CN102303175A - 一种数控切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控切割机，包括纵向导轨，安装在所述纵向导轨上的机架，安装在所述机架上的数控系统、切割控制系统、横向移动系统、升降机构及偏摆装置，所述纵向导轨上安装有纵向驱动齿条，所述纵向驱动齿条与纵向驱动齿轮配合使用，所述纵向驱动齿轮安装在所述机架上，所述升降机构安装在所述横向移动系统上，所述偏摆装置安装在所述升降机构上。该发明具有生产效率高、坡口质量好及精度高、工人劳动强度低等优点，且全过程自动化控制，坡口角度容易保证，工件通用性好。

Description

一种数控切割机

技术领域

本发明涉及一种切割设备，特别涉及一种数控的具有偏摆功能的切割机。

背景技术

数控切割机是用于实现对板材(黑色金属及有色金属)切割、全程由数控系统控制的全自动化设备，可以实现任意形状的切割曲线。

在工程机械行业，特别是在造船厂，由于焊接及结构需要，在对板材切割过程中需要大量变角度坡口，且切割过程全自动化。但现有技术无法实现自动变角度坡口切割，在实际使用中首先切割出较小角度，超过部分用手工打磨成型。如坡口角度从20°至40°之间变化时，首先整个坡口切割出20°，切割完成后，20°之外的角度再用手工打磨，以便实现其他坡口角度。此种方法存在以下缺陷：

①生产效率落后，质量无法保证：手工打磨成型不仅浪费大量工时，且受到各种客观因素的影响难以保证打磨精度，从而导致坡口质量无法保证；

②劳动强度大：在生产过程中需要不断对工件进行移动，费工费时，在降低生产效率的同时也增加了工人的劳动强度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种数控切割设备，以自动实现切割头的全方位移动，并实现切割头的角度偏摆以切割出具有角度变化的坡口。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种数控切割机，包括纵向导轨，安装在所述纵向导轨上的机架，安装在所述机架上的数控系统、切割控制系统、横向移动系统、升降机构及偏摆装置，所述纵向导轨上安装有纵向驱动齿条，所述纵向驱动齿条与纵向驱动齿轮配合使用，所述纵向驱动齿轮安装在所述机架上，所述升降机构安装在所述横向移动系统上，所述偏摆装置安装在所述升降机构上。

优选的，所述纵向导轨的数量为2套，所述机架的两端分别通过所述纵向驱动齿轮与纵向驱动齿条安装在2套所述纵向导轨上。

优选的，所述纵向驱动齿轮安置在纵向齿轮箱内，所述纵向齿轮箱安装在所述机架上，并开设有确保纵向驱动齿轮与所述纵向驱动齿条啮合的窗口。

优选的，所述机架包括主基座、副基座及横梁，所述副基座安装在所述横梁上，所述横梁安装在所述主基座上。

优选的，所述主基座，副基座及横梁构成整个机架，主基座与副基座分别通过所述纵向驱动齿轮与纵向驱动齿条安装在2套所述纵向导轨上。

优选的，所述横向移动系统安装在所述横梁上，并通过横向驱动机构驱动所述升降机构横向移动。

优选的，所述偏摆装置包括旋转机构，与所述旋转机构连接的旋转支架，安装在所述旋转支架另一端的圆弧导轨、角度偏摆驱动机构及由所述角度偏摆驱动机构驱动的齿轮机构，以及安装在所述圆弧导轨上的切割头，所述圆弧导轨位于所述齿轮机构与所述切割头之间，所述旋转机构安装在所述升降机构上。

优选的，所述角度偏摆驱动机构包括角度偏摆电机及位于所述角度偏摆电机输出端的减速器，所述角度偏摆电机为伺服电机，所述减速器为星型减速器。

优选的，所述齿轮机构由成对的大伞齿轮与小伞齿轮组成，所述小伞齿轮固定在所述减速器的输出轴上，所述大伞齿轮与所述圆弧导轨固定在一起。

优选的，所述偏摆装置上还设置有防碰装置，所述防碰装置位于所述切割头的顶部。

通过上述技术方案，本发明提供的数控切割机可以通过纵向导轨、横向移动系统及升降机构实现切割头的上下、左右及前后移动，并通过设置的偏摆装置实现切割头的角度偏摆，以实现切割的全方位移动，进而在工件上精确切割出具有角度变化的坡口。与现有技术比较，本发明具备如下优点：

①生产效率高、坡口质量好及精度高：切割全程为数控，不仅极大地提高了生产效率，且有效地保证了工件上坡口的加工精度及质量，无需人工打磨，一次切割后达到技术要求；

②劳动强度小：全过程自动化控制，可以通过偏摆装置实现具有角度变化坡口的加工，无需人工转移工件及人工打磨，工人的劳动强度低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所公开的一种数控切割机的主视示意图；

图2为图1所示的数控切割机的左视示意图；

图3为图1中偏摆装置的主视示意图；

图4为图3所示偏摆装置的左视示意图；

图5为偏摆装置在工件上切割垂直坡口的示意图；

图6为偏摆装置在工件上切割逆时针摆动角度坡口的示意图；

图7为偏摆装置在工件上切割顺时针摆动角度坡口的示意图。

图中：

11.纵向导轨        12.副基座        13.主基座    14.横梁

15.切割控制系统    16.横向移动系统  17.升降机构  18.数控系统

21.偏摆装置        22.横向驱动机构  31.旋转机构  32.旋转支架

33.角度偏摆电机    34.防碰装置      35.切割头    36.齿轮机构

37.圆弧导轨        41.减速器        51.工件

具体实施方式

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。

根据图1和2，本发明提供的数控切割机，包括纵向导轨11，安装在纵向导轨11上的机架，安装在机架上的数控系统18、切割控制系统15、横向移动系统16、升降机构17及偏摆装置21，纵向导轨11上安装有纵向驱动齿条，纵向驱动齿条与纵向驱动齿轮配合使用，纵向驱动齿轮安装在机架上，升降机构17安装在横向移动系统16上，偏摆装置21安装在升降机构17上。

其中，纵向导轨11的数量为2套，机架的两端分别通过纵向驱动齿轮与纵向驱动齿条安装在2套纵向导轨11上，纵向驱动齿轮安置在纵向齿轮箱内，纵向齿轮箱安装在机架上，并开设有确保纵向驱动齿轮与纵向驱动齿条啮合的窗口；机架包括主基座13、副基座12及横梁14，副基座12安装在主基座14上，横梁14安装在主基座13上，主基座13与副基座12的数量均为一套，主基座13分别通过纵向驱动齿轮与纵向驱动齿条安装在2套纵向导轨11上，副基座12与横梁14固定在一起；横向移动系统16安装在横梁14上，并通过横向驱动机构驱动升降机构17横向移动。

根据图3和4，该发明公开的偏摆装置21包括旋转机构31，与旋转机构31连接的旋转支架32，安装在旋转支架32另一端的圆弧导轨37、角度偏摆驱动机构及由角度偏摆驱动机构驱动的齿轮机构36，以及安装在圆弧导轨37上的切割头35，圆弧导轨37位于齿轮机构36与切割头35之间，旋转机构31安装在升降机构17上。

其中，角度偏摆驱动机构包括角度偏摆电机33及位于角度偏摆电机33输出端的减速器41，角度偏摆电机33为伺服电机，减速器41为星型减速器；齿轮机构36由成对的大伞齿轮与小伞齿轮组成，小伞齿轮固定在减速器41的输出轴上，大伞齿轮与圆弧导轨37固定在一起；偏摆装置21上还设置有防碰装置34，防碰装置34位于切割头35的顶部。

使用本发明时，首先通过数控系统18将需要执行的坡口切割要求预设，再将工件51定位在切割工作台上(与数控切割机为分开的独立单元)，然后启动数控系统18控制切割控制系统15将能源输送至切割头35，打开气路并点火以开始对工件51进行切割并获得所需坡口，此后，数控系统18可以控制切割机实现以下运动：

①当需要切割头35纵向移动时，纵向驱动齿轮在数控系统18的控制下通过与纵向导轨上的齿条啮合驱动整个机架纵向移动，此时主基座13，副基座12，横梁14，横向移动系统16，升降机构17，升降机构17以及偏摆装置21作为一个整体纵向移动，进而带动切割头35实现纵向移动以实现对工件51的纵向切割；

②当需要切割头35横向移动时，数控系统18控制横向移动系统16的横向驱动机构实现横向移动，横向驱动机构驱动与其紧固一起的升降机构17横向移动，升降机构17带动偏摆装置21横向移动，进而带动切割头35进行横向移动以实现对工件51的横向切割；

③当需要切割头35上下移动时，数控系统18控制升降机构17上下移动，升降机构17的上下移动带动偏摆装置21上下移动，进而实现切割头35的上下移动以实现对工件51高度控制。

进一步的，当需要在上述切割的基础上加工出具有一定角度的坡口时，可以手动摆动旋转机构31将切割头35调节到指定的角度，然后通过数控系统18控制切割头35对工件51进行坡口加工；当需要在工件51上加工出具有角度变化的坡口时，且对坡口偏摆角度的精度要求较高时，通过数控系统18控制偏摆装置21进行摆动，可以实现切割头35的以下运动：

①当需要垂直加工时，切割头35无需偏摆，切割头35垂直向下直接按照前述过程对工件进行坡口加工，此时，切割头35与工件51之间的位置关系如图5所示；

②当需要在工件51上加工逆时针变化的角度坡口时，数控系统18控制伺服电机逆时针运转，伺服电机的输出端驱动星型减速器逆时针旋转，星型减速器的输出端带动齿轮机构的小伞齿轮逆时针旋转，由于小伞齿轮与大伞齿轮啮合，进而带动切割头35沿着圆弧导轨37进行逆时针旋转以实现逆时针的角度偏摆，最终实现对工件51的逆时针角度变化坡口加工，此时，切割头35与工件51之间的位置关系如图6所示；

③当需要在工件51上加工顺时针变化的角度坡口时，数控系统18控制伺服电机顺时针运转，伺服电机的输出端驱动星型减速器顺时针旋转，星型减速器的输出端带动齿轮机构的小伞齿轮顺时针旋转，由于小伞齿轮与大伞齿轮啮合，进而带动切割头35沿着圆弧导轨37进行顺时针旋转以实现顺时针的角度偏摆，最终实现对工件51的顺时针角度变化坡口加工，此时，切割头35与工件51之间的位置关系如图7所示。

此外，为防止在切割过程中由于工件51或其他阻碍物碰到切割头35造成损害，偏摆装置21上还安装有防碰装置34，一旦切割头35碰到障碍物，设备会自动停机，在障碍物移除后可以从中断点继续完成切割。

本发明提供的数控切割机其可以通过纵向导轨11、横向移动系统16及升降机构17实现切割头35的上下、左右及前后移动，并通过设置的偏摆装置21实现切割头35的角度偏摆，以实现切割机的全方位移动，进而在工件51上精确切割出具有角度变化的坡口。与现有技术比较，本发明具备如下优点：

①生产效率高、坡口质量好及精度高：切割全程为数控，不仅极大地提高了生产效率，且有效地保证了工件51上坡口的加工精度及质量，无需人工打磨，一次切割后达到技术要求；

②劳动强度小：全过程自动化控制，可以通过偏摆装置21实现具有角度变化坡口的加工，无需人工转移及打磨工件51，工人的劳动强度低。

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。

Claims (10)

1.一种数控切割机，其特征在于，包括纵向导轨，安装在所述纵向导轨上的机架，安装在所述机架上的数控系统、切割控制系统、横向移动系统、升降机构及偏摆装置，所述纵向导轨上安装有纵向驱动齿条，所述纵向驱动齿条与纵向驱动齿轮配合使用，所述纵向驱动齿轮安装在所述机架上，所述升降机构安装在所述横向移动系统上，所述偏摆装置安装在所述升降机构上。

2.根据权利要求1所述的一种数控切割机，其特征在于，所述纵向导轨的数量为2套，所述机架的两端分别通过所述纵向驱动齿轮与纵向驱动齿条安装在2套所述纵向导轨上。

3.根据权利要求2所述的一种数控切割机，其特征在于，所述纵向驱动齿轮安置在纵向齿轮箱内，所述纵向齿轮箱安装在所述机架上，并开设有确保纵向驱动齿轮与所述纵向驱动齿条啮合的窗口。

4.根据权利要求1或2所述的一种数控切割机，其特征在于，所述机架包括主基座、副基座及横梁。所述副基座与横梁固定在一起，所述主基座与横梁固定在一起，并构成机架部件。

5.根据权利要求4所述的一种数控切割机，其特征在于，主车架，副车架及横梁构成机架部件，整个机架部件安装在纵向导轨上。

6.根据权利要求5所述的一种数控切割机，其特征在于，所述横向移动系统安装在所述横梁上，并通过横向驱动机构驱动所述升降机构横向移动。

7.根据权利要求1或6所述的一种数控切割机，其特征在于，所述偏摆装置包括旋转机构，与所述旋转机构连接的旋转支架，安装在所述旋转支架另一端的圆弧导轨、角度偏摆驱动机构及由所述角度偏摆驱动机构驱动的齿轮机构，以及安装在所述圆弧导轨上的切割头，所述圆弧导轨位于所述齿轮机构与所述切割头之间，所述旋转机构安装在所述升降机构上。

8.根据权利要求7所述的一种数控切割机，其特征在于，所述角度偏摆驱动机构包括角度偏摆电机及位于所述角度偏摆电机输出端的减速器，所述角度偏摆电机为伺服电机，所述减速器为星型减速器。

9.根据权利要求8所述的一种数控切割机，其特征在于，所述齿轮机构由成对的大伞齿轮与小伞齿轮组成，所述小伞齿轮固定在所述减速器的输出轴上，所述大伞齿轮与所述圆弧导轨固定在一起。

10.根据权利要求7所述的一种数控切割机，其特征在于，所述偏摆装置上还设置有防碰装置，所述防碰装置位于所述切割头的顶部。

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