CN103624408A - 汽车发动机缸套激光切割机床 - Google Patents

Abstract

本发明适用于发动机缸套制造技术领域，提供一种汽车发动机缸套激光切割机床，包括机架，所述机架上设有顶料装置、旋转卡盘机构、激光切割头组件、推料机构、推料控制系统以及正对所述旋转卡盘机构出料端口的挡臂，所述推料控制系统控制所述推料机构直线移动，在所述顶料装置顶推缸套原料后，所述旋转卡盘机构、缸套原料和推料机构的中轴线重合，所述激光切割头组件位于所述旋转卡盘机构的出料端口上方。由于发明提供的机床采用了激光切割技术，割切缝更细，节省原料，维护费用低，缸套产品成品率高，而且没有环境污染。

Description

汽车发动机缸套激光切割机床

技术领域

本发明属于发动机缸套制造技术领域，尤其涉及一种汽车发动机缸套激光切割机床。

背景技术

目前，国内外通用的汽车发动机缸套加工方式为锯片加工方式，通过锯片切割机对缸套原料进行自动化切割。具体的，推料气缸推动缸套原料硬性靠位后，两端快速夹紧，然后用锯片快速切割。

锯片切割存在诸多问题，主要体现在以下几方面：

1、锯片切割缝宽大，比较浪费缸套原料；

2、锯片切割机一年的锯片耗材为60万，后期维护成本高；

3、锯片切割有很多不确定因素，比如切口破裂、切口偏斜、切缝增加等，使得缸套切割不良率很高；

4、锯片切割噪音大，并且由于切割的缝宽大使得金属粉尘大，不利于收集和排放。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种汽车发动机缸套激光切割机床，旨在解决现有发动机缸套锯片切割方式浪费原料、维护成本高、不良品率高、环境污染大等技术问题。

本发明是这样实现的，所述汽车发动机缸套激光切割机床包括机架，所述机架上设有顶料装置、旋转卡盘机构、激光切割头组件、推料机构、推料控制系统以及正对所述旋转卡盘机构出料端口的挡臂，所述推料控制系统控制所述推料机构直线移动，在所述顶料装置顶推缸套原料后，所述旋转卡盘机构、缸套原料和推料机构的中轴线重合，所述激光切割头组件位于所述旋转卡盘机构的出料端口上方。

进一步的，所述机床还包括落料机构，所述落料结构位于所述旋转卡盘机构的出料端口下方，所述落料机构的出口处还设有接料车。

进一步的，所述旋转卡盘机构包括气动卡盘以及驱动所述气动卡盘旋转的直流力矩电机。

进一步的，所述旋转卡盘机构还包括设置在旋转卡盘机构中央的导向套。

进一步的，所述顶料装置包括三个直线排列的气动升降座，每个气动升降座顶部均设有托辊，靠近旋转卡盘机构的为第一托辊，中间的为第二托辊，靠近推料机构的为第三托辊，第一托辊的开度小于第二托辊，第二托辊的开度小于第三托辊，所述第二托辊下还设有弹簧组件，三个托辊上还设有压力传感器。

进一步的，三个气动升降座内部均设有用于顶升托辊的气缸以及限位所述气缸直线伸缩的导向杆，所述气缸底端设有定程器。

进一步的，所述推料机构包括传动箱体和推料箱体，所述传动箱体背面设有用于安装于直线导轨上的直线滑块，所述传动箱体内设置有用于驱动推料机构在直线导轨上滑动的电机驱动机构，所述电机驱动机构包括电机与减速机，减速机输出端安装有斜齿轮，所述推料箱体前端面安装有口径大于缸套内径的大推盘。

进一步的，所述传动箱体与推料箱体两者之一安装有滑杆，另一安装有与所述滑杆相配合的滑套，所述传动箱体与推料箱体之间还安装有缓冲组件。

进一步的，所述推料箱体内部安装有伸缩机构，所述伸缩机构的自由端设有口径大于缸套内径的小推盘。

进一步的，所述落料机构包括接料装置和安装于所述机架上的导轨支座，所述接料装置和导轨支座滑动连接，所述落料机构还包括驱动所述接料装置沿所述导轨支座滑动的传动装置。

本发明的有益效果是：在本发明技术方案中，采用激光切割方式切割缸套原料，具体的，顶料装置将缸套原料顶推到位后，推料机构在推料控制系统的控制下推动缸套原料，缸套原料进入选择卡盘机构后，旋转卡盘机构带动缸套原料转动，旋转过程中，激光切割头组件对缸套原料进行激光切割，激光切割相较于锯片切割，首先，激光切割切缝更细，节省原料；第二，激光切割只需要镜片的维护费，不足2万，维护费用低；第三，激光输出稳定，不需要经常维护，切割缸套产品成品率基本达到100%；第四，激光切割后只有吹气的声音没有其余噪音，金属粉尘少，并且粉尘可以及时通过烟道抽走，对环境的影响很小。

附图说明

图1是本发明实施例提供的汽车发动机缸套激光切割机床的结构图；

图2是本发明实施例提供的旋转卡盘机构的截面图；

图3是本发明实施例提供的前端升降座的左视图；

图4是本发明实施例提供的前端升降座的和立体图；

图5是本发明实施例提供的中间升降座的左视图；

图6是本发明实施例提供的中间升降座的和立体图；

图7是本发明实施例提供的后端升降座的左视图；

图8是本发明实施例提供的后端升降座的和立体图；

图9是本发明实施例提供的推料机构的俯视图；

图10是本发明实施例提供的推料机构的左视图;

图11是本发明实施例提供的落料机构的正视图；

图12是本发明实施例提供的落料机构的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的汽车发动机缸套激光切割机床的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

本实施例提供的汽车发动机缸套激光切割机床包括机架1，所述机架上设有顶料装置2、旋转卡盘机构3、激光切割头组件4、推料机构5、推料控制系统6以及正对所述旋转卡盘机构出料端口的挡臂7，所述推料控制系统6控制所述推料机构5直线移动，在所述顶料装置顶推缸套原料后，所述旋转卡盘机构3、缸套原料8和推料机构5的中轴线重合，所述激光切割头组4件位于所述旋转卡盘机构3的出料端口上方。

机床在工作时，顶料装置2将缸套原料8顶推到位后，所述旋转卡盘机构3、缸套原料8和推料机构5的中轴线重合，在所述推料控制系统6控制下，推料机构5推动缸套原料直线移动，直至缸套原料一端穿过旋转卡盘机构3并靠位所述挡臂7后，所述挡臂7上设有压力传感器，当缸套原料顶紧挡臂7后，旋转卡盘机构3夹紧缸套原料8，然后带动缸套原料8旋转360度，此过程中，激光切割头组件4输出激光，完成一段缸套切割。由于本实施例机床采用了激光切割方式，割切缝更细，节省原料，维护费用低，缸套产品成品率高，而且没有环境污染。

优选的，所述机床还包括落料机构9，所述落料结构位于所述旋转卡盘机构3的出料端口下方，所述落料机构的出口处还设有接料车10。

作为旋转卡盘机构3的一种具体结构，如图2所示的旋转卡盘机构3的截面图，所述旋转卡盘机构3包括气动卡盘31以及驱动所述气动卡盘旋转的直流力矩电机32，优选的，所述旋转卡盘机构还包括设置在旋转卡盘机构中央的导向套33。直流力矩电机32具有大孔径空心轴，盘式超薄机身，低速大力矩等特点，空心轴轴径达到了195mm，机身厚度只有114mm，实现了大惯量、大扭矩下大型管材或缸套的切割，特别的，还可以减少缸套原料夹持长度，减少废料，节约安装空间。

作为顶料装置2的一种具体结构，本实施例提供的顶料装置2包括三个直线排列的气动升降座，左边为前端升降座21，中间为中间升降座22，尾端为后端升降座23，每个气动升降座顶部均设有托辊，靠近旋转卡盘机构的为第一托辊，中间的为第二托辊，靠近推料机构的为第三托辊，第一托辊的开度小于第二托辊，第二托辊的开度小于第三托辊，作为一种具体实例，所述第一托辊的开度为120°，第二托辊的开度为140°，第三托辊的开度为180°。三个托辊上还设有压力传感器。

图3-图8示出了所述三个气动升降座的结构，具体的，图3、图4分别示出前端升降座的左视结构和立体结构，图5、图6分别示出了中间升降座的左视结构和立体结构，图7和图8分别示出了后端升降座的左视结构和立体结构。作为一种实现方式，所述三个气动升降座均包括壳体24，壳体内部设有用于顶升托辊的气缸25以及限位所述气缸直线伸缩的导向杆26，所述气缸底端设有定程器28，方便不同尺寸规格的气缸在托起时调节中心高度。

参照图3、图4，所述前端升降座21还包括固定于气缸顶端的第一托板212，第一托辊211设于所述第一托板212上。优选的，所述第一托板212与壳体24之间的过渡部分还包裹有防尘套27。参照图5、图6，所述中间升降座22还包括设于气缸顶端的弹簧组件222，所述弹簧组件222顶端固定有第二托板223，所述第二托辊221设于所述第二托板223上。参照图7、图8，所述后端升降座23还包括固定于气缸顶端的第三托板232，所述第三托辊231设于所述第三托板232上。

作为一种具体实现方式，上述三个气动升降座结构中，所述导向杆26有4根，分别位于壳体24的四个角中，导向杆26的活动端与托板固定，导向杆26只能垂直伸缩，因此托板也只能垂直上下移动，气缸顶端（即活动端）与托板固定，在所述气缸推动下，托板连通托辊可以上下垂直移动，实现了缸套原料的抬料。

具体在工作时，首先三个气动升降座全部下降回位，拨叉机构将缸套原料推至于三个气动升降座的托辊上，三个气动升降座将缸套原料抬起，推料机构推动所述缸套原料，使得缸套原料一端位于旋转卡盘机构，旋转卡盘机构带动缸套原料旋转，激光切割头组件完成对缸套的切割。本实施例中，所述第一托辊起到导向和选装送料作用；第二托辊下面安装的弹簧可以缓冲缸套原料在旋转时，由于扰度问题带来的偏转对第二托辊的冲击，使得第二托辊可以更好的、时刻接触到缸套原料，这样第二托辊可以始终支撑住整个缸套原料；第三托辊主要作用在于，整根缸套原料在抬起后，在缸套原料末端一定长度范围内其到支撑作用，该托辊一般为平板托辊，缸套原料在旋转时，其末端也不会偏离托辊。第三托辊第一次抬料后，当推料机构推动缸套到此位置时，第三托辊会自动下降，不会阻碍推料机构继续前进，此时由第一托辊和第二托辊共同完成整根缸套原料的抬料。优选的，所述第一托辊、第二托辊和第三托辊上均设有压力传感器（图中未示出），通过所述压力传感器可以控制三个升降座的升降运动，当缸套原料接触到三个托辊后，三个气缸同时升起，在缸套原料切割过程中，第一气缸会降下去，当第二、第三托辊上的压力传感器感应不到缸套原料时，对应的两个气缸也会快速下降至初始位置，等下一根缸套原料的抬料。本实施例描述的顶料装置2的具体优选结构，可以实现精确控制切割带扰度的缸套端面，并且缸套的切割端面与缸套中轴线垂直，保证缸套成品率。

作为推料机构5的一种具体结构，参照图9和图10所示的推料机构俯视结构和左视结构。所述推料机构5包括传动箱体51和推料箱体52，所述传动箱体51背面设有用于安装于直线导轨上的直线滑块511，所述传动箱体51内设置有用于驱动推料机构在直线导轨上滑动的电机驱动机构512，所述电机驱动机构包括电机与减速机，减速机输出端安装有斜齿轮513，发动机缸套切割机床上设置有齿条（图中未示出），所述斜齿轮513与所述齿条相啮合，电机输出轴通过减速机带动所述斜齿轮513以一定速度转动，通过齿轮齿条相配合，所述传动箱体51带动推料箱体52一一定速度在直线导轨上滑动，所述推料箱体52前端面安装有口径大于缸套内径的大推盘521。

作为传动箱体51与推料箱体52的一种优选连接方式，所述传动箱体与推料箱体通过滑杆522、滑套514以及缓冲组件53连接，优选的，所述缓冲组件53为弹簧组件，具体的，所述传动箱体51与推料箱体52两者之一安装有滑杆，另一安装有与所述滑杆相配合的滑套，所述缓冲组件安装于传动箱体与推料箱体之间。作为一种实施例，在图9中，所述滑杆522设置于推料箱体52一侧，所述滑套514设置与传动箱体51一侧，这样传动箱体51和推料箱体52可以在一定程度上相对移动。具体的，推料箱体52通过大推盘推动缸套原料移动，当缸套原料前端到达挡臂后，挡臂上安装有压力传感器，缸套原料对所述压力传感器产生一定压力，当达到一定压力后，此时传动箱体与推料箱体之间的缓冲组件53处于压缩状态，提供持续预紧力，使得缸套贴紧挡臂，此时电机驱动机构512停止运行，实现了缸套推料。在本优选实施方式中，传动箱体与推料箱体通过滑杆、滑套以及缓冲组件连接，使得在推料过程中，缸套原料不会硬性接触挡臂，有个缓冲接过程，另外，在所述缓冲组件作用力下，缸套原料贴紧硬性限位块，保证了缸套切割长度的控制精度。

工作时，当推料箱体52到达卡盘位置后，由于大推盘521无法进入到卡盘中间，无法实现进一步推料，这样卡盘中的缸套无法完成推料，造成缸套浪费。因此为了解决此问题，优选的，所述推料箱体52内部安装有伸缩机构523，所述伸缩机构523的自由端设有口径大于缸套内径的小推盘524。本优选方式中，所述伸缩机构523包括固定端和自由端，固定端固定推料箱体52内，活动端可以前后伸缩。当大推盘521达到卡盘后，此时传动箱体51向后移动一定距离后，推料箱体52内的伸缩机构523的自由端伸出一定长度，然后继续通过传动箱体51向前推进，伸缩机构523自由端上的小推盘524可以伸至卡盘中心，继续推动缸套，直至将所有的缸套推出。

作为落料机构9的一种具体结构，参照图11和图12所示的落料机构的正视结构和俯视结构。所述落料机构9包括接料装置91和安装于所述机架上的导轨支座92，所述接料装置91和导轨支座92滑动连接，所述落料机构9还包括驱动所述接料装置沿所述导轨支座滑动的传动装置93，所述传动装置为气缸。一般情况下，缸套原料的前端和末端都为废料，无法切割成缸套，一般需要切除。本实施例中，在切割前端废料和末端废料时，传动装置93带动接料装置91远离旋转卡盘机构，废料落入废料车。在切割中间缸套时，缸套通过接料装置91落入接料车。目前的缸套切割的落料结构通常采用倾斜的辊筒滑道结构，在滑道中间开一个订制长度的长槽，废料从长槽中间落料，成品缸套由于长度较长就直接从滑道滑下落入到接料车，但由于缸套的尺寸不同，废料长度不同，需要更改缸套尺寸时，也需要同时更换辊筒；而且，在切割完整根料后，有些废料长度与成品料长度差别小，这样会造成废料会卡在倾斜的辊筒上不落料。本实施例可以很好解决这个问题。

前述部分描述了汽车发动机缸套激光切割机床的具体结构，下面详细描述机床具体工作流程。机床工作流程分为三个部分：前端废料切割、中间缸套切割、末端废料切割，下面具体说明。

前端废料切割：上位机拨叉将缸套原料送达三个气动升降座上的托辊之后，气动升降座向上顶起直至旋转卡盘机构、缸套原料和推料机构的中轴线重合，推料控制系统控制推料机构向前移动，推料机构将缸套原料推入气动卡盘内，孔内安装了导向套，推料控制系统设定有推料机构的推动距离，推料机构运行预设距离后停止推动，气动卡盘夹紧缸套原料后，退料机构快速回退一定距离后停止，同时激光切割头组件向下快速移动，直流力矩电机带动卡盘开始旋转360度，激光切割头组件完成前端废料切割，此时落料机构处在原点位置（远离旋转卡盘机构位置），缸套废料自动落料到废料车内。

中间缸套切割：当前端废料切割完成后，推料机构快速前推缸套原料，当缸套推至挡臂处时，推料机构停止推动，此时推料机构持续提供预紧力，气动卡盘快速夹紧，推料机构快速回退一定距离后停止，同时激光切割头组件向下快速移动，直流力矩电机带动气动卡盘旋转360度，第一段缸套切割完成。切完后，激光切割头组件复位，直流力矩电机停止旋转，同时气动卡盘松开卡爪，切割后的零件自动掉落至落料机构，然后滚落至接料车，完成一段合格零件的切割。重复此过程，当推料机构向前推动时，三个气动升降座会依次自动降落，避免发生干涉和碰撞。当推料机构前端的大推盘碰到气动卡盘时，此时不能继续推料，此时推料机构快速往回退，同时推料机构内的伸缩机构快速伸出，小推盘对气动卡盘内的缸套进行推料，然后重复上述推料切割。在切割中间缸套时，落料机构靠近旋转卡盘机构，缸套废料自动落料到废料车内。

末端废料切割：当推料机构完成最后一段缸套成品的推料后，气动卡盘快速夹紧，同时推料机构快速退回到起始位置，等待下一根缸套推料指令。在进行下一根缸套原料推料时，新的缸套原料在经过气动卡盘时，将上段原料的末端废料直接推出，此时落料机构处在原点位置，缸套废料掉落到废料车内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述机床包括机架，所述机架上设有顶料装置、旋转卡盘机构、激光切割头组件、推料机构、推料控制系统以及正对所述旋转卡盘机构出料端口的挡臂，所述推料控制系统控制所述推料机构直线移动，在所述顶料装置顶推缸套原料后，所述旋转卡盘机构、缸套原料和推料机构的中轴线重合，所述激光切割头组件位于所述旋转卡盘机构的出料端口上方。

2.如权利要求1所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述机床还包括落料机构，所述落料结构位于所述旋转卡盘机构的出料端口下方，所述落料机构的出口处还设有接料车。

3.如权利要求2所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述旋转卡盘机构包括气动卡盘以及驱动所述气动卡盘旋转的直流力矩电机。

4.如权利要求3所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述卡盘机构还包括设置在卡盘机构中央的导向套。

5.如权利要求1-4任一项所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述顶料装置包括三个直线排列的气动升降座，每个气动升降座顶部均设有托辊，靠近旋转卡盘机构的为第一托辊，中间的为第二托辊，靠近推料机构的为第三托辊，第一托辊的开度小于第二托辊，第二托辊的开度小于第三托辊，所述第二托辊下还设有弹簧组件，三个托辊上还设有压力传感器。

6.如权利要求5所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，三个气动升降座内部均设有用于顶升托辊的气缸以及限位所述气缸直线伸缩的导向杆，所述气缸底端设有定程器。

7.如权利要求6所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述推料机构包括传动箱体和推料箱体，所述传动箱体背面设有用于安装于直线导轨上的直线滑块，所述传动箱体内设置有用于驱动推料机构在直线导轨上滑动的电机驱动机构，所述电机驱动机构包括电机与减速机，减速机输出端安装有斜齿轮，所述推料箱体前端面安装有口径大于缸套内径的大推盘。

8.如权利要求7所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述传动箱体与推料箱体两者之一安装有滑杆，另一安装有与所述滑杆相配合的滑套，所述传动箱体与推料箱体之间还安装有缓冲组件。

9.如权利要求8所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述推料箱体内部安装有伸缩机构，所述伸缩机构的自由端设有口径大于缸套内径的小推盘。

10.如权利要求9所述汽车发动机缸套激光切割机床，其特征在于，所述落料机构包括接料装置和安装于所述机架上的导轨支座，所述接料装置和导轨支座滑动连接，所述落料机构还包括驱动所述接料装置沿所述导轨支座滑动的传动装置。

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