CN107848047B - 用于对管端进行形状切割的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对管端进行形状切割的方法和设备。将冲压工具(3、4)的弧形切割器(4)插入管道(1)的端部中，以将其穿到弧形切割器的平面中的管道(1)的壁中。然后，将冲压工具在与管道(1)的中心轴(C)垂直的方向上移位，由此，弧形切割器(4)在从管道内部向外移动的同时切掉与其形状匹配的片段。从管端抽出冲压工具(3、4)，将冲压工具旋转180°，将其重新插入管端中并且冲压工具(3、4)在与管道的中心轴(C)垂直并且与之前移位方向相反的方向上移位，从而能够从管端切掉与弧形切割器(4)的形状匹配的第二片段。

Description

用于对管端进行形状切割的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于对管端进行形状切割的方法，所述方法包括利用冲压工具和模具从管端切割两个带弧形边缘的片段，该冲压工具因此具有弧形切削刃并且该模具具有与所述切削刃的曲率一致的轮廓弧，并且在两个连续的切割阶段中，从管的端部内部向外执行片段的切割过程。

本发明还涉及用于形状切割的设备，所述设备包括：冲压工具，其具有与待切断片段的曲率一致的切削刃；以及模具，其用于限制待成形管道，所述模具具有与切削刃的曲率一致的轮廓弧。

背景技术

在制成用于相对薄壁的流动管的T形接头的过程中，通过焊接将主管和支管彼此接合。为了能够进行焊接，圆筒形状需要将待接合片段成形。

最常见的技术是在管道的外表面上从管道的外部进行焊接。为了确保熔透焊接，特别是在具有相当厚度的管道中，支管的端部将被对角地切割，使得当分支管其端部曲线与主管的表面接合时，其碰撞点形成向外开口的V形槽(倒角)。在专利公开GB 1,025,685中已经公开这种切割过程。

在焊接技术中，通过从管道内部熔融待接合片段在没有填料金属的情况下焊接待接合管道，待接合片段需要不同类型的前期准备。与主管碰撞的支管的前表面(切割端)必须以在其整个区域上与主管外表面以无缝隙方式(紧密地)贴合。不允许波状外形的支管段的切割区域在管道的内拐角处具有切割毛刺。因此，切割必须从内向外地执行。

专利公开US 4,986,154公开了上述类型的方法和工具，其使得能够从管道内部向外执行轮廓切割。在切断片段的操作之间，必须松开管道，旋转180°，定位并且固定。难以自动化进行这些过程。此外，冲压工具的成形需要大量的力，也不能使当切削刃的弦与待切割管道的内径匹配时，分支管的前表面(切割端)在其整个区域上与主体外表面接合以无缝隙方式(紧密地)接合。因此，管端在切割弧之间的片段被留下，未切割表面由原始管端表面的部分组成。

专利公开DE 1096717公开了一种上述类型的方法和设备，其使得能够用同一切割工具在两个方向上从管道向外执行切割。在这种情况下，同样地，管端在切割弧之间的片段被留下，未切割表面由原始管端表面的部分组成。另外，在两个方向上操作的切削工具难以设计成具有充足的耐久性。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和设备，由此切割可以从管道内向外执行，使得切割弧的弦大幅超过待切割管道的内径或者也可超过待切割管道的外径，或者如果需要，与待成形管道的外径基本上一致。

该目的是用根据本发明的第一方面的方法和根据本发明的第二方面的设备来实现的。

根据本发明的第一方面，一种用于对管端进行形状切割的方法包括：

利用冲压工具和模具从所述管端切割两个带弧形边缘的片段，所述冲压工具因此具有弧形切削刃并且所述模具具有与所述切削刃的曲率一致的轮廓弧，并且所述片段的切割过程是以两个连续切割阶段从管道的端部内部向外执行的，在所述切削刃位于所述管道的中心线附近的同时，将所述冲压工具与所述管道的中心线同向地插入所述管端中；并且还在横向于所述中心线的方向上将所述冲压工具移位，由此所述切削刃抵着在所述模具的分离平面的第一侧存在的所述轮廓弧切掉第一片段，

在切割过程之后，将所述冲压工具向后移位，并且将所述冲压工具旋转180°或者用预先旋转180°的另一个冲压工具来更换所述冲压工具；

在所述切削刃相对于所述中心线位于调节距离处靠近第一切割的同时，将旋转后的所述冲压工具沿着所述管道的中心线重新插入所述管端中；并且

所述冲压工具在与第一移位方向相反的移位方向上相对于所述中心线横向移位，由此所述切削刃抵着在所述模具的分离平面的第二侧存在的所述轮廓弧切掉第二片段

根据本发明的第二方面，一种用于对管端进行形状切割的设备包括模具和冲压工具，所述模具用于支撑待成形的管道，所述冲压工具具有与待切下的片段的曲率一致的切削刃，

其特征在于，包括在待插入所述管道的端部中的所述冲压工具中的弯曲切削刃的剪切段的弦超过所述管道的内径；

所述模具在所述模具的分离平面的任一侧都设置有与所述切削刃的曲率匹配的轮廓弧；并且

所述切削刃能够在旋转180°的位置被插入所述管端中并且能够交替地在两个方向上移位，所述两个方向彼此相反并且大体垂直于所述管道的中心线。

除了切割过程之外，形状切割设备必须能够使用可轻松更换的工具布置来操纵给定尺寸和长度范围内的管坯。除此之外，考虑到操纵数量大，设备必须能够在工作过程中自动化进行其操作。这些目的也可用本发明来实现。

附图说明

现在，将参照附图来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了切割方向上的形状切割管端，

图2用侧视图和部分截面示出了相对于图1旋转90°的形状切割管端还有具有其冲压工具的形状切割冲压机，

图3以平面图示出了放置在模具7中的切割管和形状切割冲压机，

图4示出了插入管端中并且准备用于第一切割阶段的形状切割冲压机，

图5示出了插入管端中并且准备用于第二切割阶段的形状切割冲压机，

图6用侧视图示意性示出了形状切割设备和用于支撑和操作模具7的转盘6，其中，箭头指示各种组件的移动。

具体实施方式

如果管道1的端部将被接合到直径相同或更大的另一个管道，则必须对管道1的端部进行形状切割以得到切割线2a，从而如在切割方向上看到的，该切割线形成采取半圆形或圆弓形形式的弧。在直径相同的管道情况下，切割弧2a的半径等于管道1的外半径。如果管道1作为支管接合直径较大的主管，则必须使切割弧2a分别具有与主管的外径一致的弧。切割弧2a具有与待成形的管道1的外径基本上相同的弦，由此，在切割弧2a的接头处形成的锐边2.1将被限于管道的外表面。

将与管道1的中轴线C同向的杆5的端部安装于冲压工具3、4，冲压工具3、4设置有形状为圆弧形的带尖锐边缘的切削刃4。切削刃的弧半径与待接合管道的外半径匹配。例如，这是通过以下步骤实现的：在不同弯曲的表面和钝突起上制成平坦表面，由此通过平坦表面和弯曲表面的交线来形成切削刃4。

该设备包括两个两件式模具7，两件式模具7在模具的分离平面上设有半凹槽，所述半凹槽与待接合管道的直径匹配。如垂直于分离平面看到的，模具7的端部边缘之一设置有与相对于分离平面上的凹槽的中心位置中待切割弧一致的轮廓弧，由此轮廓弧和分离平面的接合处在分离平面的任一侧都形成尖锐拐角。当模具正打开时，下凹槽用作待切割管道的接纳空间。将上半个模具放下到管道的顶部上，并且在切割位置，将半模具不能移动地彼此压贴。

以两个连续序列进行切割。用同一个冲压工具3、4来执行两个切割序列。在第一阶段，通过在切削刃位于管道中心线附近的同时将杆5在管道1的轴向方向上(即，与管道的中心线C同方向地)移位，将冲压工具3、4插入管道1的端部中。在插入趋于结束时，如图4中用虚线AB₁所示的，冲压工具最好也在径向方向上同时移位。冲切工具3、4在切削刃4的平面中穿入管壁，因为切削刃4的弦与管道1的外径基本上对应，在管道1的端部处具有最大穿透距离。当冲压工具3、4的轴向运动已经到达其极限位置时，将垂直于管道1的轴向方向发生杆5的移位。在所例示的情况下，该位移方向B₁在图4中是向下，用于抵着模具7的分离平面的第一侧存在的轮廓弧，切割离开管道1的端部的与冲压工具形状匹配的第一片段2。切削刃4在近距离处绕过轮廓弧。

对于第二切割阶段，通过使杆5在背离管道1的轴向方向上移位，从管端之中抽出冲压工具。之后，将杆围绕其轴旋转180°，由此切削刃4也旋转180°，然后，杆5在箭头A的方向移位，用于将冲压工具3、4重新插入管道1的端部中。此时，切削刃4相对于中心线C位于调节后的距离，更靠近第一切割。之后，将杆5和冲压工具3、4分别在与管道1的中心线C垂直并且与之前移位方向B₁相反的方向B₂上移位，由此能够抵着模具的轮廓弧将与切削刃4的形状匹配的第二片段切离管端。在所例示的情况下(图5)，位移方向B₂是向上的。

如图4中描绘的，冲压工具的切削刃4被插入管道1的端部中，并且在管道的中心线C下方的切削刃4的平面内穿透到管道的壁中，并且冲压工具被向下压，以便切割与切削刃4的形状匹配的片段，离开管端的底边缘。在抽出并且旋转180°后，冲压工具3、4被重新插入管端(图5)中，以便将切削刃4再次放置在管道中心线C的下方，由此能够通过将冲压工具3、4向上抬起来切断第二片段。在图5中示出的状况下，从管端的底边缘切断的片段2为冲压工具3、4提供了空间。用该布置，可设计冲压工具，以便在切割移位过程期间跟随在切削刃后方的切削刃平面的那侧的切削刃4附近提供固体支撑件。由此，使冲压工具耐用。

自然地，第一切割阶段和第二切割阶段也可在相反的移位方向上进行，使得切削刃4被插入管端中，位于管道的中心线C上方，并且将冲压工具向上抬起，以便将与工具曲率的形状匹配的片段从管端的顶边缘切断。在第二序列中，一旦冲压工具3、4已经旋转180°，切削刃4再次被插入，位于管道的中心线C上方，并且冲压工具被向下压，以便将与切削刃的形状匹配的第二片段从管端的底边缘切断。在图4和图5中例示了其中从管端的底边缘开始切割的替代方式。

图6示出了为待切割管道1和模具7提供外部支撑的设备。两个两件式模具7被支撑在转盘6上，转盘6可围绕竖直旋转轴10旋转180°，以便将模具7从加载位置移位到切割位置并且同时将另一模具从切割位置移位到加载位置。用于待成形管道1的止挡11在旋转轴10的两侧，止挡11确定管道位置并且在冲压工具3，4被插入管道中的同时将管道保持轴向固定。保持器8将半模具压在一起，并且在管端的形状切割期间将模具7保持固定。在转盘6的相对侧，提升抓斗9将模具7的上半部分抬起，以便更换管道。在切割第二管道的同时，从已经切割的管道中解脱模具中的一个，并且将待切割的另一个管道供应到模具。将保持器8放下到模具7的顶部上，从而在切割过程期间保持用于支撑模具的管道1。将保持器8抬起，只要造成转盘6旋转即可。

即使优选实施方式仅具有用于这两个切割阶段的一个冲压工具，也能够以对应于图4和图5的方式采用具有彼此相反的预定方向的两个可联合或分别移动的冲压工具。

Claims (8)

1.一种用于对管端进行形状切割的方法，所述方法包括：

从所述管端切割两个带弧形边缘的片段(2)，其中，利用冲压工具(3、4)执行切割，所述冲压工具(3、4)具有用于进行切割的弧形切削刃(4)；

通过模具(7)保持管道，所述模具具有使得能够打开所述模具的分离平面并且具有与所述切削刃的曲率一致的两个轮廓弧，其中，在两个连续切割阶段中在从管道(1)的端部内部向外的方向上执行所述片段(2)的切割过程；

在所述切削刃(4)位于所述管道的中心线(C)附近的同时，通过将所述冲压工具与所述管道的所述中心线(C)同向地移位来将所述冲压工具(3、4)插入所述管端中；

通过在垂直于所述中心线的第一移位方向(B₁)上将所述冲压工具移位来执行第一切割阶段，由此所述切削刃抵着在所述模具(7)的所述分离平面的第一侧存在的所述轮廓弧切掉第一片段；

围绕与所述管道的所述中心线(C)平行的轴线将所述冲压工具旋转180°，所述旋转发生在切掉所述第一片段的所述第一切割阶段之后；并且

通过将旋转过的所述冲压工具在与所述第一移位方向(B₁)相反的第二移位方向(B₂)上相对于所述中心线垂直地移位来执行第二切割阶段，由此所述切削刃抵着在所述模具的所述分离平面的第二侧存在的所述轮廓弧切掉第二片段。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一移位方向(B₁)上进行第一垂直切割移位之前致使所述切削刃(4)穿入所述管道的中心线的第一待切割片段(2)所处的一侧的所述管道的壁中，并且在所述第二移位方向(B₂)上进行第二切割移位之前将所述冲压工具(3、4)插入所述管道(1)的端部中的一位置，在所述位置，所述切削刃(4)的平面在所述管道的中心线(C)的一侧，所述切削刃的平面从所述中心线(C)的所述一侧开始并且当所述冲压工具(3、4)正移位以切掉所述第二片段(2)时绕过所述中心线(C)。

3.一种用于对管端进行形状切割的设备，所述设备包括模具(7)和冲压工具(3、4)，所述模具(7)用于支撑待成形的管道(1)，所述冲压工具(3、4)具有切削刃(4)，所述切削刃(4)的曲率与待切下的片段(2)的曲率一致；

其中，所述模具(7)在所述模具的分离平面的任一侧都设置有与所述切削刃的曲率匹配的轮廓弧；

其中，所述冲压工具(3、4)被布置为交替地在两个方向(B₁、B₂)上移位，所述两个方向(B1、B2)彼此相反并且大体垂直于所述管道(1)的中心线(C)，所述管道(1)被所述模具(7)支撑在所述管道(1)的形状切割位置；

其中，所述冲压工具(3、4)被布置为通过将所述冲压工具(3、4)沿被所述模具(7)支撑在所述管道(1)的形状切割位置的所述管道的轴向方向(A)移位而插入到所述管道(1)的端部中；

其中，所述冲压工具(3、4)被设置为能够相对于所述模具(7)围绕与所述管道(1)的所述中心线(C)平行的旋转轴线旋转；并且

其中，所述切削刃(4)被布置为在所述两个方向(B₁、B₂)上进行所述移位之间围绕所述旋转轴线旋转180°。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述冲压工具(3、4)具有固体支撑块，所述固体支撑块为所述切削刃(4)提供支撑并且当在切割移位方向上观察所述切削刃时位于所述切削刃后方，所述切削刃限定平坦表面。

5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述切削刃(4)是半圆形的弧或圆弓形的弧，即，所述弧是钝突起的边缘，并且其中，所述切削刃(4)的曲率半径大体等于或超过待切割的所述管道(1)的外半径。

6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述冲压工具(3、4)被安装在致动杆(5)的端部上，所述致动杆(5)具有纵轴，当所述管道被所述模具(7)支撑在所述管道(1)的形状切割位置时，该纵轴与所述管道(1)的所述中心线(C)同向；

其中，所述致动杆(5)被布置为在轴向方向(A)上与所述管道(1)的所述中心线(C)同向地移位以将所述冲压工具(3、4)插入所述管道(1)的端部中；

其中，在插入趋于结束时，所述冲压工具(3、4)被布置为与在同向的所述轴向方向(A)上移位的同时也在径向方向上移位；

其中，所述致动杆(5)被布置为在与所述管道(1)的所述中心线垂直的第一方向(B₁)上移位；

其中，所述致动杆(5)被布置为围绕其纵轴旋转180°；并且

其中，所述致动杆(5)被布置为在与所述第一方向(B₁)相反的第二方向(B₂)上被驱动。

7.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备包括两个能打开的两件式模具(7)，所述两个能打开的两件式模具(7)都被支撑在转盘(6)上，所述转盘(6)能围绕竖直旋转轴(10)旋转180°以将一个模具(7)从加载位置移位到切割位置并且将另一个模具从切割位置移位到加载位置，并且在所述旋转轴(10)的两侧都设置用于待成形的所述管道(1)的止挡(11)，所述止挡(11)在所述冲压工具(3、4)被插入所述管道中时确定所述管道的位置并且将所述管道保持轴向固定。

8.根据权利要求3所述的设备，其中，所述设备包括两个两件式模具(7)，所述模具(7)在所述模具的分离平面上具有与待切割的管道的直径匹配的半凹槽；如垂直于所述分离平面看到的，所述模具(7)的一个端部边缘设置有轮廓弧，所述轮廓弧与待切割的曲线匹配并且相对于所述分离平面上的所述半凹槽同心设置，由此所述轮廓弧和所述分离平面的接合部在所述分离平面的任一侧都形成尖锐拐角。

Images