CN102689221B - 旋转并径向同步进刀机构及带有该机构的管道切断坡口机 - Google Patents

Abstract

旋转并径向同步进刀机构包括可旋转刀盘、走刀组件和刀架体组件；动力源驱动可旋转刀盘旋转的同时，也驱动走刀组件，使走刀组件中的丝杆旋转而带动与之螺纹配合的刀架滑动而使刀具同步径向进给；带有上述旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道坡口机,不仅刀具可以同步径向进刀，还通过副卡盘的移动调切夹紧机构间的距离，有效克服工件受到的径向切削阻力带来的不稳定性，减小工件及刀具震动，延长刀具使用时间；保障切削质量。

Description

旋转并径向同步进刀机构及带有该机构的管道切断坡口机

技术领域

本发明涉及一种旋转并径向同步进刀机构，特别是一种有旋转并径向同步进刀机构的管道坡口机，属于机械加工技术领域。

背景技术

现有的机械加工行业中在使用安装在旋转盘上的刀具径向切削部件时，其进退刀方式有机械式、数控式。数控式：结构复杂，易出故障，维护成本高。现有的机械式进刀机构为间断式进刀，机构结构简单，但刀具的切削用量不均匀，刀具磨损快，易折断，效率低。

目前的管道切断坡口机的进退刀方式有机械式、数控式。数控式：结构复杂，易出故障，维护成本高。现有的机械式进刀机构为间断式进刀，结构简单，但切削用量不均匀，刀具磨损快，易折断，工作震动大，只能加工管壁厚度不大的管道，刀具寿命短，加工效率低。

发明内容

为了克服现有的机械式进刀机构因间断式进刀而使刀具的切削用量不均匀，刀具磨损快，易折断，效率低的不足，本发明提供一种旋转并径向同步进刀机构，通过同步匀速进刀保证刀具的切削用量均匀，延长刀具使用寿命，提高工作效率。

技术方案：

旋转并径向同步进刀的进退刀机构,包括可旋转刀盘、走刀组件和刀架体组件；可旋转刀盘右侧平面上设有刀盘齿圈；走刀组件包括走刀齿和转向齿轮轴a，走刀组件的走刀齿与可旋转刀盘同心且走刀齿可在可旋转刀盘的右侧台阶上转动，转向齿轮轴a穿过刀盘由固定在可旋转刀盘中的轴承或轴套支承，走刀齿为内外同心园双联齿，其中走刀齿内齿与转向齿轮轴a右端的齿轮啮合，转向齿轮轴a的左端在刀盘左侧与转向齿轮轴b齿轮啮合；

刀架体组件安装在可旋转刀盘左侧平面上，刀架体组件包括刀架，滑动轨道、刀具、转向齿轮轴b，刀架滑动轨道与可旋转刀盘固定连接，刀架在刀架滑动轨道上沿可旋转刀盘径向滑动；刀具安装在刀架上，转向齿轮轴b另一端的丝杆与刀架螺纹连接,丝杆转动推动刀架滑动，刀架带动刀具进退;

刀盘齿圈和走刀齿的外齿用于接受本机构外的动力源输入的动力。

上述旋转并径向同步进刀的进退刀机构，当动力源输入的动力使可旋转刀盘与走刀组件的走刀齿同时同向按不同的速度旋转时，可旋转刀盘带动转向齿轮轴a相对走刀齿运动，走刀齿内齿使与之齿轮啮合的转向齿轮轴a的右端的齿轮旋转，转向齿轮轴a通过转向齿轮轴b，带动走刀组件中的丝杆旋转，驱动与丝杆螺纹配合的刀架滑动而使刀具径向进给速度与可旋转刀盘的旋转速度同步。

上述进退刀机构还包括旋转支撑装置，旋转支撑装置对可旋转刀盘支撑固定。

上述进退刀机构还包括传动组件a,传动组件a将动力传给刀盘齿圈和/或走刀齿的外齿。

上述传动组件a中有离合机构，通过操作离合机构可选择性地将动力同时或分别输给刀盘齿圈和/或走刀齿的外齿;通过操作离合机构可选择刀盘齿圈和/或走刀齿的转动方向。

上述传动组件a中有变速机构，通过变速机构可调节刀盘齿圈和/或走刀齿的转动速度。

带有上述旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道坡口机,包括机座、主卡盘部件，副卡盘部件，动力源、进退刀机构，主卡盘部件和副卡盘部件上分别连接有用于夹紧被加工工件的工件夹紧机构，其特征在于：主卡盘部件与机座固定连接、导向轨道固定在主卡盘部件和/或机座上，副卡盘部件安装在导向轨道上且可沿导向轨道移动。

上述坡口机还有主机箱，主机箱与机座固定连接，所述主卡盘部件通过主机箱和/或直接与机座固定连接，旋转支撑装置固定在主卡盘部件和/或主机箱上。

上述坡口体机，其特征在于：所述导向轨道通过支撑机构与机座固定连接，导向轨道安装在支撑机构上，支撑机构与机座固定连接。

动力源将动力传递给副卡盘使其沿导向轨道轴向移动和\或卡紧被加工的管道。

本发明中所说的刀盘的左、右侧以及零部件的左右端是为了方便表述而根据图5进刀机构A-A切面图来判断的。

有益效果:

本发明采用机械式匀速进退刀机构，随着可旋转刀盘旋转时，刀架实施同步匀速进刀,刀具切削用量均匀，刀具磨损慢,寿命长，工作效率高。

附图说明

图1切断坡口机主视图，图2切断坡口机右视图，图3切断坡口机左视图，图4进刀机构正视图，图5进刀机构A-A切面图，图6进刀机构A-A切面放大图，图7带旋转支撑装置的进刀机构A-A切面图。

101-机座，102-主机箱，103-导向轨道，104-副卡盘部件，105-主卡盘部件，106-刀架体组件;107-传动组件a，108-固定支撑架，109-动力源，110-传动组件b，111-副卡盘传动轴，112-工件夹紧机构，113-旋转支撑装置，121-刀盘，122-刀盘齿圈，123-走刀齿，124-转向齿轮轴a，125-刀架，126-滑动轨道，127-刀具，128-转向齿轮轴b，129-丝杆。

实施方式：

实施例1：旋转并径向同步进刀的进退刀机构,包括可旋转刀盘121、走刀组件和刀架体组件；

可旋转刀盘121右侧平面上设有刀盘齿圈122；

走刀组件包括走刀齿123和转向齿轮轴a124，走刀组件的走刀齿123与可旋转刀盘121同心且走刀齿（123）可在可旋转刀盘（121）的右侧台阶上转动，转向齿轮轴a124穿过可旋转刀盘121由固定在可旋转刀盘121中的轴承或轴套支承，走刀齿123为内外同心园双联齿，其中内齿与转向齿轮轴a124的右端的齿轮啮合，转向齿轮轴a124的左端与转向齿轮轴b128齿轮啮合；

刀架体组件安装在可旋转刀盘121左侧平面上，刀架体组件包括刀架125；滑动轨道126、刀具127、转向齿轮轴b128，刀架滑动轨道126与可旋转刀盘121固定连接，刀架125在刀架滑动轨道126上沿可旋转刀盘121径向滑动；刀具127安装在刀架125上，转向齿轮轴b128的丝杆129与刀架125螺纹连接，丝杆129转动推动刀架125滑动，刀架125带动刀具127进退;

刀盘齿圈122和走刀齿123同向运动但有一定的转速差，二者之间的相对运动使走刀齿123内齿驱动转向齿轮轴a124旋转。

刀盘齿圈122和走刀齿123的外齿用于分别或同时接受同一动力源或不同动力源输入的动力；

实施例2：本实施例与实施例1其本相同，不同点在于：当动力源输入的动力使可旋转刀盘121与走刀组件的走刀齿123同时同向按不同的速度旋转时，可旋转刀盘121带动转向齿轮轴a124相对走刀齿123运动，走刀齿123内齿使与之齿轮啮合的转向齿轮轴a124右端的齿轮旋转，转向齿轮轴a124通过转向齿轮轴b128，带动走刀组件中的丝杆129旋转，驱动与之螺纹配合的刀架125滑动而使刀具127与可旋转刀盘121的旋转速度同步径向进给。

实施例2中可旋转刀盘121的旋转速度与刀具127进给速度之比取决于可旋转刀盘121的旋转速度和走刀齿（123）旋转速度之比，以及从走刀齿123传动到刀具127各传动组件的传动变速比例。

在实施例2中既可选择不同的动力源对刀盘齿圈122和走刀齿123的外齿提供动力，也可选择同一动力源对刀盘齿圈122和走刀齿123的外齿提供动力，但要实现同步进刀，两者必须以恒定的速度差同时旋转。

在实施例1或2中，上述进退刀机构还包括旋转支撑装置，旋转支撑装置113对可旋转刀盘121支撑固定。

实施例3：本实施例的基本结构同实施例1或2，不同点在于：所述进退刀机构还包括传动组件a107,传动组件a107将动力传给刀盘齿圈122和/或走刀齿123的外齿。本实施例中，传动组件a107将动力传给刀盘齿圈122和走刀齿123的外齿时，就可同步进刀；传动组件a107将动力单独传给刀盘齿圈122或走刀齿123的外齿时，实现快速进退刀。

实施例3中所述传动组件a(107)中有离合机构，通过操作离合机构可选择性地将动力同时或分别输给刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的外齿;通过操作离合机构可选择刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的转动方向。

实施例3中所述传动组件a(107)中有变速机构，通过变速机构可调节刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的转动速度。

实施例4：本实施例基本结构与实施例1或2相同，不同点在于：旋转并径向同步进刀的进退刀机构,所述将动力源输入的动力同时以同样的速度传递给可旋转刀盘组件的刀盘齿圈122和走刀组件的走刀齿123，刀盘齿圈122驱动可旋转刀盘121使可旋转刀盘121及可旋转刀盘121上的刀架体组件旋转，走刀齿123驱动刀架125上的刀具127进刀；

刀盘齿圈122带动刀盘121作同速圆周运动，走刀齿123与可旋转刀盘121作有一定速度差的同向运动，安装在可旋转刀盘121上的转向齿轮轴a124一端的齿轮受走刀齿123内齿的驱动旋转；由该轴另一端的齿轮通过转向齿轮轴b128带动丝杆129旋转，并使与丝杆129螺纹配合的刀架125作径向运动，实现进刀，走刀齿与可旋转刀盘的刀盘齿圈的齿数比例决定了走刀齿与可旋转刀盘及刀盘齿圈之间的转速比，也就决定了刀盘旋转速度与进刀速度之间的比例，也就决定了切削用量。

实施例4中所述的动力源输入动力，使可旋转刀盘组件的刀盘齿圈122和走刀组件的走刀齿123同时以不同的速度旋转，刀盘齿圈122和走刀齿123的旋转速度比直接影响切削用量的变量。

实施例5：本实施例基本结构与上述实施例相同，旋转并径向同步进刀的进退刀机构,动力源输入的动力单独传递给走刀组件的走刀齿123时，走刀齿123在可旋转刀盘组件上独自旋转并驱动刀架125上的刀具127进刀或退刀。

实施例6：有旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道切断坡口机,包括机座101、主卡盘部件105，副卡盘部件104，动力源、进退刀机构，主卡盘部件105和副卡盘部件104上分别连接有用于夹紧被加工工件的工件夹紧机构112，其特征在于：主卡盘部件105与机座101固定连接、导向轨道103固定在主卡盘部件105和/或机座101上，副卡盘部件104安装在导向轨道103上且可沿导向轨道103移动；

实施例7：本实施例中的旋转并径向同步进刀的进刀机构基本结构上述实施例相同，有旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道坡口机包括机座101、主卡盘部件105，副卡盘部件104，动力源109、进刀机构、导向轨道103、主卡盘部件105包括主机箱102、工件夹紧机构112、旋转支撑装置113，主机箱102与机座101固定连接、导向轨道103固定在主机箱102和/或机座101上，副卡盘部件104固定工件夹紧机构，副卡盘部件104安装在导向轨道103上且可沿导向轨道103移动，旋转支撑装置113固定在主机箱102上支撑可旋转刀盘121旋转，两套工件夹紧机构112分别固定在副卡盘部件104和主机箱102上。

在实施例7中，旋转支撑装置113还可固定在主卡盘上；旋转支撑装置113还可固定在主卡盘部件105和主机箱102上

实施例8：本实施例基本结构与实施例6相同，不同点在于：所述管道坡口机的导向轨道103通过支撑机构108与机座101固定连接，导向轨道103安装在支撑机构108上，支撑机构108与机座101固定连接,导向轨道103与被加工工件的轴心平行。

实施例9；本实施例基本结构与实施例6，7或8相同，不同点在于：所述主卡盘/副卡盘部件包括卡爪、具备卡爪运动轨道的卡盘外壳、内/外齿形平面半凹形盘、滑动套、旋转齿轮。旋转齿轮使凹形盘旋转，凹形盘平面凹形槽内的滑动套带动卡爪向心/外运动。凹形盘转动角度为5o--80o以夹持不同管径的工件。

在实施例6，7，8或9中，部分导向轨道103固定在机座101上，部分导向轨道103通过固定支撑架108和/或主机箱102固定。

实施例10：本实施例基本结构与实施例9相同，不同点在于：导向轨道103的一端固定在主机箱102上，部分导向轨道103的另一端通过固定支撑架108固定在机座101上；

实施例11：本实施例基本结构与实施例9相同，不同点在于：导向轨道103的一端固定在主机箱102上，导向轨道103的另一端通过固定支撑架108固定在机座101上；

实施例12：导向轨道103为圆柱式，还可选择但不限于燕尾式、V型厢条式、线性轨道式，导向轨道103与机座101和/或主机箱102固定连接，副卡盘部件104采用相应连接方式安装在导向轨道103上。

实施例13：本实施例基本与上述6-10任一实施例相同，不同点在于：动力源将动力传递给副卡盘使其在导向轨道上轴向移动和\或卡紧被加工的管道。

实施例14：本实施例基本结构与实施例6-13中任一实施例相同，不同点在于：动力源109将动力通过传动组件a107的副卡盘传动轴111传给传动组件b110，传动组件b110分别传递给副卡盘104或其夹紧机构112，驱动副卡盘部件104在导向轨道103上的移动或驱动夹紧机构112夹紧工件。

实施例15：本实施例基本结构与实施例6-14中任一实施例相同，不同点在于：操作时通过对传动组件a107、传动组件b110中的离合装置的控制，将动力选择输出并驱动进退刀装置进退刀、可旋转刀盘旋转、夹紧机构夹持、副卡盘移动。

实施例16：本实施例基本结构与实施例15相同，不同点在于：驱动刀盘转动、副卡盘移动、夹紧机构、进刀机构可通过传动组件a107共用一个动力源，也可单独或部份组合使用不同的动力源。

实施例17：本实施例基本结构与实施例16相同，不同点在于：副卡盘移动和/或副卡盘上的夹持部件所用动力源可单独提供，不使用来自动力源109的动力。

实施例18：动力源125可选择但不限于电动机、内燃机、蒸汽机、液压等。

实施例19：本实施例基本结构与实施例17相同，不同点在于：进刀机构安置在主机箱内或主机箱的右侧，可以更方便地调整主副卡盘之间的距离。

在自动匀速进退刀机构及移动式夹紧机构的联合作用下，不仅加工时震动降低，生产效率明显提高，刀具使用寿命延长，而且能正常加工更厚管壁的管道。

实施例6-19所述的坡口机，工件夹紧机构可移动，使主卡盘与副卡盘之间的工作间距缩小到理想范围夹紧工件工作，有效克服工件受到的径向切削阻力带来的不稳定性，减小工件及刀具震动，延长刀具使用时间；保障切削质量。当主卡盘与副卡盘之间的间距增大时，有效达到检测情况或更换刀具所需空间。

Claims (10)

1.旋转并径向同步进刀的进退刀机构,特征在于：所述进退刀机构包括可旋转刀盘（121）、走刀组件和刀架体组件；可旋转刀盘（121）右侧平面上有刀盘齿圈（122）；走刀组件包括走刀齿（123）和转向齿轮轴a（124），走刀组件的走刀齿（123）与可旋转刀盘（121）同心且走刀齿（123）可在可旋转刀盘（121）的右侧台阶上转动，转向齿轮轴a（124）穿过可旋转刀盘（121）由固定在可旋转刀盘（121）中的轴承或轴套支承，走刀齿（123）为内、外同心圆双联齿，其中走刀组件的走刀齿（123）内齿与转向齿轮轴a（124）右端的齿轮啮合，转向齿轮轴a（124）的左端在可旋转刀盘（121）左侧与转向齿轮轴b（128）一端的齿轮啮合；

刀架体组件安装在可旋转刀盘（121）左侧平面上，刀架体组件包括刀架（125）、滑动轨道（126）、刀具（127）、转向齿轮轴b（128），滑动轨道（126）与可旋转刀盘（121）固定连接，刀架（125）在滑动轨道（126）上沿可旋转刀盘（121）径向滑动；刀具（127）安装在刀架（125）上，转向齿轮轴b（128)另一端的丝杆（129）与刀架（125）螺纹连接,丝杆（129）转动推动刀架（125）滑动，刀架（125）带动刀具（127）进退;

刀盘齿圈（122）和走刀齿（123）的外齿用于接受动力源输入的动力。

2.根据权利要求1所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构,特征在于：当动力源输入的动力使可旋转刀盘（121）与走刀组件的走刀齿（123）同时同向按不同的速度旋转时，可旋转刀盘（121）带动转向齿轮轴a（124）相对走刀齿（123）运动，走刀齿（123）内齿使与之齿轮啮合的转向齿轮轴a（124）的右端的齿轮旋转，转向齿轮轴a（124）通过转向齿轮轴b（128），带动走刀组件中的丝杆（129）旋转，驱动与丝杆（129）螺纹配合的刀架（125）滑动而使刀具（127）径向进给速度与可旋转刀盘（121）的旋转速度同步。

3.根据权利要求1或2所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构,特征在于：所述进退刀机构还包括旋转支撑装置（113），旋转支撑装置（113）对可旋转刀盘（121）支撑固定。

4.根据权利要求3所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构,特征在于：所述进退刀机构还包括传动组件a(107),传动组件a(107)将动力传递给刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的外齿。

5.根据权利要求4所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构,特征在于：所述传动组件a(107)中有离合机构，通过操作离合机构可选择性地将动力同时或分别输给刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的外齿;可选择刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的转动方向。

6.根据权利要求5所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构,特征在于：所述传动组件a(107)中有变速机构，通过变速机构可调节刀盘齿圈（122）和/或走刀齿（123）的转动速度。

7.有权利要求1，2，3，4，5或6所述旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道切断坡口机,包括机座（101）、主卡盘部件（105），副卡盘部件（104），动力源、进退刀机构，主卡盘部件（105）和副卡盘部件（104）上分别连接有用于夹紧被加工工件的工件夹紧机构（112），其特征在于：主卡盘部件（105）与机座（101）固定连接、导向轨道（103）固定在主卡盘部件（105）和/或机座（101）上，副卡盘部件（104）安装在导向轨道（103）上且可沿导向轨道（103）移动。

8.根据权利要求7所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道切断坡口机，其特征在于：所述坡口机还包括主机箱（102），主机箱（102）与机座（101）固定连接；所述主卡盘部件（105）与主机箱（102）和/或机座（101）固定连接，旋转支撑装置（113）固定在主卡盘部件（105）和/或主机箱（102）上。

9.根据权利要求8所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道切断坡口机，其特征在于：所述导向轨道（103）通过支撑机构（108）与机座（101）固定连接，导向轨道（103）安装在支撑机构（108）上，支撑机构（108）与机座（101）固定连接。

10.根据权利要求9所述的旋转并径向同步进刀的进退刀机构的管道切断坡口机，其特征在于：动力源将动力传递给副卡盘部件（104）使其沿导向轨道（103）轴向移动和\或卡紧被加工的管道。