一種中厚板材切割工具機的製作方法
2023-05-08 19:10:11
一種中厚板材切割工具機的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種中厚板材切割工具機，本機切割鋸片採用高速硬質合金鑲齒小圓鋸片進行切割，該切割鋸片的直徑較小，厚度較薄，鋸片工作轉速較高，鋸片切割時，鋸片瞬間受力較小。因此，整機工作平穩，切割噪音小，切割速度和精度較高。又由於鋸片齒部為硬質合金材料，能適應所有的高硬度、高強度的鋼板。而相對大型圓鋸床工具機來說，此工具機能耗也要小得多，切割同樣條件的工件，本機的能耗只有大型圓鋸床工具機的10％～15％。同時，鋸片切割方式採用鋸片上行運動方式。切割鋼板的厚度取決於鋸片直徑的大小，一般約為鋸片直徑的三分之一，而切割鋼板的寬度取決於鋸片的進給長度。因此，可用較小的鋸片切割較長較寬的鋼板。
【專利說明】一種中厚板材切割工具機
【技術領域】
[0001]本發明涉及切割設備【技術領域】，特別涉及一種中厚板材切割工具機。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的發展，特別是軍工產業的需要，中厚鋼板，特別是特殊鋼板的使用量也越來越大。這些鋼板使用在特殊的場合，有較高的強度和硬度要求。因此，國家對這類鋼板生產出來後的技術檢驗也有較高的要求。
[0003]這些鋼板在生產線上軋制完畢後，每隔數十米，就要用乙炔從中割下一塊約300*300mm見方的樣品送到檢驗部門的試驗車間，試驗車間將其切割分解，製成各種試件，進行抗拉、抗壓等強度試驗，以及物理晶象試驗。
[0004]現在，在我國的各大鋼廠的試驗車間裡，其將樣品鋼板切割分解的手段十分有限，也較落後，都是靠用帶鋸床和大型圓鋸床來完成的。
[0005]但隨著鋼板的強度和硬度越來越高，帶鋸床由於鋸條的柔韌性致使帶鋸床的進給力不能太大，以及齒部的硬度不夠高，致使帶鋸床無法完成對高強度和高硬度材料的切割，因此，在很多高強度、高硬度、以及高速切割的場合帶鋸床已無法勝任。
[0006]而大型圓鋸床由於其鋸片直徑較大，一般為800?1200mm，鋸片也較厚，一般為8?10mm，為了保證鋸片的鋸齒的刃部不崩裂，大型圓鋸片的鋸齒刃部均為負前角，因此，其切割時齒部受力相當大，鋸切過程中的震動和噪音以及能源損耗和材料損耗都也相當大。再者它屬於通用工具機，其鋸片調速、工作進給、工件夾壓、送料方式以及工具機的切割精度都很不合適，其切割效果自然很差，而對於一些強度和硬度特別高的鋼板，如裝甲板等，大型圓鋸床也顯得力不從心。
[0007]因此，針對上述情況，如何為將樣品鋼板切割分解而專門設計一種專用設備，能夠適用於高硬度、高強度的鋼板，同時降低能耗，成為本領域技術人員亟待解決的重要技術問題。
【發明內容】
[0008]有鑑於此，本發明提供了一種中厚板材切割工具機，能適應於高硬度、高強度的鋼板；同時，此工具機的能耗小於大型圓鋸床工具機。
[0009]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0010]一種中厚板材切割工具機，包括:床身、工件夾緊機構、切割機構和進給機構；
[0011]所述工件夾緊機構和所述進給機構均安裝在所述床身上，所述切割機構安裝在所述進給機構上，且可通過所述進給機構相對所述工件夾緊機構運動；
[0012]所述切割機構採用高速硬質合金鑲齒的小圓鋸片，所述小圓鋸片的直徑不大於500mm，厚度不大於3mm，待切割工件的厚度尺寸不大於所述小圓鋸片的直徑尺寸的三分之一；且所述切割機構中用於驅動所述小圓鋸片旋轉的中間轉動軸的最低點的安裝高度，高於固定在所述工件夾緊機構上的所述待切割工件的最高點的安裝高度。
[0013]優選的，所述小圓鋸片的直徑為300?500mm。
[0014]優選的,所述小圓鋸片的厚度為1.5?3mm。
[0015]優選的，所述進給機構包括滑動部分和驅動部分；
[0016]所述滑動部分包括左立柱、右立柱、滑動導軌和滑鞍，所述左立柱和所述右立柱分別固定在所述床身的左右兩端，所述滑動導軌固定在所述左立柱和所述右立柱上，所述滑鞍與所述滑動導軌滑動配合，所述切割機構安裝在所述滑鞍上；
[0017]所述驅動部分包括進給伺服電機、進給同步帶輪和進給滾珠絲杆，所述進給伺服電機固定在所述右立柱上，且能夠通過所述進給同步帶輪帶動所述進給滾珠絲杆轉動，並帶動所述滑鞍沿所述滑動導軌移動。
[0018]優選的，所述切割機構包括減速箱、所述小圓鋸片和主電機，所述減速箱固定在所述滑鞍的下方，所述小圓鋸片固定在所述減速箱的輸出軸上，所述主電機固定在所述滑鞍的上方，所述主電機通過小皮帶輪、主傳動皮帶、大皮帶輪連到所述減速箱的輸入端，最終驅動所述小圓鋸片轉動。
[0019]優選的，所述主電機的轉速由變頻器控制，且為無級調速，操作者通過HMI輸入轉速參數來控制鋸片轉速。
[0020]優選的，所述工件夾緊機構包括固定在所述床身工作檯面上的前夾緊虎鉗、後夾緊虎鉗和定位虎鉗，所述定位虎鉗位於工件夾緊位置的右邊，所述前夾緊虎鉗和所述後夾緊虎鉗均位於工件夾緊位置的左邊，且所述前夾緊虎鉗位於所述小圓鋸片切割路徑的前面，所述後夾緊虎鉗位於所述小圓鋸片切割路徑的後面。
[0021]優選的,還包括送料機構,所述送料機構包括送料臺座、送料伺服電機、送料同步帶輪、送料滾珠絲杆、送料滑臺和直線導軌，所述送料臺座固定在所述床身上，所述送料伺服電機固定在所述送料臺座上，且能夠通過所述送料同步帶輪帶動所述送料滾珠絲杆轉動，並帶動所述送料滑臺沿所述直線導軌前後移動。
[0022]優選的，所述送料機構還包括固定在所述送料滑臺上的電磁吸臺，所述電磁吸臺能夠通過接通或斷開電源來固定或鬆開工件。
[0023]從上述的技術方案可以看出，本發明提供的中厚板材切割工具機，本機切割鋸片採用高速硬質合金鑲齒小圓鋸片進行切割，該切割鋸片的直徑較小，厚度較薄，鋸片工作轉速較高，鋸片切割時，鋸片瞬間受力較小。因此，整機工作平穩，切割噪音小，切割速度和精度較高。又由於鋸片齒部為硬質合金材料，能適應所有的高硬度、高強度的鋼板。而相對大型圓鋸床工具機來說，此工具機能耗也要小得多，切割同樣條件的工件，本機的能耗只有大型圓鋸床工具機的10%?15%。
[0024]同時，鋸片切割方式採用鋸片上行運動方式。切割鋼板的厚度取決於鋸片直徑的大小，一般約為鋸片直徑的三分之一，而切割鋼板的寬度取決於鋸片的進給長度。因此，可用較小的鋸片切割較長較寬的鋼板。
[0025]另外，此工具機從機械、電氣的設計角度充分考慮了中厚鋼板切割特點，使其在切割性能在方面有較大改進，而在操作控制方面，更加方便簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的切割方式示意圖；
[0028]圖2為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的整機外形圖；
[0029]圖3為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的去掉防塵罩的整機前視圖；
[0030]圖4為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的去掉防塵罩的整機後視圖；
[0031]圖5為本發明實施例提供的工件夾緊機構的結構示意圖；
[0032]圖6為本發明實施例提供的送料機構的結構示意圖。
[0033]其中，I為小圓鋸片，2為鋼板，3為鋸片轉向，4為鋸片進給方向；
[0034]11為床身，12為左立柱，13為右立柱，14為滑動導軌；
[0035]21為滑鞍，22為減速箱，24為主電機，25為小皮帶輪，26為主傳動皮帶，27為大皮帶輪，28為拖鏈；
[0036]31為進給伺服電機，32為進給同步帶輪，33為進給滾珠絲杆；
[0037]41為前夾緊虎鉗,42為後夾緊虎鉗,43為定位虎鉗,44為工件；
[0038]50為送料機構，51為送料臺座，52為送料伺服電機，53為送料同步帶輪，54為送料滾珠絲杆，55為送料滑臺，56為直線導軌，57為防塵護罩；
[0039]61電氣操作櫃；71為排屑機；
[0040]81為液壓站,82為液壓閥,91為冷卻泵。
【具體實施方式】
[0041]本發明公開了一種中厚板材切割工具機，能適應於高硬度、高強度的鋼板；同時，此工具機的能耗小於大型圓鋸床工具機。
[0042]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0043]請參閱圖1-圖6，圖1為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的切割方式示意圖；圖2為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的整機外形圖；圖3為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的去掉防塵罩的整機前視圖；圖4為本發明實施例提供的中厚板材切割工具機的去掉防塵罩的整機後視圖；圖5為本發明實施例提供的工件夾緊機構的結構示意圖；圖6為本發明實施例提供的送料機構的結構示意圖。
[0044]本發明實施例提供的中厚板材切割工具機，其核心改進點在於，包括:床身11、工件夾緊機構、切割機構和進給機構；
[0045]其中，工件夾緊機構和進給機構均安裝在床身11上，切割機構安裝在進給機構上，且可通過進給機構相對工件夾緊機構運動；
[0046]切割機構採用高速硬質合金鑲齒的小圓鋸片1，這是近幾年來才興起的切割刀具，該小圓鋸片I的直徑不大於500mm，厚度不大於3mm，待切割工件44的厚度尺寸不大於小圓鋸片I的直徑尺寸的三分之一；且切割機構中用於驅動小圓鋸片I旋轉的中間轉動軸的最低點的安裝高度，高於固定在工件夾緊機構上的待切割工件44的最高點的安裝高度，即鋸片切割方式採用鋸片上行運動方式。其結構可以參照圖1所示，其中2為工件-鋼板，3為鋸片轉向，4為鋸片進給方向。
[0047]從上述的技術方案可以看出，本發明實施例提供的中厚板材切割工具機，本機切割鋸片採用高速硬質合金鑲齒小圓鋸片I進行切割，該切割鋸片的直徑較小，厚度較薄，鋸片工作轉速較高，鋸片切割時，鋸片瞬間受力較小。因此，整機工作平穩，切割噪音小，切割速度和精度較高。又由於鋸片齒部為硬質合金材料，能適應所有的高硬度、高強度的鋼板。而相對大型圓鋸床工具機來說，此工具機能耗也要小得多，切割同樣條件的工件44，本機的能耗只有大型圓鋸床工具機的10%?15%。
[0048]同時，鋸片切割方式採用鋸片上行運動方式。切割鋼板的厚度取決於鋸片直徑的大小，一般約為鋸片直徑的三分之一，而切割鋼板的寬度取決於鋸片的進給長度。因此，可用較小的鋸片切割較長較寬的鋼板。
[0049]本發明實施例提供的中厚板材切割工具機可以作為將樣品鋼板切割分解而專門設計的專用設備。當然，稍作改動，也可作為其他中厚板材的切割設備。
[0050]為了保證鋸片的規格尺寸滿足切割要求，小圓鋸片I的優選直徑為300?500mm。類似的，小圓鋸片I的優選厚度為1.5?3mm，齒數為80?120個/每片，轉速為800?2000轉/分。
[0051 ] 在本方案提供的具體實施例中，進給機構包括滑動部分和驅動部分；
[0052]滑動部分包括左立柱12、右立柱13、滑動導軌14和滑鞍21 ;其中，左立柱12和右立柱13分別固定在床身11的左右兩端，滑動導軌14的左右兩端分別固定在左立柱12和右立柱13上，滑鞍21與滑動導軌14滑動配合，可沿其導軌面左右移動，切割機構安裝在滑鞍21上；可以理解的是，這裡提到的左右方向是為了便於描述，是以操作人員站在工具機的正面為基準，下同；
[0053]驅動部分包括進給伺服電機31、進給同步帶輪32和進給滾珠絲杆33 ;其中，進給伺服電機31固定在右立柱13上，且能夠通過進給同步帶輪32帶動進給滾珠絲杆33轉動，並最終帶動滑鞍21和其上的切割機構沿滑動導軌14左右移動(滑鞍21通過螺紋結構與進給滾珠絲杆33配合)，其結構可以參照圖3所示。
[0054]工具機進給方式採用伺服驅動方式，操作者只要通過在HMI上輸入鋼板的寬度、厚度參數及進給速度參數，工具機便能準確的控制進給速度及進給位置，方便、精確的對工件進行切割。
[0055]進一步的，切割機構包括減速箱22、小圓鋸片I和主電機24 ;其中，減速箱22固定在滑鞍21的下方，小圓鋸片I固定在減速箱22的輸出軸上，主電機24固定在滑鞍21的上方，主電機24依次通過小皮帶輪25、主傳動皮帶26、大皮帶輪27連接到減速箱22的輸入端，最終驅動小圓鋸片I轉動，其結構可以參照圖3和圖4所示。
[0056]作為優選，主電機24的轉速由變頻器控制，且為無級調速，操作者可以通過HMI輸入轉速參數來控制鋸片的轉速。
[0057]在本方案提供的具體實施例中，工件夾緊機構包括固定在床身工作檯面上的前夾緊虎鉗41、後夾緊虎鉗42和定位虎鉗43 ;其中，定位虎鉗43位於工件44夾緊位置的右邊，前夾緊虎鉗41和後夾緊虎鉗42均位於工件44夾緊位置的左邊，且前夾緊虎鉗41位於小圓鋸片I切割路徑的旁邊、且靠近送料機構的一邊，後夾緊虎鉗42位於小圓鋸片I切割路徑的另一邊，其結構可以參照圖5所示。
[0058]定位虎鉗43的鉗口中間開了一個1mm寬的槽，以便鋸片I在切割時，鋸片I的前端能更深入定位虎鉗43的定位面，將工件完全切斷。
[0059]定位虎鉗的寬度=前夾緊虎鉗的寬度+後夾緊虎鉗的寬度+10mm。
[0060]工件44的夾緊採用前、後夾緊虎鉗+定位虎鉗43的夾壓方式。工具機在送料時，前夾緊虎鉗41、後夾緊虎鉗42及定位虎鉗43均鬆開且全部退回，使工件44能順利的送到切割位置，以防止工件與鉗口發生碰撞和摩擦。當工件44送料到位後，定位虎鉗43首先推出，其推出後的鉗口面正好與送料滑臺55內側的右側面重和。然後用前、後夾緊虎鉗再同時推出，將工件44壓靠在定位虎鉗43上實現夾緊。
[0061]本方案中的工件夾緊機構採用前、後夾緊虎鉗的夾壓方式使得工件的夾壓更加靈活，前、後夾緊虎鉗同時夾緊，並且能保證工件被切斷後，前、後兩段工件仍然都被夾緊，其位置不會變動，保證鋸片能安全的退出切縫。當然，在特殊的情況下，也可單獨使用前虎鉗或者後虎鉗夾緊進行切割。
[0062]作為優選，所有虎鉗均由液壓油缸驅動，液壓油由液壓站81提供。
[0063]為了提高裝置的自動化程度，本發明實施例提供的中厚板材切割工具機，還包括送料機構50，該送料機構50包括送料臺座51、送料伺服電機52、送料同步帶輪53、送料滾珠絲杆54、送料滑臺55和直線導軌56 ;其中，送料臺座51固定在床身11上，送料伺服電機52固定在送料臺座51上，並能夠通過送料同步帶輪53帶動送料滾珠絲杆54轉動，並最終帶動送料滑臺55沿直線導軌56前後移動(送料滑臺55通過螺紋結構與送料滾珠絲杆54配合)，其結構可以參照圖6所示，直線導軌56垂直於鋸片的切割進給方向設置。
[0064]工具機的送料方式採用伺服驅動方式，操作者只要通過在HMI上輸入送料的長度參數，工具機便能準確的控制送料長度。
[0065]在本方案提供的具體實施例中，送料機構50還包括固定在送料滑臺55上用於固定工件的電磁吸臺(圖中未示出)，該電磁吸臺能夠通過接通或斷開電源來固定或鬆開工件44。由於工件的材料為鐵磁體，工具機的送料滑臺採用電磁吸臺，從而省去了送料夾壓虎鉗，既操縱方便，且結構簡單，能降低成本。
[0066]本機切割時對鋸片的冷卻採用乳化劑冷卻，乳化劑由冷卻泵91提供。
[0067]排屑機71從床身左側插入，其接屑口正好位於鋸片切割線路的上方，切屑由鋸片的鋸齒帶入床身，並落在排屑機71的接屑口上，由排屑機輸出床身。整機採用HMI+PLC及數控技術進行控制，HMI> PLC、變頻器、伺服驅器等均通過控制系統內部的高速通訊總線進行通訊聯繫。整機自動化程度高，操作方法簡單，切割材料斷面的精度和光潔度都較高。
[0068]下面結合具體工作過程對本方案的中厚板材切割工具機作進一步介紹:
[0069]1、接通電源後，工具機控制系統首先會自檢，並確定進給滑鞍的工作零位和送料滑臺的工作零位。
[0070]2、操作者根據工作條件需要在HMI上輸入下列工作參數:工件的長度和寬度，鋸片的轉速，鋸片快速移動速度，鋸片工進速度，送料滑臺的速度，送料滑臺的每次送料長度，以及重複切割次數等。
[0071]3、選擇工具機的工作方式。本工具機在工作程序上設定了兩種工作方式:手動操作方式和自動工作方式。
[0072]4、選擇了手動操作方式後，工具機將根據操作者發出的指令執行單一的動作。動作完成後等待下一步指令。手動操作方式主要用於工具機調試和小批量的工作。
[0073]5、選擇了自動工作方式並啟動工作後，工具機將根據操作者事先輸入的工作數據，按下列步驟循環工作:
[0074](I)前、後夾緊虎鉗和定位虎鉗同時鬆開。
[0075](2)送料滑臺按設定的長度送料。
[0076](3)定位虎鉗夾緊。
[0077](4)前、後夾緊虎鉗夾緊。
[0078](5)鋸片轉動。
[0079](6)鋸片快速向右移動到切割位置。
[0080](7)鋸片按工進速度向右移動將工件切斷。
[0081](8)鋸片快速退回到最左邊。
[0082](9)重複⑴?⑶項，直至完成設定的工作次數。
[0083]6、當送料滑臺的可送料長度小於設定的送料長度時，工具機將根據下列步驟調整工件的位置:
[0084](I)前、後夾緊虎鉗和定位虎鉗將工件夾緊。
[0085](2)送料滑臺上的磁臺斷電。
[0086](3)送料滑臺後退一段距離。
[0087](4)送料滑臺的磁臺通電。
[0088](5)前、後夾緊虎鉗和定位虎鉗鬆開。
[0089](6)送料滑臺按設定的長度送料。
[0090]上述過程可以重複多次，直至達到設定的送料長度。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0091]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
【權利要求】
1.一種中厚板材切割工具機，其特徵在於，包括:床身、工件夾緊機構、切割機構和進給機構； 所述工件夾緊機構和所述進給機構均安裝在所述床身上，所述切割機構安裝在所述進給機構上，且可通過所述進給機構相對所述工件夾緊機構運動； 所述切割機構採用高速硬質合金鑲齒的小圓鋸片，所述小圓鋸片的直徑不大於500mm，厚度不大於3mm，待切割工件的厚度尺寸不大於所述小圓鋸片的直徑尺寸的三分之一；且所述切割機構中用於驅動所述小圓鋸片旋轉的中間轉動軸的最低點的安裝高度，高於固定在所述工件夾緊機構上的所述待切割工件的最高點的安裝高度。
2.根據權利要求1所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，所述小圓鋸片的直徑為300 ?500mmo
3.根據權利要求2所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，所述小圓鋸片的厚度為1.5 ?3mmο
4.根據權利要求3所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於， 所述進給機構包括滑動部分和驅動部分； 所述滑動部分包括左立柱、右立柱、滑動導軌和滑鞍，所述左立柱和所述右立柱分別固定在所述床身的左右兩端，所述滑動導軌固定在所述左立柱和所述右立柱上，所述滑鞍與所述滑動導軌滑動配合，所述切割機構安裝在所述滑鞍上； 所述驅動部分包括進給伺服電機、進給同步帶輪和進給滾珠絲杆，所述進給伺服電機固定在所述右立柱上，且能夠通過所述進給同步帶輪帶動所述進給滾珠絲杆轉動，並帶動所述滑鞍沿所述滑動導軌移動。
5.根據權利要求4所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，所述切割機構包括減速箱、所述小圓鋸片和主電機，所述減速箱固定在所述滑鞍的下方，所述小圓鋸片固定在所述減速箱的輸出軸上，所述主電機固定在所述滑鞍的上方，所述主電機通過小皮帶輪、主傳動皮帶、大皮帶輪連到所述減速箱的輸入端，最終驅動所述小圓鋸片轉動。
6.根據權利要求5所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，所述主電機的轉速由變頻器控制，且為無級調速，操作者通過HMI輸入轉速參數來控制鋸片轉速。
7.根據權利要求6所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，所述工件夾緊機構包括固定在所述床身工作檯面上的前夾緊虎鉗、後夾緊虎鉗和定位虎鉗，所述定位虎鉗位於工件夾緊位置的右邊，所述前夾緊虎鉗和所述後夾緊虎鉗均位於工件夾緊位置的左邊，且所述前夾緊虎鉗位於所述小圓鋸片切割路徑的前面，所述後夾緊虎鉗位於所述小圓鋸片切割路徑的後面。
8.根據權利要求1-7任意一項所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，還包括送料機構，所述送料機構包括送料臺座、送料伺服電機、送料同步帶輪、送料滾珠絲杆、送料滑臺和直線導軌，所述送料臺座固定在所述床身上，所述送料伺服電機固定在所述送料臺座上，且能夠通過所述送料同步帶輪帶動所述送料滾珠絲杆轉動，並帶動所述送料滑臺沿所述直線導軌前後移動。
9.根據權利要求8所述的中厚板材切割工具機，其特徵在於，所述送料機構還包括固定在所述送料滑臺上的電磁吸臺，所述電磁吸臺能夠通過接通或斷開電源來固定或鬆開工件。
【文檔編號】B23D47/04GK104191037SQ201410421251
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】李惠斌 申請人:李惠斌