CN107127396A - 一种切割加工设备、切割加工方法、切割刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属切削加工领域，具体涉及一种切割加工设备、切割加工方法、切割刀具。本发明的切割加工设备，包括机架，机架上设有用于带动工件转动的主轴以及用于驱动主轴转动的主轴驱动装置，机架上通过滑台安装有切割刀具，切割刀具具有多个间隔设置的刃部，切割过程中，当切割刀具进行切削工作的刃部磨损过渡失效后，切割刀具能够在垂直于主轴的平面内转动或者沿垂直于主轴的方向上移动以使其他位置处的刃部进入切割区域对工件进行切割，这样就实现了在线换刀，极大减少了换刀时间，而且换刀过程中也不需要停机，极大地提高了切割加工的效率。

Description

一种切割加工设备、切割加工方法、切割刀具

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，具体涉及一种切割加工设备、切割加工方法、切割刀具。

背景技术

在金属加工领域，经常需要对金属棒材进行切割加工或者切断下料工作，目前常用的加工方法有锯削切割、车削切割以及铣削切割等，其中车削切割能够保证工件的加工精度，因此应用较为广泛。进行车削切割加工要采用车床，现有技术中的车床在使用过程中，随着加工工件时间的增长，车床上的刀具会产生磨损，这种情况下就需要将车床停机，更换刀具后再进行加工，这样在批量加工过程中频繁停机进行换刀，造成切割加工效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割加工效率高的切割加工设备；同时本发明还提供一种切割加工效率高的切割加工方法以及上述切割加工设备的切割刀具。

为实现上述目的，本发明的切割加工设备采用如下技术方案：

技术方案1：切割加工设备，包括机架，所述机架上设有用于带动工件转动的主轴以及用于驱动主轴转动的主轴驱动装置，所述机架上通过滑台安装有切割刀具，所述滑台能够在靠近和远离主轴的方向上移动，所述切割刀具具有多个间隔设置的刃部，所述切割刀具能够在垂直于主轴的平面内转动或者沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。

技术方案2，在技术方案1或2的基础上：所述切割刀具的刃部为勾形刃部。

技术方案3，在技术方案1或2的基础上：所述刃部均匀分布在所述切割刀具上

技术方案4，在技术方案1或2的基础上：所述滑台通过进给单元的带动，所述进给单元的进给方式为恒力进给或者定量进给。

技术方案5，在技术方案1或2的基础上：还包括用于采集主轴、进给单元以及切割刀具的工作信号的采集器以及根据采集器的信号对切割加工设备进行控制的控制器。

技术方案6，在技术方案1或2的基础上：所述切割刀具通过刀具驱动装置驱动以使其在垂直于主轴的平面内转动或沿垂直于主轴的方向上移动，所述刀具驱动装置还能够驱动所述切割刀具通过切割刀具上的多个刃部对转动的工件进行锯切。

技术方案7，在技术方案6的基础上：所述刀具驱动装置的驱动模式满足切割刀具的移动方向与工件上切削部位的线速度的方向相反。

技术方案8，在技术方案1或2的基础上：所述切割刀具立式设置，切割刀具上的刃部的分布方向垂直于主轴的轴线。

本发明的切割加工方法采用如下技术方案：

技术方案1：切割加工方法，通过主轴带动工件转动，在工件转动的同时使切割刀具靠近工件并使切割刀具上的一个刃部对工件进行车削切割，车削切割设定时间后切割刀具在垂直于主轴的平面内转动或者沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部继续对转动的工件进行车削切割。

技术方案2，在技术方案1的基础上：所述切割刀具对转动的工件车削切割设定时间后沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部继续对转动的工件进行车削切割。

技术方案3，在技术方案1或2的基础上：所述切割刀具通过进给单元驱动其在靠近工件的方向上移动，所述进给单元的进给方式为恒力进给或者定量进给。

技术方案4，在技术方案1或2的基础上：所述切割刀具通过刀具驱动装置驱动以使其在垂直于主轴的平面内转动或沿垂直于主轴的方向上移动，所述刀具驱动装置还能够驱动所述切割刀具通过切割刀具上的多个刃部对转动的工件进行锯切。

本发明的切割刀具采用如下技术方案：

技术方案1：切割刀具，包括刀体，所述刀体上间隔设置有多个刃部，所述切割刀具能够在垂直于主轴的平面内转动或者在沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。

技术方案2，在技术方案1的基础上：所述切割刀具的刃部为勾形刃部。

技术方案3，在技术方案1或2的基础上：所述刃部均匀分布在所述切割刀具上。

技术方案4，在技术方案1或2的基础上：所述刀体为长条形，所述刃部沿所述刀体的长度方向分布在刀体上，所述切割刀具通过沿垂直于主轴的方向上移动以使不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。

技术方案5，在技术方案1或2的基础上：所述刀体为圆形，所述刃部分布在圆形的刀体的外周处，所述切割刀具通过在垂直于主轴的平面内转动以使切割刀具上不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。

本发明的有益效果是：本发明的切割加工设备，包括机架，机架上设有用于带动工件转动的主轴以及用于驱动主轴转动的主轴驱动装置，机架上通过滑台安装有切割刀具，切割刀具具有多个间隔设置的刃部，切割过程中，当切割刀具进行切削工作的刃部磨损过渡失效后，切割刀具能够在垂直于主轴的平面内转动或者沿垂直于主轴的方向上移动以使其他位置处的刃部进入切割区域对工件进行切割，这样就实现了在线换刀，极大减少了换刀时间，而且换刀过程中也不需要停机，极大地提高了切割加工的效率。

进一步地，所述切割刀具的刃部为勾形刃部，这样设置结构简单，成本降低。

进一步地，刃部均匀分布在所述切割刀具上，便于对切割刀具进行控制。

进一步地，还包括用于驱动所述滑台移动的进给单元，所述进给单元的进给方式为恒力进给或者定量进给，这样能够根据不同材质的工件进行加工。

进一步地，还包括用于采集主轴、进给单元以及切割刀具的工作信号的采集器以及根据采集器的信号对切割加工设备进行控制的控制器，实现机床的自动化控制。

进一步地，所述切割刀具通过刀具驱动装置驱动以使其沿垂直于主轴的方向上移动，所述刀具驱动装置还能够驱动所述切割刀具对转动的工件进行锯切，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明的切割加工设备的实施例1的原理示意图；

图2为图1中的切割加工设备在工件转速较快时的工作示意图；

图3为图1中的切割加工设备在工件转速较慢时的工作示意图；

图4为图1中的切割加工设备在进行锯削切割时的工作示意图；

图5为图1中的切割加工设备在进行车削切割加工的工作示意图；

图6为本发明的切割加工设备的实施例2的工作示意图；

图7为本发明的切割加工设备的实施例3的工作示意图；

附图中：1、工件单元；11、工件；12、主轴；13、主轴驱动装置；14、待切割部位；2、切割刀具单元；21、切割刀具；22、切割刀具驱动装置；3、进给单元；4、滑台单元；5、机架；6、控制单元；61、采集器；62、控制器；Vf、进给方向；Vw、工件转动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的切割加工设备的具体实施例1，如图1至图5所示，包括机架5以及设置在机架5上的工件单元1和切割刀具单元2。工件单元1包括转动装配在机架5上、用于带动工件11转动的主轴12以及主轴驱动装置13，工件11通过夹具安装在主轴12上，主轴驱动装置13驱动主轴转动时，主轴带动工件11进行转动。切割刀具单元2包括切割刀具21和切割刀具驱动装置22，切割刀具驱动装置22驱动切割刀具21沿锯切方向进行锯切运动，而且还能够控制切割刀具相对于机床固定不动，此时切割刀具的一个刃部与工件的接触对工具进行车削切割加工，在该刃部失效后，切割刀具控制装置控制切割刀具移动一个刃部间隔的距离，使下一个刃部进入工件的切割区域进行切割。切割刀具21为长条形，勾形的刃部沿其长度方向均匀分布在切割刀具上，当然，在其他实施例中刃部还可以为三角形、倒刺形等形状，而且刃部还可以不均匀分布在切割刀具上。进给单元3用于带动切割刀具实现进给运动，滑台单元4为XY轴十字移动滑台。本发明的切割加工设备还包括数据采集器61和控制器62，数据采集器61通过传感器对主轴、进给单元以及锯切装置的工作信号进行采集，控制单元6根据采集器的信号对控制进给单元3控制实现进给单元的定量进给或者恒力进给，同时还能够对工件11的转速等参数进行控制。在其他实施例中，锯切单元还可以与主轴单元分别设置在两个机架上。

在本实施例中切割刀具为立式设置，刀具的延伸方向垂直于主轴的轴线的方向，切割刀具上沿其长度方向分布有多个钩形的刃部，切割刀具为带锯，当然，切割刀具还可以为弓锯、排锯或者圆盘锯等，进行切割时，切割刀具锯切方向向下，工件的转动方向为逆时针转动，而且工件处于切割刀具的左侧，这样使工件的切削部位的线速度的方向与锯切方向相反，增大工件的切削部位与切割刀具相对运动的速度，提高切割效率。主轴的转速可以根据实际需要进行调整，当主轴转速较快时，如图2所示，工件的待切割部位14基本为圆形；当主轴转速较慢时，如图3所示，此时切割刀具主要起到切割作用，主轴带动工件旋转提供新的切削部位，工件的待切割部位14会呈现为扇形结构。工件旋转运动与切割刀具直线运动可实现联动加工，而且切割刀具可以根据实际需要采取定量进给或者恒力进给，工件转动时不断给锯刀提供新的切割位置，能够逐渐减小切割面积，提高锯切能力，提高切割效率，避免锯刀变形影响工件的精度，使该切割装置能够实现不同工件材料或工艺要求的车锯复合高效精密加工，适应性好；另外，由于工件的旋转，使切割过程的冷却与排屑更加方便，利于提高工件切割效率和切割质量。当工件停止旋转时，如图4所示，利用锯刀的锯切运动及进给运动进行普通锯切切割加工。

如图5所示，本发明的切割加工设备在对工具进行切割时，为提高工件切割加工的精度，只将工件进行转动，切割刀具不进行锯切切割，此时切割刀具上的一个刃部与工件接触并对其进行切割，当该刃部过度磨损失效后，切割刀具的驱动装置驱动刀具向下移动一个刃部间隔的距离，使切割刀具的下一个刃部进入与工件对应的切割区域，这样就实现了在线换刀，极大减少了换刀时间，而且换刀过程中只需要刀具退出切割部位即可，不需要设备停机，极大了提高了切割加工的效率；当切割刀具为圆盘锯时，其刃部均匀分布在圆盘锯的外周处，切割刀具是通过转动以使刀具上不同位置处的刃部对工件进行切割。

在具体切割加工过程中，控制器控制工件单元、切割刀具单元、进给单元以及滑台单元工作，实现工件的旋转、切割刀具的直线移动以及进给单元的定量或者恒力进给，这种联动控制可实现切割刀具对工件的车削和锯削复合高效切割加工。具体切割加工操作步骤如下：1、装夹圆钢工件；2、依据工件材料、尺寸、切割要求，设置工件转速、切割刀具切割速度、切割刀具进给方式；3、依据工件毛坯状态，完成切割刀具对刀、定位；4、完成切割准备，启动切割刀具直线移动、工件旋转；5、启动切割程序，切割刀具在控制器控制下通过进给单元驱动切割刀具垂直进给；6、复合切割加工结束，复位，停机。

本发明的切割加工设备的实施例2，如图6所示，在本实施例中切割刀具卧式设置，其他与实施例1相同，不再赘述。

本发明的切割加工设备的实施例3，如图7所示，在本实施例中，切割刀具与水平方向呈一定角度倾斜设置，其他与实施例1相同，不再赘述。

本发明的切割加工方法的实施例，所述切割加工方法与上述切割加工设备的实施例中的切割加工方法相同，不再赘述。

本发明的切割刀具的实施例，所述切割刀具与上述切割加工设备的实施例中的切割刀具的结构相同，不再赘述。

Claims (10)

1.切割加工设备，其特征在于：包括机架，所述机架上设有用于带动工件转动的主轴以及用于驱动主轴转动的主轴驱动装置，所述机架上通过滑台安装有切割刀具，所述滑台能够在靠近和远离主轴的方向上移动，所述切割刀具具有多个间隔设置的刃部，所述切割刀具能够在垂直于主轴的平面内转动或者沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。

2.根据权利要求1所述的切割加工设备，其特征在于：所述切割刀具的刃部为勾形刃部。

3.根据权利要求1或2所述的切割加工设备，其特征在于：所述滑台通过进给单元驱动其移动，所述进给单元的进给方式为恒力进给或者定量进给。

4.根据权利要求1或2所述的切割加工设备，其特征在于：所述切割刀具立式设置，切割刀具上的刃部的分布方向垂直于主轴的轴线。

5.切割加工方法，其特征在于：通过主轴带动工件转动，在工件转动的同时使切割刀具靠近工件并使切割刀具上的一个刃部对工件进行车削切割，车削切割设定时间后切割刀具在垂直于主轴的平面内转动或者沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部继续对转动的工件进行车削切割。

6.根据权利要求5所述的切割加工方法，其特征在于：所述切割刀具对转动的工件车削切割设定时间后沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部继续对转动的工件进行车削切割。

7.根据权利要求5或6所述的切割加工方法，其特征在于：所述切割刀具通过进给单元驱动其在靠近工件的方向上移动，所述进给单元的进给方式为恒力进给或者定量进给。

8.切割刀具，其特征在于：包括刀体，所述刀体上间隔设置有多个刃部，所述切割刀具能够在垂直于主轴的平面内转动或者在沿垂直于主轴的方向上移动以使切割刀具上不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。

9.根据权利要求8所述的切割刀具，其特征在于：所述切割刀具的刃部为勾形刃部。

10.根据权利要求8或9所述的切割刀具，其特征在于：所述刀体为长条形，所述刃部沿所述刀体的长度方向分布在刀体上，所述切割刀具通过沿垂直于主轴的方向上移动以使不同位置处的刃部对主轴上的工件进行车削切割。