360°无限旋转。在切割工件轮廓时，将三割炬组合的整体、围绕中心割炬进行旋转，此旋转角度由计算 机程序进行控制，在切割时就能一次形成工件的轮廓形状、尺寸及工件轮廓线的法线方向 的坡口角，同样能实现V形、Y形、及X等形式坡口 。但是该装置只是对三割炬装置进行了 一些装置上的改进，且只能在O。 -360°之间旋转，而实际上，由于切割图形的复杂性，尤 其是在复杂套料情况下，O。
-360°的切割装置不能满足要求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法。
本发明的另一个目的是提供一种火焰三割炬切割喷嘴装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 —种火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，所述的方法包括如下步骤
步骤(1)、在切割坯料上设定切割坡口线，所述的切割坡口线将工件分为工件成型 区和非工件成型区； 步骤(2)、选定切割方向，沿所述的切割方向判断待切割工件的切割坡口线是否由 光滑的线构成，如果为是，则所述的火焰三割炬装置一直沿切割坡口线切割；如果为否，则 首先在切割坡口线上寻找所有的拐点，所述的拐点为沿着切割方向不能形成光滑过渡的两 段部分切割坡口线的交点，在各个所述的拐点处设计切割过渡线，在这两段切割坡口线中， 位于所述的拐点上游的一段切割坡口线定义为上游切割坡口线，位于所述的交接点下游的 一段切割坡口线定义为下游切割坡口线，对于外切工件，则所述的切割过渡线既要与所述 的上游切割坡口线形成光滑过渡、也要与所述的下游切割坡口线形成光滑过渡，所述的火 焰三割炬装置沿切割坡口线和切割过渡线切割；对于内切工件，所述的火焰三割炬装置沿 上游切割坡口线切割到拐点处时，直接从此拐点处或从拐点处沿所述的上游切割坡口线返 回一段距离后再向靠近所述的下游切割坡口线方向旋转至少一次，使得所述的火焰三割炬 装置移动至所述的下游切割坡口线上的一个点处，如该点与所述的拐点重合时，所述的火 焰三割炬装置则从所述的拐点处起始按照切割方向沿着所述的下游切割坡口线继续切割， 如该点与所述的拐点不重合时，所述的火焰三割炬装置则沿着所述的下游切割坡口线切割 到所述的拐点处，然后再从所述的拐点处起始按照切割方向沿着所述的下游切割坡口线切 割。 优选地，所述的方法还包括设计切割引入线的步骤，所述的切割引入线在切割坯 料中的切割位置是落在非工件成型区中的，所述的火焰切割装置从所述的引入线开始切割 而后移动到所述的切割坡口线上，当工件的切割坡口线为由光滑的线构成或切割坡口线虽 不是由光滑的线构成但切割工件属于外切工件时，工件的所述的切割引入线与切割坡口线 为光滑过渡或位于同一直线上；当工件的切割坡口线不是由光滑的线构成但切割工件属于 内切工件时，所述的切割引入线为与所述的切割坡口线相交的弧线。 优选地，当工件的切割坡口线为由光滑的线构成或切割坡口线虽不是由光滑的线 构成但切割工件属于外切工件时，所述的方法还包括设计切割引出线的步骤，所述的火焰 切割装置完成所述的切割坡口线切割后再移到所述的引出线上切割即完成工件的整个切 割过程。 优选地，所述的切割引入线的两端点之间的直线距离为3 20mm。
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优选地，所述的切割过渡线上的点到相应拐点处的最大距离为15mm。
为了达到上述另一个目的，本发明采用的技术方案是 —种火焰三割炬切割喷嘴装置，包括机架、可转动地安装在所述的支架上的底盘、 固定按在所述的底盘上的火焰腔单元，所述的火焰枪单元包括第一火焰枪单元、第二火焰 枪单元以及第三火焰枪单元，所述的第一火焰枪单元位于所述的第二火焰枪单元的右侧， 所述的第三火焰枪单元位于所述的第二火焰枪单位的左侧； 所述的第一火焰枪单元包括固定在所述的底盘上的第一火焰枪垂直支架、安装在
所述的第一火焰枪垂直支架上的第一火焰枪支架、安装在所述的第一火焰枪支架上的第一
火焰枪坡口调节装置、安装在所述的第一火焰枪坡口调节装置上的第一火焰枪； 所述的第二火焰枪单元包括可转动地安装在所述的底盘上的第二火焰枪垂直支
架、固定安装在所述的第二火焰枪垂直支架上的第二垂直火焰枪，所述的第二垂直火焰枪
的中心线沿竖直方向布置，所述的第二火焰枪垂直支架的绕底盘的转动轴心线与所述的底
盘绕机架的转动轴心线重合； 所述的第三火焰枪单元包括固定在所述的底盘上的第三火焰枪垂直支架、安装在
所述的第三火焰枪垂直支架上的第三火焰枪支架、安装在所述的第三火焰枪支架上的第三
火焰枪坡口调节装置、安装在所述的第三火焰枪坡口调节装置上的第三火焰枪。 优选地，所述的第二垂直火焰枪的中心线与所述的第二垂直火焰枪支架的中心线平行。 优选地，所述的第一火焰枪垂直支架的底端安装有滚珠。
优选地，所述的第三火焰枪垂直支架的底端安装有滚珠。 优选地，所述的机架上安装有火焰三割炬驱动箱，该火焰三割炬驱动箱内安装有 给所述的第一火焰枪、第二垂直火焰枪和第三火焰枪供气的送气管。 优选地，所述的第三火焰枪坡口调节装置包括旋转齿轮、与所述的旋转齿轮相传 动连接的步进电机，所述的旋转齿轮的轴心线位于水平面上。 优选地，所述的第一火焰枪坡口调节装置包括旋转齿轮、与所述的旋转齿轮相传 动连接的步进电机，所述的旋转齿轮的轴心线位于水平面上。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果 本发明的火焰三割炬喷嘴装置能实现-360° -360°的坡口切割，并能较好的满
足复杂套料的需要，而其切割轨迹计算方法可计算出针对不同形状的破口切割轨迹。
附图1是本发明的火焰三割炬切割喷嘴装置的左视图。 附图2是本发明的火焰三割炬切割喷嘴装置的右局部视图。 附图3是本发明的矩形外切割示意图。 附图4是本发明的矩形内切割示意图(a)。 附图5是本发明的矩形内切割示意图(b)。 附图6是本发明的外圆切割示意图。 附图7是本发明的内圆切割示意图。 附图8是本发明的外三角形切割示意图。
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附图9是本发明的内三角形切割示意图(a)。
附图10是本发明的内三角形切割示意图(b)。
附图11是本发明的外任意有圆弧图形切割示意图。
附图12是本发明的内任意有圆弧图形切割示意图(a)。
附图13是本发明的内任意有圆弧图形切割示意图(b)。 其中1、火焰三割炬驱动箱；2、第一火焰枪垂直支架；3、步进电机，4、第一火焰枪 坡口调节装置；5、第一火焰枪支架；6、滚珠；7、第一火焰枪；8、第二火焰枪；9、第三火焰枪； 10、点火装置；11、滚珠；12、第三火焰枪支架；13、第三火焰枪坡口调节装置；14、第二垂直 火焰枪支架；15、步进电机；16、第三火焰枪垂直支架；17、底盘；18、桥接板；19、螺栓；20、 螺栓；21、穿孔点；22、切割终点。
具体实施例方式下面结合附图所示的实施例对本发明的技术方案作进一步描述 —种利用火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，所述的方法包括如下步
骤 步骤(1)、在切割坯料上设定切割坡口线，切割坡口线将工件分为工件成型区和非 工件成型区。工件分为内切工件和外切工件，对于内切工件，切割坡口线为待成型工件的内 轮廓线，切割坡口线的内侧为非工件成型区，外侧为工件成型区；对于外切工件，切割坡口 线为待成型工件的外轮廓线，切割坡口线的内侧为工件成型区，外侧为非工件成型区。
步骤(2)、设计切割引入线，切割引入线在切割坯料中的切割位置必须落在非工件 成型区中的，火焰切割装置从引入线开始切割而后过渡到切割坡口线上进行切割。对于不 同的工件类型，其切割引入线也不一样，当工件的切割坡口线为由光滑的线构成(此处的 工件包括内切工件和外切工件)或切割坡口线虽不是由光滑的线构成但切割工件属于外 切工件时，工件的切割引入线与切割坡口线为光滑过渡或位于同一直线上；当工件的切割 坡口线不是由光滑的线构成但切割工件属于内切工件时，切割引入线为与所述的切割坡口 线相交的弧线。 步骤(3)、选定切割方向，此切割方向可以是顺时针方向也可以是逆时针方向。确 定好切割方向后，按照切割方向判断待切割工件的切割坡口线是否由光滑的线构成。如果 为是，则火焰三割炬装置将一直沿切割坡口线切割；如果为否，当火焰三割炬装置沿切割 坡口线切割到沿着切割方向不能形成光滑过渡的两段部分切割坡口线的交点处时，在此向 非工件成型区运行一段距离使得各个拐点处沿切割过渡线，在这两段切割坡口线中，位于 拐点上游的一段切割坡口线定义为上游切割坡口线，位于交接点下游的一段切割坡口线定 义为下游切割坡口线，对于外切工件，则切割过渡线既要与上游切割坡口线形成光滑过渡、 也要与下游切割坡口线形成光滑过渡，火焰三割炬装置沿切割坡口线和切割过渡线切割； 对于内切工件，火焰三割炬装置沿上游切割坡口线切割到拐点处时，直接从此拐点处或从 拐点处沿上游切割坡口线返回一段距离后再向靠近下游切割坡口线方向旋转至少一次，使 得火焰三割炬装置移动至下游切割坡口线上的一个点处，如该点与拐点重合时，火焰三割 炬装置则从拐点处起始按照切割方向沿着下游切割坡口线继续切割，如该点与拐点不重合 时，火焰三割炬装置则沿着下游切割坡口线切割到拐点处，然后再从拐点处起始按照切割方向沿着下游切割坡口线切割。此处的切割过渡线在满足上述条件的情况下，还要保证火 焰三割炬装置能有足够的空间进行旋转，而且切割路径越短越好。 当工件的切割坡口线为由光滑的线构成或切割坡口线虽不是由光滑的线构成但 切割工件属于外切工件时，切割时还要设计一段切割引出线，火焰切割装置完成切割坡口 线切割后再移到引出线上切割，这样才算完成工件的整个切割过程。当工件的切割坡口线 不是由光滑的线构成但切割工件属于内切工件时，切割装置切割完所有的切割坡口线后， 即完成整个切割过程。 下面结合附图3 13对本切割轨迹的计算方法做更为详细的描述。在图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13中，对其所设计
的火焰三割炬装置的计算了切割轨迹、计算方法和步骤。 (1)、切割引入线和切割引出线的距离计算，其中，切割引入线的起始点为火焰三 割炬装置的穿孔点21，整个切割过程从此点开始切割，如图3、8、11中的切割引入线，穿孔 点21距离所要切割图形的距离，设为L1，一般取L1 = 3 20mm。切割引出线L2，一般取L2 =3 20mm，如图3、8、11。但是Ll和L2值的大小都不是固定的，可根据实际情况调节。
设切割速度v恒定不变，旋转轴速度为v'，切割装置按顺时针方向切割，坐标原点 为实际切割图形上的切割坡口线的起点则
—、直线与直线 1)两直线外交点处，则切割引入线的处理步骤为(如图3、8): 从穿孔点21开始沿其中一条直线延长线走L1距离至切割图形的切割坡口线起
点； 2)两直线内交点处(如图4、9)，设两直线间夹角为e (为所切图形两直线夹角)， 则处理步骤为 分两种情况讨论，当9 =90°时，设穿孔点21距离直线的距离为L1，则 ①旋转轴顺时针旋转90°切割至切割坡口线的起始点，旋转角速度为v/Ll ; ②将旋转轴沿直线平移至穿孔点21位置，三个火焰枪的割嘴都不旋转； ③再从穿孔点21出发，旋转轴逆时针旋转90。至两直线交点，即切割坡口线的起
始点，旋转角速度为v/Ll。 当9 - 90°时，则 ①旋转轴顺时针旋转90°切割，旋转角速度为v/Ll，然后沿切线前进Llctg e /2 ;
②将旋转轴平移至穿孔点21位置，三个火焰枪的割嘴都不旋转；
③旋转轴逆时针旋转90。切割，旋转角速度为v/Ll，然后沿切线前进Llctg9/2 ;
二、圆弧 1)外圆弧，切割引入线为与外圆弧相外切的圆弧，圆弧的半径为L1(如图6)，则切 割步骤为 从穿孔点21旋转轴逆时针旋转90°相交于两圆外切点，旋转角速度为v/Ll ;
2)内圆弧，切割引入线为与内圆弧相内切的圆弧，圆弧的半径为L1(如图7)，则切 割步骤为 从穿孔点21旋转轴顺时针旋转90°相交于两圆内切点，旋转角速度为v/Ll ;
三、直线与圆弧
8[OO72] 1)直线与圆弧外交点处(如图5所示) 则切割引入线从穿孔点21沿其中一条直线延长线走LI距离至图形的切割起点；
2)直线与圆弧内交点处，如图12，设直线与圆弧的切线之间的夹角为9 ，则穿孔 点21处理步骤为 分两种情况讨论，当9 =90°时，设穿孔点21距离直线的距离为L1，则 ①旋转轴顺时针旋转90°切割，旋转角速度为v/Ll ; ②将旋转轴平移至穿孔点21位置，三把火焰枪的割嘴都不旋转； ③再从穿孔点21出发，旋转轴逆时针旋转90°至两直线交点，旋转角速度为v/Ll。 当9 - 90°时，则 ①旋转轴顺时针旋转90°切割，旋转速度为v/Ll，然后沿切线前进Llctg e /2 ;
(2)、切割轨迹计算 对图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13中的切割图形， 总结以下12种拐点处情况，计算如下三种情况下的切割过渡线 首先，设切割速度V恒定不变，旋转轴速度为V'，切割装置按顺时针方向切割，坐 标原点为实际切割图形的起点，则
—、直线与直线 1)两直线外交点处(如图3、图8和图ll)，设两直线夹角为9 (为所切图形两直 线夹角的对角)，则切割步骤为 ①先按原路径继续沿一条直线的延长线走L3距离；②旋转轴顺时针旋转i80。 -e (为方便起见，计算时设弧与两直线都相切)，旋转 ③按旋转后的路径沿一直线的延长线走L3距离到拐点处，即完成该直线与直线 外交点处的切割。 2)两直线内交处，设两直线间夹角为e (为所切图形两直线夹角)，切割过渡线为 与这两条直线均相切的圆弧，且该圆弧半径为L3，则切割步骤为
分两种情况讨论，当9 =90°时(如图4)，则 ①先切割到两直线交点(拐点)，然后旋转轴逆时针旋转90。至新起点，旋转角速 度为v/L3 ; ②再从新起点旋转轴逆时针旋转90。至两直线交点，即拐点处，旋转速度为v/ L3。 当9 #90°时(如图9)，则 ①先切割到两直线交点，然后沿原路径后退L3ctg e /2 ; ②然后旋转轴逆时针旋转180。 +9 (顺时针也可以，旋转180。 _9)，旋转速度为 v/L3 ; ③沿新路径前进至L3ctg e /2，然后沿该路径后退。
二、圆弧 1)外圆弧(如图6)，设切割引入线所在圆弧的半径为Ll，则切割步骤为
厶3(。 /min);
9孔点21旋转轴逆时针旋转90°相交于两圆外切点，旋转角速度为v/Ll ; 0100] ②从两圆外切点开始切割旋转一周至两圆外切点结束，旋转轴顺时针旋转360。， 旋转速度为v/Ll ;
0101] 2)内圆弧(如图7)，设切割引入线所在圆弧的半径为L1，则切割步骤为 0102] ①从穿孔点21旋转轴顺时针旋转90°相交于两圆内切点，旋转角速度为v/Ll ; 0103] ②从两圆内切点开始切割旋转一周至两圆内切点结束，旋转轴顺时针旋转360。， 旋转角速度为v/Ll ; 0104] 三、直线与圆弧
0105] 1)直线与圆弧外交点处(如图ll)，此时直线与交点处的圆弧切线的夹角为 9 (为所切图形两直线夹角的对角)，则切割步骤为 0106] ①先按圆弧的切线方向走直线距离L3 ;
0107]②旋转轴顺时针旋转i80。 -e (为方便起见，计算时设弧与两直线都相切)，旋转
速度为"^一 ,。
/ .、
u (/min);
0108] ③按旋转后的路径走直线的延长线L3的距离直至到拐点处。
0109] 2)直线与圆弧内交点处(如图12)，此时交点处的圆弧切线与直线的夹角为e ，切
割过渡线为圆弧，该圆弧的半径为L3。则切割步骤为
0110] 当从圆弧过渡到直线时，则
① 先切割到圆弧与直线的交点；
② 然后旋转轴逆时针旋转180。
+9 (顺时针也可以，旋转180。 +9)，旋转速度为
0112] v/L3 ; 0113] 0114] 0115] 0116] v/L3 ; 0117] 0118]
③沿新路径前进至L3ctg e /2，然后沿该路径后退。 当从直线过渡到圆弧时；
① 先切割到交点处，然后沿原路径后退L3ctg e /2 ;
② 然后旋转轴逆时针旋转180。
+9 (顺时针也可以，旋转180。 +9)，旋转速度为
③沿新路径前进至L3ctg e /2，然后沿该路径后退。
对于附图5、10、13所示的内切工件，其工件的切割坡口线为光滑的线，则切割引 入线和切割引出线均为1/4圆弧，切割时由切割引入线过渡到切割图形的原点，然后沿着 切割线切割，最后再由1/4圆弧引出。 下面阐述一种火焰三割炬切割喷嘴装置，如图1、2所示。它包括机架、可转动地安 装在机架上的底盘17、固定按在底盘17上的火焰腔单元、点火装置IO，火焰枪单元包括第 一火焰枪单元、第二火焰枪单元以及第三火焰枪单元，第一火焰枪单元位于第二火焰枪单 元的右侧，第三火焰枪单元位于第二火焰枪单位的左侧，点火装置10安装在第一火焰枪单 元的下部。 第一火焰枪单元包括固定在底盘17上的第一火焰枪垂直支架2、安装在第一火焰 枪垂直支架2上的第一火焰枪支架5、安装在第一火焰枪支架5上的第一火焰枪坡口调节装 置4、安装在第一火焰枪坡口调节装置4上的第一火焰枪7。第一火焰枪垂直支架2上固定 安装有步进电机3，同时步进电机3驱动第一火焰枪坡口调节装置4，用于第一火焰枪7打
10坡口。 第二火焰枪单元包括可转动地安装在底盘17上的第二火焰枪垂直支架14、固定 安装在第二火焰枪垂直支架14上的第二垂直火焰枪8，第二火焰枪垂直支架14的中心线沿 竖直方向布置，第二垂直火焰枪8的中心线方向与第二垂直火焰枪支架14的中心线方向相 水平，这样第二垂直火焰枪8始终保持垂直方向。第二火焰枪垂直支架14的绕底盘17的 转动轴心线与底盘17绕机架的转动轴心线重合。 第三火焰枪单元包括固定在底盘17上的第三火焰枪垂直支架16、安装在第三火 焰枪垂直支架16上的第三火焰枪支架12、安装在第三火焰枪支架12上的第三火焰枪坡口 调节装置13、安装在第三火焰枪坡口调节装置13上的第三火焰枪9。第三火焰枪垂直支架 16上固定安装有步进电机15，同时步进电机15驱动第三火焰枪坡口调节装置13，用于第三 火焰枪9打坡口。 机架上还安装有火焰三割炬驱动箱l，火焰三割炬驱动箱1中安装了伺服电机，用 于驱动底盘17旋转，火焰三割炬驱动箱1也安装有第一火焰枪7、第二火焰枪8和第三火焰 枪9的送气管，第一火焰枪垂直支架2、第三火焰枪垂直支架12和第二垂直火焰枪支架14 由底盘17带动旋转。第一火焰枪垂直支架2底端装有滚珠6，第三火焰枪垂直支架16底端 装有滚珠11，防止切割时碰坏第一火焰枪7、第二垂直火焰枪8、第三火焰枪9和点火装置 10。 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤步骤(1)、在切割坯料上设定切割坡口线，所述的切割坡口线将工件分为工件成型区和非工件成型区；步骤(2)、选定切割方向，沿所述的切割方向判断待切割工件的切割坡口线是否由光滑的线构成，如果为是，则所述的火焰三割炬装置一直沿切割坡口线切割；如果为否，则首先在切割坡口线上寻找所有的拐点，所述的拐点为沿着切割方向不能形成光滑过渡的两段部分切割坡口线的交点，在各个所述的拐点处设计切割过渡线，在这两段切割坡口线中，位于所述的拐点上游的一段切割坡口线定义为上游切割坡口线，位于所述的交接点下游的一段切割坡口线定义为下游切割坡口线，对于外切工件，则所述的切割过渡线既要与所述的上游切割坡口线形成光滑过渡、也要与所述的下游切割坡口线形成光滑过渡，所述的火焰三割炬装置沿切割坡口线和切割过渡线切割；对于内切工件，所述的火焰三割炬装置沿上游切割坡口线切割到拐点处时，直接从此拐点处或从拐点处沿所述的上游切割坡口线返回一段距离后再向靠近所述的下游切割坡口线方向旋转至少一次，使得所述的火焰三割炬装置移动至所述的下游切割坡口线上的一个点处，如该点与所述的拐点重合时，所述的火焰三割炬装置则从所述的拐点处起始按照切割方向沿着所述的下游切割坡口线继续切割，如该点与所述的拐点不重合时，所述的火焰三割炬装置则沿着所述的下游切割坡口线切割到所述的拐点处，然后再从所述的拐点处起始按照切割方向沿着所述的下游切割坡口线切割。
2. 根据权利要求1所述的火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，其特征在 于所述的方法还包括设计切割引入线的步骤，所述的切割引入线在切割坯料中的切割位 置是落在非工件成型区中的，所述的火焰切割装置从所述的引入线开始切割而后移动到所 述的切割坡口线上，当工件的切割坡口线为由光滑的线构成或切割坡口线虽不是由光滑的 线构成但切割工件属于外切工件时，工件的所述的切割引入线与切割坡口线为光滑过渡或 位于同一直线上；当工件的切割坡口线不是由光滑的线构成但切割工件属于内切工件时， 所述的切割引入线为与所述的切割坡口线相交的弧线。
3. 根据权利要求1所述的火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，其特征在 于当工件的切割坡口线为由光滑的线构成或切割坡口线虽不是由光滑的线构成但切割工 件属于外切工件时，所述的方法还包括设计切割引出线的步骤，所述的火焰切割装置完成 所述的切割坡口线切割后再移到所述的引出线上切割即完成工件的整个切割过程。
4. 根据权利要求1所述的火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，其特征在 于所述的切割引入线的两端点之间的直线距离为3 20mm。
5. 根据权利要求1或4所述的火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法，其特征 在于所述的切割过渡线上的点到相应拐点处的最大距离为15mm。
6. —种能实现如权利要求1所述的切割方法的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在 于，包括机架、可转动地安装在所述的机架上的底盘(17)、固定按在所述的底盘(17)上的 火焰腔单元，所述的火焰枪单元包括第一火焰枪单元、第二火焰枪单元以及第三火焰枪单 元，所述的第一火焰枪单元位于所述的第二火焰枪单元的右侧，所述的第三火焰枪单元位 于所述的第二火焰枪单位的左侧；所述的第一火焰枪单元包括固定在所述的底盘(17)上的第一火焰枪垂直支架(2)、安装在所述的第一火焰枪垂直支架(2)上的第一火焰枪支架(5)、安装在所述的第一火焰枪 支架(5)上的第一火焰枪坡口调节装置(4)、安装在所述的第一火焰枪坡口调节装置(4)上 的第一火焰枪(7);所述的第二火焰枪单元包括可转动地安装在所述的底盘(17)上的第二火焰枪垂直支 架(14)、固定安装在所述的第二火焰枪垂直支架(14)上的第二垂直火焰枪(8)，所述的第 二垂直火焰枪(8)的中心线沿竖直方向布置，所述的第二火焰枪垂直支架(14)的绕底盘 (17)的转动轴心线与所述的底盘(17)绕机架的转动轴心线重合；所述的第三火焰枪单元包括固定在所述的底盘(17)上的第三火焰枪垂直支架(16)、 安装在所述的第三火焰枪垂直支架(16)上的第三火焰枪支架(12)、安装在所述的第三火 焰枪支架(12)上的第三火焰枪坡口调节装置(13)、安装在所述的第三火焰枪坡口调节装 置(13)上的第三火焰枪(9)。
7. 根据权利要求6所述的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在于所述的第二垂直火 焰枪(8)的中心线与所述的第二垂直火焰枪支架(14)的中心线平行。
8. 根据权利要求6所述的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在于所述的第一火焰枪 垂直支架(2)的底端安装有滚珠(6)。
9. 根据权利要求6所述的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在于所述的第三火焰枪 垂直支架(16)的底端安装有滚珠(9)。
10. 根据权利要求6所述的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在于所述的机架上安装 有火焰三割炬驱动箱(l)，该火焰三割炬驱动箱(1)内安装有给所述的第一火焰枪(7)、第 二垂直火焰枪(8)和第三火焰枪(9)供气的送气管。
11. 根据权利要求6所述的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在于所述的第三火焰枪 坡口调节装置(13)包括旋转齿轮、与所述的旋转齿轮相传动连接的步进电机，所述的旋转 齿轮的轴心线位于水平面上。
12. 根据权利要求6所述的火焰三割炬切割喷嘴装置，其特征在于所述的第一火焰枪 坡口调节装置(4)包括旋转齿轮、与所述的旋转齿轮相传动连接的步进电机，所述的旋转 齿轮的轴心线位于水平面上。
全文摘要
本发明涉及一种火焰三割炬装置切割工件的切割轨迹规划方法以及装置，该切割轨迹规划方法能对各种形状的切割工件进行切割。火焰三割炬装置能实现-360°-360°的坡口切割，并能较好的满足复杂套料的需要。
文档编号F23D14/42GK101774057SQ20101012865
公开日2010年7月14日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者刘伟, 张传根, 张坤, 朱伟, 郭祖魁, 齐荣怀 申请人:昆山工研院工业机器人研究所有限公司