一种中厚板材切割机床的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种中厚板材切割机床，本机切割锯片采用高速硬质合金镶齿小圆锯片进行切割，该切割锯片的直径较小，厚度较薄，锯片工作转速较高，锯片切割时，锯片瞬间受力较小。因此，整机工作平稳，切割噪音小，切割速度和精度较高。又由于锯片齿部为硬质合金材料，能适应所有的高硬度、高强度的钢板。而相对大型圆锯床机床来说，此机床能耗也要小得多，切割同样条件的工件，本机的能耗只有大型圆锯床机床的10％～15％。同时，锯片切割方式采用锯片上行运动方式。切割钢板的厚度取决于锯片直径的大小，一般约为锯片直径的三分之一，而切割钢板的宽度取决于锯片的进给长度。因此，可用较小的锯片切割较长较宽的钢板。
【专利说明】一种中厚板材切割机床
【技术领域】
[0001]本发明涉及切割设备【技术领域】，特别涉及一种中厚板材切割机床。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展，特别是军工产业的需要，中厚钢板，特别是特殊钢板的使用量也越来越大。这些钢板使用在特殊的场合，有较高的强度和硬度要求。因此，国家对这类钢板生产出来后的技术检验也有较高的要求。
[0003]这些钢板在生产线上轧制完毕后，每隔数十米，就要用乙炔从中割下一块约300*300mm见方的样品送到检验部门的试验车间，试验车间将其切割分解，制成各种试件，进行抗拉、抗压等强度试验，以及物理晶象试验。
[0004]现在，在我国的各大钢厂的试验车间里，其将样品钢板切割分解的手段十分有限，也较落后，都是靠用带锯床和大型圆锯床来完成的。
[0005]但随着钢板的强度和硬度越来越高，带锯床由于锯条的柔韧性致使带锯床的进给力不能太大，以及齿部的硬度不够高，致使带锯床无法完成对高强度和高硬度材料的切割，因此，在很多高强度、高硬度、以及高速切割的场合带锯床已无法胜任。
[0006]而大型圆锯床由于其锯片直径较大，一般为800?1200mm，锯片也较厚，一般为8?10mm，为了保证锯片的锯齿的刃部不崩裂，大型圆锯片的锯齿刃部均为负前角，因此，其切割时齿部受力相当大，锯切过程中的震动和噪音以及能源损耗和材料损耗都也相当大。再者它属于通用机床，其锯片调速、工作进给、工件夹压、送料方式以及机床的切割精度都很不合适，其切割效果自然很差，而对于一些强度和硬度特别高的钢板，如装甲板等，大型圆锯床也显得力不从心。
[0007]因此，针对上述情况，如何为将样品钢板切割分解而专门设计一种专用设备，能够适用于高硬度、高强度的钢板，同时降低能耗，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，本发明提供了一种中厚板材切割机床，能适应于高硬度、高强度的钢板；同时，此机床的能耗小于大型圆锯床机床。
[0009]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0010]一种中厚板材切割机床，包括:床身、工件夹紧机构、切割机构和进给机构；
[0011]所述工件夹紧机构和所述进给机构均安装在所述床身上，所述切割机构安装在所述进给机构上，且可通过所述进给机构相对所述工件夹紧机构运动；
[0012]所述切割机构采用高速硬质合金镶齿的小圆锯片，所述小圆锯片的直径不大于500mm，厚度不大于3mm，待切割工件的厚度尺寸不大于所述小圆锯片的直径尺寸的三分之一；且所述切割机构中用于驱动所述小圆锯片旋转的中间转动轴的最低点的安装高度，高于固定在所述工件夹紧机构上的所述待切割工件的最高点的安装高度。
[0013]优选的，所述小圆锯片的直径为300?500mm。
[0014]优选的,所述小圆锯片的厚度为1.5?3mm。
[0015]优选的，所述进给机构包括滑动部分和驱动部分；
[0016]所述滑动部分包括左立柱、右立柱、滑动导轨和滑鞍，所述左立柱和所述右立柱分别固定在所述床身的左右两端，所述滑动导轨固定在所述左立柱和所述右立柱上，所述滑鞍与所述滑动导轨滑动配合，所述切割机构安装在所述滑鞍上；
[0017]所述驱动部分包括进给伺服电机、进给同步带轮和进给滚珠丝杆，所述进给伺服电机固定在所述右立柱上，且能够通过所述进给同步带轮带动所述进给滚珠丝杆转动，并带动所述滑鞍沿所述滑动导轨移动。
[0018]优选的，所述切割机构包括减速箱、所述小圆锯片和主电机，所述减速箱固定在所述滑鞍的下方，所述小圆锯片固定在所述减速箱的输出轴上，所述主电机固定在所述滑鞍的上方，所述主电机通过小皮带轮、主传动皮带、大皮带轮连到所述减速箱的输入端，最终驱动所述小圆锯片转动。
[0019]优选的，所述主电机的转速由变频器控制，且为无级调速，操作者通过HMI输入转速参数来控制锯片转速。
[0020]优选的，所述工件夹紧机构包括固定在所述床身工作台面上的前夹紧虎钳、后夹紧虎钳和定位虎钳，所述定位虎钳位于工件夹紧位置的右边，所述前夹紧虎钳和所述后夹紧虎钳均位于工件夹紧位置的左边，且所述前夹紧虎钳位于所述小圆锯片切割路径的前面，所述后夹紧虎钳位于所述小圆锯片切割路径的后面。
[0021]优选的,还包括送料机构,所述送料机构包括送料台座、送料伺服电机、送料同步带轮、送料滚珠丝杆、送料滑台和直线导轨，所述送料台座固定在所述床身上，所述送料伺服电机固定在所述送料台座上，且能够通过所述送料同步带轮带动所述送料滚珠丝杆转动，并带动所述送料滑台沿所述直线导轨前后移动。
[0022]优选的，所述送料机构还包括固定在所述送料滑台上的电磁吸台，所述电磁吸台能够通过接通或断开电源来固定或松开工件。
[0023]从上述的技术方案可以看出，本发明提供的中厚板材切割机床，本机切割锯片采用高速硬质合金镶齿小圆锯片进行切割，该切割锯片的直径较小，厚度较薄，锯片工作转速较高，锯片切割时，锯片瞬间受力较小。因此，整机工作平稳，切割噪音小，切割速度和精度较高。又由于锯片齿部为硬质合金材料，能适应所有的高硬度、高强度的钢板。而相对大型圆锯床机床来说，此机床能耗也要小得多，切割同样条件的工件，本机的能耗只有大型圆锯床机床的10%?15%。
[0024]同时，锯片切割方式采用锯片上行运动方式。切割钢板的厚度取决于锯片直径的大小，一般约为锯片直径的三分之一，而切割钢板的宽度取决于锯片的进给长度。因此，可用较小的锯片切割较长较宽的钢板。
[0025]另外，此机床从机械、电气的设计角度充分考虑了中厚钢板切割特点，使其在切割性能在方面有较大改进，而在操作控制方面，更加方便简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的切割方式示意图；
[0028]图2为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的整机外形图；
[0029]图3为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的去掉防尘罩的整机前视图；
[0030]图4为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的去掉防尘罩的整机后视图；
[0031]图5为本发明实施例提供的工件夹紧机构的结构示意图；
[0032]图6为本发明实施例提供的送料机构的结构示意图。
[0033]其中，I为小圆锯片，2为钢板，3为锯片转向，4为锯片进给方向；
[0034]11为床身，12为左立柱，13为右立柱，14为滑动导轨；
[0035]21为滑鞍，22为减速箱，24为主电机，25为小皮带轮，26为主传动皮带，27为大皮带轮，28为拖链；
[0036]31为进给伺服电机，32为进给同步带轮，33为进给滚珠丝杆；
[0037]41为前夹紧虎钳,42为后夹紧虎钳,43为定位虎钳,44为工件；
[0038]50为送料机构，51为送料台座，52为送料伺服电机，53为送料同步带轮，54为送料滚珠丝杆，55为送料滑台，56为直线导轨，57为防尘护罩；
[0039]61电气操作柜；71为排屑机；
[0040]81为液压站,82为液压阀,91为冷却泵。
【具体实施方式】
[0041]本发明公开了一种中厚板材切割机床，能适应于高硬度、高强度的钢板；同时，此机床的能耗小于大型圆锯床机床。
[0042]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]请参阅图1-图6，图1为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的切割方式示意图；图2为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的整机外形图；图3为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的去掉防尘罩的整机前视图；图4为本发明实施例提供的中厚板材切割机床的去掉防尘罩的整机后视图；图5为本发明实施例提供的工件夹紧机构的结构示意图；图6为本发明实施例提供的送料机构的结构示意图。
[0044]本发明实施例提供的中厚板材切割机床，其核心改进点在于，包括:床身11、工件夹紧机构、切割机构和进给机构；
[0045]其中，工件夹紧机构和进给机构均安装在床身11上，切割机构安装在进给机构上，且可通过进给机构相对工件夹紧机构运动；
[0046]切割机构采用高速硬质合金镶齿的小圆锯片1，这是近几年来才兴起的切割刀具，该小圆锯片I的直径不大于500mm，厚度不大于3mm，待切割工件44的厚度尺寸不大于小圆锯片I的直径尺寸的三分之一；且切割机构中用于驱动小圆锯片I旋转的中间转动轴的最低点的安装高度，高于固定在工件夹紧机构上的待切割工件44的最高点的安装高度，即锯片切割方式采用锯片上行运动方式。其结构可以参照图1所示，其中2为工件-钢板，3为锯片转向，4为锯片进给方向。
[0047]从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的中厚板材切割机床，本机切割锯片采用高速硬质合金镶齿小圆锯片I进行切割，该切割锯片的直径较小，厚度较薄，锯片工作转速较高，锯片切割时，锯片瞬间受力较小。因此，整机工作平稳，切割噪音小，切割速度和精度较高。又由于锯片齿部为硬质合金材料，能适应所有的高硬度、高强度的钢板。而相对大型圆锯床机床来说，此机床能耗也要小得多，切割同样条件的工件44，本机的能耗只有大型圆锯床机床的10%?15%。
[0048]同时，锯片切割方式采用锯片上行运动方式。切割钢板的厚度取决于锯片直径的大小，一般约为锯片直径的三分之一，而切割钢板的宽度取决于锯片的进给长度。因此，可用较小的锯片切割较长较宽的钢板。
[0049]本发明实施例提供的中厚板材切割机床可以作为将样品钢板切割分解而专门设计的专用设备。当然，稍作改动，也可作为其他中厚板材的切割设备。
[0050]为了保证锯片的规格尺寸满足切割要求，小圆锯片I的优选直径为300?500mm。类似的，小圆锯片I的优选厚度为1.5?3mm，齿数为80?120个/每片，转速为800?2000转/分。
[0051 ] 在本方案提供的具体实施例中，进给机构包括滑动部分和驱动部分；
[0052]滑动部分包括左立柱12、右立柱13、滑动导轨14和滑鞍21 ;其中，左立柱12和右立柱13分别固定在床身11的左右两端，滑动导轨14的左右两端分别固定在左立柱12和右立柱13上，滑鞍21与滑动导轨14滑动配合，可沿其导轨面左右移动，切割机构安装在滑鞍21上；可以理解的是，这里提到的左右方向是为了便于描述，是以操作人员站在机床的正面为基准，下同；
[0053]驱动部分包括进给伺服电机31、进给同步带轮32和进给滚珠丝杆33 ;其中，进给伺服电机31固定在右立柱13上，且能够通过进给同步带轮32带动进给滚珠丝杆33转动，并最终带动滑鞍21和其上的切割机构沿滑动导轨14左右移动(滑鞍21通过螺纹结构与进给滚珠丝杆33配合)，其结构可以参照图3所示。
[0054]机床进给方式采用伺服驱动方式，操作者只要通过在HMI上输入钢板的宽度、厚度参数及进给速度参数，机床便能准确的控制进给速度及进给位置，方便、精确的对工件进行切割。
[0055]进一步的，切割机构包括减速箱22、小圆锯片I和主电机24 ;其中，减速箱22固定在滑鞍21的下方，小圆锯片I固定在减速箱22的输出轴上，主电机24固定在滑鞍21的上方，主电机24依次通过小皮带轮25、主传动皮带26、大皮带轮27连接到减速箱22的输入端，最终驱动小圆锯片I转动，其结构可以参照图3和图4所示。
[0056]作为优选，主电机24的转速由变频器控制，且为无级调速，操作者可以通过HMI输入转速参数来控制锯片的转速。
[0057]在本方案提供的具体实施例中，工件夹紧机构包括固定在床身工作台面上的前夹紧虎钳41、后夹紧虎钳42和定位虎钳43 ;其中，定位虎钳43位于工件44夹紧位置的右边，前夹紧虎钳41和后夹紧虎钳42均位于工件44夹紧位置的左边，且前夹紧虎钳41位于小圆锯片I切割路径的旁边、且靠近送料机构的一边，后夹紧虎钳42位于小圆锯片I切割路径的另一边，其结构可以参照图5所示。
[0058]定位虎钳43的钳口中间开了一个1mm宽的槽，以便锯片I在切割时，锯片I的前端能更深入定位虎钳43的定位面，将工件完全切断。
[0059]定位虎钳的宽度=前夹紧虎钳的宽度+后夹紧虎钳的宽度+10mm。
[0060]工件44的夹紧采用前、后夹紧虎钳+定位虎钳43的夹压方式。机床在送料时，前夹紧虎钳41、后夹紧虎钳42及定位虎钳43均松开且全部退回，使工件44能顺利的送到切割位置，以防止工件与钳口发生碰撞和摩擦。当工件44送料到位后，定位虎钳43首先推出，其推出后的钳口面正好与送料滑台55内侧的右侧面重和。然后用前、后夹紧虎钳再同时推出，将工件44压靠在定位虎钳43上实现夹紧。
[0061]本方案中的工件夹紧机构采用前、后夹紧虎钳的夹压方式使得工件的夹压更加灵活，前、后夹紧虎钳同时夹紧，并且能保证工件被切断后，前、后两段工件仍然都被夹紧，其位置不会变动，保证锯片能安全的退出切缝。当然，在特殊的情况下，也可单独使用前虎钳或者后虎钳夹紧进行切割。
[0062]作为优选，所有虎钳均由液压油缸驱动，液压油由液压站81提供。
[0063]为了提高装置的自动化程度，本发明实施例提供的中厚板材切割机床，还包括送料机构50，该送料机构50包括送料台座51、送料伺服电机52、送料同步带轮53、送料滚珠丝杆54、送料滑台55和直线导轨56 ;其中，送料台座51固定在床身11上，送料伺服电机52固定在送料台座51上，并能够通过送料同步带轮53带动送料滚珠丝杆54转动，并最终带动送料滑台55沿直线导轨56前后移动(送料滑台55通过螺纹结构与送料滚珠丝杆54配合)，其结构可以参照图6所示，直线导轨56垂直于锯片的切割进给方向设置。
[0064]机床的送料方式采用伺服驱动方式，操作者只要通过在HMI上输入送料的长度参数，机床便能准确的控制送料长度。
[0065]在本方案提供的具体实施例中，送料机构50还包括固定在送料滑台55上用于固定工件的电磁吸台(图中未示出)，该电磁吸台能够通过接通或断开电源来固定或松开工件44。由于工件的材料为铁磁体，机床的送料滑台采用电磁吸台，从而省去了送料夹压虎钳，既操纵方便，且结构简单，能降低成本。
[0066]本机切割时对锯片的冷却采用乳化剂冷却，乳化剂由冷却泵91提供。
[0067]排屑机71从床身左侧插入，其接屑口正好位于锯片切割线路的上方，切屑由锯片的锯齿带入床身，并落在排屑机71的接屑口上，由排屑机输出床身。整机采用HMI+PLC及数控技术进行控制，HMI> PLC、变频器、伺服驱器等均通过控制系统内部的高速通讯总线进行通讯联系。整机自动化程度高，操作方法简单，切割材料断面的精度和光洁度都较高。
[0068]下面结合具体工作过程对本方案的中厚板材切割机床作进一步介绍:
[0069]1、接通电源后，机床控制系统首先会自检，并确定进给滑鞍的工作零位和送料滑台的工作零位。
[0070]2、操作者根据工作条件需要在HMI上输入下列工作参数:工件的长度和宽度，锯片的转速，锯片快速移动速度，锯片工进速度，送料滑台的速度，送料滑台的每次送料长度，以及重复切割次数等。
[0071]3、选择机床的工作方式。本机床在工作程序上设定了两种工作方式:手动操作方式和自动工作方式。
[0072]4、选择了手动操作方式后，机床将根据操作者发出的指令执行单一的动作。动作完成后等待下一步指令。手动操作方式主要用于机床调试和小批量的工作。
[0073]5、选择了自动工作方式并启动工作后，机床将根据操作者事先输入的工作数据，按下列步骤循环工作:
[0074](I)前、后夹紧虎钳和定位虎钳同时松开。
[0075](2)送料滑台按设定的长度送料。
[0076](3)定位虎钳夹紧。
[0077](4)前、后夹紧虎钳夹紧。
[0078](5)锯片转动。
[0079](6)锯片快速向右移动到切割位置。
[0080](7)锯片按工进速度向右移动将工件切断。
[0081](8)锯片快速退回到最左边。
[0082](9)重复⑴?⑶项，直至完成设定的工作次数。
[0083]6、当送料滑台的可送料长度小于设定的送料长度时，机床将根据下列步骤调整工件的位置:
[0084](I)前、后夹紧虎钳和定位虎钳将工件夹紧。
[0085](2)送料滑台上的磁台断电。
[0086](3)送料滑台后退一段距离。
[0087](4)送料滑台的磁台通电。
[0088](5)前、后夹紧虎钳和定位虎钳松开。
[0089](6)送料滑台按设定的长度送料。
[0090]上述过程可以重复多次，直至达到设定的送料长度。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0091]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种中厚板材切割机床，其特征在于，包括:床身、工件夹紧机构、切割机构和进给机构； 所述工件夹紧机构和所述进给机构均安装在所述床身上，所述切割机构安装在所述进给机构上，且可通过所述进给机构相对所述工件夹紧机构运动； 所述切割机构采用高速硬质合金镶齿的小圆锯片，所述小圆锯片的直径不大于500mm，厚度不大于3mm，待切割工件的厚度尺寸不大于所述小圆锯片的直径尺寸的三分之一；且所述切割机构中用于驱动所述小圆锯片旋转的中间转动轴的最低点的安装高度，高于固定在所述工件夹紧机构上的所述待切割工件的最高点的安装高度。
2.根据权利要求1所述的中厚板材切割机床，其特征在于，所述小圆锯片的直径为300 ?500mmo
3.根据权利要求2所述的中厚板材切割机床，其特征在于，所述小圆锯片的厚度为1.5 ?3mmο
4.根据权利要求3所述的中厚板材切割机床，其特征在于， 所述进给机构包括滑动部分和驱动部分； 所述滑动部分包括左立柱、右立柱、滑动导轨和滑鞍，所述左立柱和所述右立柱分别固定在所述床身的左右两端，所述滑动导轨固定在所述左立柱和所述右立柱上，所述滑鞍与所述滑动导轨滑动配合，所述切割机构安装在所述滑鞍上； 所述驱动部分包括进给伺服电机、进给同步带轮和进给滚珠丝杆，所述进给伺服电机固定在所述右立柱上，且能够通过所述进给同步带轮带动所述进给滚珠丝杆转动，并带动所述滑鞍沿所述滑动导轨移动。
5.根据权利要求4所述的中厚板材切割机床，其特征在于，所述切割机构包括减速箱、所述小圆锯片和主电机，所述减速箱固定在所述滑鞍的下方，所述小圆锯片固定在所述减速箱的输出轴上，所述主电机固定在所述滑鞍的上方，所述主电机通过小皮带轮、主传动皮带、大皮带轮连到所述减速箱的输入端，最终驱动所述小圆锯片转动。
6.根据权利要求5所述的中厚板材切割机床，其特征在于，所述主电机的转速由变频器控制，且为无级调速，操作者通过HMI输入转速参数来控制锯片转速。
7.根据权利要求6所述的中厚板材切割机床，其特征在于，所述工件夹紧机构包括固定在所述床身工作台面上的前夹紧虎钳、后夹紧虎钳和定位虎钳，所述定位虎钳位于工件夹紧位置的右边，所述前夹紧虎钳和所述后夹紧虎钳均位于工件夹紧位置的左边，且所述前夹紧虎钳位于所述小圆锯片切割路径的前面，所述后夹紧虎钳位于所述小圆锯片切割路径的后面。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的中厚板材切割机床，其特征在于，还包括送料机构，所述送料机构包括送料台座、送料伺服电机、送料同步带轮、送料滚珠丝杆、送料滑台和直线导轨，所述送料台座固定在所述床身上，所述送料伺服电机固定在所述送料台座上，且能够通过所述送料同步带轮带动所述送料滚珠丝杆转动，并带动所述送料滑台沿所述直线导轨前后移动。
9.根据权利要求8所述的中厚板材切割机床，其特征在于，所述送料机构还包括固定在所述送料滑台上的电磁吸台，所述电磁吸台能够通过接通或断开电源来固定或松开工件。
【文档编号】B23D47/04GK104191037SQ201410421251
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】李惠斌 申请人:李惠斌