一种伸缩式割圆装置及割圆方法与流程

1.本发明涉及机械加工领域，特别涉及船舶建造领域的一种船用伸缩式割圆装置及割圆方法。


背景技术：

2.传统的切割方式是采用数控等离子切割机根据图纸、程序，将钢板原材料切割成零件，再进行下一步装配。但对于一些特殊型材，如型钢、角钢等，以及已经装配好却需要割孔、割圆的零件，数控等离子切割机就有了很大的局限性。
3.现代船厂的常用开孔方法有很多，型钢和板条流水孔是利用手工切割开孔；大件、批量开孔通常使用数控等离子切割机或激光切割机等进行开孔。然而数控切割机只能在切割平台上进行切割作业，lng(液化天然气)船穹顶嵌补分段(pt分段)，它的内甲板管孔可以使用数控切割机开孔，但pt分段上的各种管系的开孔必须非常精确，上甲板、内甲板上的管孔必须是同心圆，如果上甲板管孔也用数控切割机开孔的话，无法保证上甲板和内甲板管孔的同心度。
4.以往lng船穹顶嵌补分段制作过程中，一般利用内甲板已知孔的大小，采用“同心圆圆心求取装置”快速反拨圆心，然后再画出上甲板同心圆圆周线，利用手割刀沿着圆周线手工开孔，这一操作为手工作业，切割精度和质量很难保证。考虑到lng船pt分段内甲板为不锈钢，上甲板为碳钢，其材质特殊，对切割精度要求也特别高，手工切割无法保证其精度。首先，手工切割由于人为误差，容易导致切割断面不光滑，产生凹凸锯齿形，成型效果不理想；其次，手工切割效率低，速度慢，影响生产进度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种伸缩式割圆装置及割圆方法，解决现有技术中通过数控切割和手工切割结合进行pt分段管孔开孔操作所存在的局限性和弊端，将原来的手工切割改进为利用本发明的割圆装置半自动化切割，具有成型好、打磨工作量低、效率高、操作简单便利等优点。
6.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
7.一种伸缩式割圆装置，包括：
8.顶针，用于作为割圆时的圆心支点；
9.固定段连接杆，一端与所述顶针连接；
10.割炬，用于切割作业；
11.刀具段连接杆，一端与所述割炬连接，另一端设置有向所述割炬的方向延伸的刀具段活动槽；
12.中间段连接杆，一端与所述固定段连接杆的远离顶针的端部第一转动连接，可调节中间段连接杆与固定段连接杆之间的角度；另一端设置有向固定端连接杆方向延伸的中间段活动槽，所述中间段活动槽与刀具段活动槽通过紧固件实现第二转动连接，可调节中
间段连接杆与刀具段连接杆之间的角度；所述紧固件插入中间段活动槽和刀具段活动槽中且可在各槽中任意滑动，所述第一、二转动连接可锁定和解锁。
13.优选地，所述紧固件为第二锁紧螺栓装置，所述第二转动连接的锁定和解锁通过所述第二锁紧螺栓装置实现。
14.优选地，所述固定段连接杆远离顶针的端部设置有第一通孔，所述中间段连接杆与固定段连接杆连接的端部设置有适配的第二通孔；
15.所述中间段连接杆与固定段连接杆之间通过插入第一、二通孔的第一锁紧螺栓装置实现第一转动连接，所述第一转动连接的锁定和解锁通过所述第一锁紧螺栓装置实现。
16.优选地，所述固定段连接杆与刀具段连接杆之间设有多个串联的中间段连接杆，其数量可以根据割圆尺寸调整。
17.优选地，所述刀具段连接杆通过设置在端部的割炬连接部与割炬可拆卸的连接。
18.优选地，所述割炬连接部为与割炬的外壁适配的套筒结构，可以套设固定在所述割炬的外部。
19.优选地，所述割炬为手割刀或直割刀。
20.一种割圆方法，基于上述任意一项所述的伸缩式割圆装置实现，包括：
21.解锁第一锁紧螺栓装置和/或第二锁紧螺栓装置，根据设计割圆的半径调整第一转动连接和/或第二转动连接的角度及第二锁紧螺栓装置在中间段活动槽和刀具段活动槽中的位置，使得顶针与割炬之间的距离等于设计割圆的半径，锁定第一锁紧螺栓装置和/或第二锁紧螺栓装置；然后，将顶针定位至设计割圆的圆心位置，以顶针为圆心转动割炬进行圆形或者圆弧形切割。
22.优选地，还包括：
23.中间段连接杆可多个串联使用，通过增加或减少固定段连接杆与刀具段连接杆之间的中间段连接杆的数量，来实现不同尺寸要求的割圆需求。
24.优选地，还包括：
25.对于有割圆样品的，可以无需测量割圆的半径尺寸，直接通过调整第一锁紧螺栓装置和/或第二锁紧螺栓装置，使顶针和割炬分别定位于割圆样品的圆心和外缘，即可复制割圆样品的半径尺寸，进而割出与割圆样品半径相同的圆或圆弧。
26.综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种伸缩式割圆装置及割圆方法，具有如下有益效果：
27.1.通过中间段活动槽、刀具段活动槽及第一、二转动连接的设计，可以根据需要快速、灵活地调整割圆半径及各连接板之间的角度，使切割作业更加灵活、方便，省去了画圆的过程，显著提高了作业效率；
28.2.通过可串联使用的中间段连接杆设计，可以通过增加或减少中间段连接杆的数量来实现不同尺寸的割圆，满足船体建造过程中所有圆的切割需求，显著降低生产成本；
29.3.本发明可以直接复制割圆样品，而无需测量割圆的半径尺寸，提高工作效率；
30.4.本发明实现了圆形或圆弧形零件的“有轨切割”，不仅规避了手动切割的误差，割出来的零件大小尺寸一致，而且切割断面光滑平整，提高了零件精度；
31.5.本发明的伸缩式割圆装置体型小巧，移动方便，操作简单，适用范围广阔。
附图说明
32.图1为本发明的伸缩式割圆装置的结构示意图；
33.图2是通过本发明的伸缩式割圆装置进行割圆操作的示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种伸缩式割圆装置及割圆方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
35.需要说明的是，在本发明中，诸如和等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
36.结合附图1～2，本发明提供了一种伸缩式割圆装置，如附图1所示，该装置包括：
37.顶针1，用于作为割圆时的圆心支点；
38.固定段连接杆2，两端分别为顶针端和离心端，所述顶针端与顶针1连接；其中，顶针端与顶针1连接方式可以为固定连接，也可以为可拆卸连接；本实施例对固定段连接杆2的长度不做具体限定，可根据具体割圆设计要求来确定；
39.割炬6，用于切割作业，采用现有技术的割炬，优选手割刀或直割刀，具有更好的切割效果；
40.刀具段连接杆5，其一端为与割炬6连接的割炬连接部52，另一端设置有向割炬连接部52的方向延伸的刀具段活动槽51；优选地，在一些实施例中，割炬连接部52与割炬6之间的连接为可拆卸连接，可以根据需要更换割炬6；更优选地，在一些实施例中，割炬连接部52为与割炬6的外壁适配的套筒结构，可以套设固定在割炬6的外部，使得更换割炬6的操作更加便捷；本实施例对刀具段连接杆5的长度不做具体限定，可根据具体割圆设计要求来确定；
41.中间段连接杆4，一端为与固定段连接杆2的离心端第一转动连接的近心连接部，所述第一转动连接的角度可调节后锁定，实现中间段连接杆4与固定段连接杆2之间的角度可调；另一端为向近心连接部的方向延伸的中间段活动槽41，中间段活动槽41与刀具段连接杆5的刀具段活动槽51通过第二锁紧螺栓装置32连接，其中，第二锁紧螺栓装置32插入中间段活动槽41和刀具段活动槽51中且可在两个槽中任意滑动，第二锁紧螺栓装置32可以锁紧和解锁，实现中间段连接杆4与刀具段连接杆5之间的角度可调，以及通过调整第二锁紧螺栓装置32在中间段活动槽41和刀具段活动槽51中的位置，进而可以改变中间段连接杆4的近心连接部与割炬6的距离；通过第一转动连接和/或第二转动连接，可以改变顶针1与割炬6之间的距离，也即割圆的半径；优选地，在一些实施例中，固定段连接杆2的离心端设置
有第一通孔，所述中间段连接杆4的近心连接部为与第一通孔适配的第二通孔，中间段连接杆4与固定段连接杆2通过插入第一、二通孔的第一锁紧螺栓装置31实现第一转动连接；所述第一、二锁紧螺栓装置(31、32)可通过自体螺栓的拧紧或放松实现其两端所连接的连接杆之间的锁定或解锁，锁定后两端的连接杆不可相对转动(及滑动)，解锁后可相对转动(及滑动)；本实施例对中间段连接杆4的长度不做具体限定，可根据具体割圆设计要求来确定；可选地，固定段连接杆2与刀具段连接杆5之间设有多个串联的中间段连接杆4，其数量可以根据具体割圆尺寸进行调整。
42.参照附图2，本实施例还提供一种割圆方法，基于上述任意一种伸缩式割圆装置实现，包括：
43.1、解锁第一锁紧螺栓装置31和/或第二锁紧螺栓装置32，根据设计割圆的半径调整第一转动连接和/或第二转动连接的角度及第二锁紧螺栓装置32在中间段活动槽41和刀具段活动槽51中的位置，使得顶针1与割炬6之间的距离等于设计割圆的半径，锁定第一锁紧螺栓装置31和/或第二锁紧螺栓装置32；然后，将顶针1定位至设计割圆的圆心位置，以顶针1为圆心转动割炬6进行圆形或者圆弧形切割；
44.2、所述中间段连接杆4可多个串联使用，通过增加或减少固定段连接杆2与刀具段连接杆5之间的中间段连接杆4的数量，来实现不同尺寸要求的割圆需求；
45.3、对于有割圆样品的，可以无需测量割圆的半径尺寸，直接通过调整第一锁紧螺栓装置31和/或第二锁紧螺栓装置32，使顶针1和割炬6分别定位于割圆样品的圆心和外缘，即可复制割圆样品的半径尺寸，再通过上述割圆方法割出与割圆样品半径相同的圆或圆弧。
46.综上所述，本发明提供的一种伸缩式割圆装置及割圆方法，通过中间段活动槽、刀具段活动槽及第一、二转动连接的设计，可以根据需要快速、灵活地调整割圆半径及各连接板之间的角度，使切割作业更加灵活、方便，省去了画圆的过程，显著提高了作业效率；通过可串联使用的中间段连接杆设计，可以通过增加或减少中间段连接杆的数量来实现不同尺寸的割圆，满足船体建造过程中所有圆的切割需求，显著降低生产成本；可以直接复制割圆样品，而无需测量割圆的半径尺寸，提高工作效率；实现了圆形或圆弧形零件的“有轨切割”，不仅规避了手动切割的误差，割出来的零件大小尺寸一致，而且切割断面光滑平整，提高了零件精度；本发明的伸缩式割圆装置体型小巧，移动方便，操作简单，适用范围广阔。
47.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。