CN108555367A - 一种型材斜截面精确切割机及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种型材斜截面精确切割机及切割方法，该切割机包括可移动底座，可移动底座上设有竖直方向的支撑臂，支撑臂上设有轴套，且轴套与支撑臂之间为间隙配合；轴套上安装有水平方向的第一支杆，第一支杆的末端连接有第二支杆，且第一支杆和第二支杆之间为间隙配合；第二支杆的末端安装有第三支杆，第三支杆的一端安装有操作手柄，另一端安装有切割刀；轴套的上表面设有第一旋转角度标尺，第一支杆的外表面设有第二旋转角度标尺；切割机通过旋转轴套和第二支杆实现多自由度调节，调节切割刀的切割角度。本发明携带方便，便于操作，可以实现精确角度调节，可以根据用户需求，精确地切割出任意角度的斜截面，可广泛应用于型材加工领域中。

Description

一种型材斜截面精确切割机及切割方法

技术领域

本发明涉及型材切割领域，特别是涉及一种型材斜截面精确切割机及切割方法。

背景技术

在建筑施工现场进行铝制材料等型材的切割时会经常碰到尺寸偏差的情况，而对于质量比较大而不便搬运的或者是已经安装固定好不便拆卸的型材，则需要将切割机放置在待切割型材的合适位置，现场对型材进行切割。因此，需要切割机具有移动方便、便携的特点。而且在型材加工安装时有时候需要一定角度的斜截面，如果切割出来的斜截面角度误差较大则会导致安装失败，大大的增加了型材切割的废品率，所以要求型材切割机具有多自由度切割的特点。

然而，目前的型材自由截面切割，存在切割不平稳，切割出来的截面角度尺寸误差较大，不便于后期铝材的安装，大大增加了铝材切割的废品率，而且某些安装固定后的型材或者是质量比较大的型材不便于搬运到比较精确的铝材切割机的平台上，现有的手动铝材切割机又满足不了精度的要求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种型材斜截面精确切割机及切割方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种型材斜截面精确切割机，包括可移动底座，所述可移动底座上设有竖直方向的支撑臂，所述支撑臂上设有轴套，且轴套与支撑臂之间为间隙配合；

所述轴套上安装有水平方向的第一支杆，所述第一支杆的末端连接有第二支杆，且第一支杆和第二支杆之间为间隙配合；

所述第二支杆的末端安装有第三支杆，所述第三支杆的一端安装有操作手柄，另一端安装有切割刀；

所述轴套的上表面设有第一旋转角度标尺，所述第一支杆的外表面设有第二旋转角度标尺；

所述切割机通过旋转轴套和第二支杆实现多自由度调节，从而调节切割刀的切割角度，对型材实现任意角度斜截面的切割。

进一步，所述可移动底座的底部设有万向轮。

进一步，所述可移动底座的底部还设有万向轮锁紧装置。

进一步，所述支撑臂的末端设有挡板。

进一步，所述支撑臂与挡板为一体化成型结构。

进一步，还设有用于固定第二支杆的第一定位螺栓以及用于固定轴套的第二定位螺栓。

进一步，所述第三支杆和切割刀之间通过第一定位销连接。

进一步，所述第二支杆和第三支杆之间通过第二定位销连接。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种型材斜截面精确切割机的切割方法，包括步骤：

获取待切割型材的目标切割截面的法向量后，输入到预设的计算模型中，计算获得轴套的第一转动角度和第二支杆的第二转动角度；

分别将轴套转动第一转动角度，以及将第二支杆转动第二转动角度后，使得切割刀与待切割型材的目标切割截面平行；

转动操作手柄，对待切割型材进行切割。

进一步，所述预设的计算模型的计算过程如下；

将支撑臂的轴线作为切割机的Y轴，第一支杆的轴线作为切割机的Z轴，切割刀切割平面的法线方向作为切割机的X轴，建立切割机的三轴坐标系；

将待切割型材的目标切割截面的法向量作为第一向量，并计算获得第一向量的第一单位向量；

将第一向量投影到X-Z平面获得第二向量，并计算获得第二向量的第二单位向量；

将第二向量投影到X轴获得第三向量，并获得第三向量的第三单位向量；

根据第二单位向量和第三单位向量计算获得轴套的第一转动角度；

根据第一单位向量和第二单位向量计算获得第二支杆的第二转动角度。

本发明的有益效果是：本发明携带方便，便于操作，而且通过上下调节轴套，以及转动轴套和第二支杆，可以实现对切割刀多个自由度的调节，将切割刀调整到任意角度，而且通过设置第一旋转角度标尺和第二旋转角度标尺，可以实现精确角度调节，从而保证了切割刀切割的精度，可以根据用户需求，精确地切割出任意角度的斜截面。

附图说明

图1是本发明的便携式多自由度型材截面切割机的主视图；

图2是本发明的便携式多自由度型材截面切割机的俯视图；

图3是图1中A部分的局部放大图；

图4是本发明实施例中所切割的型材截面示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明提供了一种型材斜截面精确切割机，包括可移动底座3，所述可移动底座3上设有竖直方向的支撑臂1，所述支撑臂1上设有轴套2，且轴套2与支撑臂1之间为间隙配合；

所述轴套2上安装有水平方向的第一支杆6，所述第一支杆6的末端连接有第二支杆7，且第一支杆6和第二支杆7之间为间隙配合；

所述第二支杆7的末端安装有第三支杆8，所述第三支杆8的一端安装有操作手柄10，另一端安装有切割刀9；

参照图3，所述轴套2的上表面201设有第一旋转角度标尺，所述第一支杆6的外表面601设有第二旋转角度标尺；

所述切割机通过旋转轴套2和第二支杆7实现多自由度调节，从而调节切割刀9的切割角度，对型材实现任意角度斜截面的切割。

从图1中切割机的上方往下看，轴套2绕支撑臂1顺时针转动时，第一旋转角度标尺读取的旋转角度为正，反之为负。从图1中切割机的右方往左看，第二支杆7相对于第一支杆6顺时针转动时，第二旋转角度标尺读取的旋转角度为正，反之为负。

本结构中，支撑臂1的轴线为本结构的Y轴坐标方向，第一支杆6的轴线为Z轴坐标方向，切割刀9所在平面的法线方向为X轴方向。轴套2与支撑臂1之间的间隙配合可以实现轴套2围绕支撑臂1的轴线转动的目的，从而带动第一支杆6围绕Y轴转动，实现切割刀9围绕Y轴转动，提供绕Y轴转动的自由度。第一支杆6和第二支杆7之间的间隙配合可以实现第二支杆7围绕第一支杆6的轴线转动的目的，从而带动切割刀9绕Z轴转动，提供绕Z轴转动的自由度。轴套2可沿着支撑臂1上下移动，从而带动切割刀9上下移动，可以移动到合适的高度对铝材等型材进行切割。因此，本结构通过上下调节，以及围绕Y轴和Z轴转动切割刀9，实现Y轴和Z轴两个自由度的转动，可以将切割刀9调整到任意角度，实现对型材的精确切割。而且本结构通过设置第一旋转角度标尺和第二旋转角度标尺，可以实现对Y轴和Z轴两个自由度方向的精确角度调节，从而保证了切割刀9切割的精度，可以根据用户需求，精确地切割出任意角度的斜截面，例如图4中的截面形状。

本实施例中，支撑臂1、轴套2、第一支杆6和第二支杆7均为圆柱形，方便进行旋转。

进一步作为优选的实施方式，所述可移动底座3的底部设有万向轮4，万向轮4可以方便本切割机移动到任意工作区域进行切割，方便、快捷。

进一步作为优选的实施方式，所述可移动底座3的底部还设有万向轮锁紧装置5。万向轮锁紧装置5可以在对铝材等型材进行切割之前把万向轮4锁紧，防止切割过程中万向轮4的移动，达到切割平稳的目的。

进一步作为优选的实施方式，所述支撑臂1的末端设有挡板13。

进一步作为优选的实施方式，所述支撑臂1与挡板13为一体化成型结构。挡板13可以防止轴套2沿支撑臂1上移滑出。

进一步作为优选的实施方式，还设有用于固定第二支杆7的第一定位螺栓12以及用于固定轴套的第二定位螺栓15。

进一步作为优选的实施方式，所述第三支杆8和切割刀9之间通过第一定位销11连接。

进一步作为优选的实施方式，所述第二支杆7和第三支杆8之间通过第二定位销14连接。

操作者通过摆动操作手柄10使切割刀9绕第二定位销14做圆周运动切割型材，从而切割出斜面截面，操作方便。

因此，本切割机可以实现对铝材等型材的截面切割，可以切割出任意角度的截面，而且移动方便，便于携带，操作方便。而且切割机可以实现多个自由度方向的精确角度调节，从而保证了切割的精度，可以根据用户需求，精确地切割出任意角度的斜截面。

本发明还提供了一种型材斜截面精确切割机的切割方法，包括步骤：

获取待切割型材的目标切割截面的法向量后，输入到预设的计算模型中，计算获得轴套2的第一转动角度和第二支杆7的第二转动角度；

分别将轴套2转动第一转动角度，以及将第二支杆7转动第二转动角度后，实现多自由度调节，使得切割刀9与待切割型材的目标切割截面平行；

转动操作手柄10，对待切割型材进行切割。

进一步作为优选的实施方式，所述预设的计算模型的计算过程如下；

将支撑臂1的轴线作为切割机的Y轴，第一支杆6的轴线作为切割机的Z轴，切割刀9切割平面的法线方向作为切割机的X轴，建立切割机的三轴坐标系，如图4所示；

将待切割型材的目标切割截面的法向量作为第一向量并计算获得第一向量的第一单位向量如下：

将第一向量投影到X-Z平面获得第二向量并计算获得第二向量的第二单位向量

将第二向量投影到X轴获得第三向量并获得第三向量的第三单位向量其中

根据第二单位向量和第三单位向量计算获得轴套2的第一转动角度a；具体的，由图4中计算获得

根据第一单位向量和第二单位向量计算获得第二支杆7的第二转动角度b，具体的，根据计算获得：

计算获得的角度a和b即图3中表面201和601需要转动的角度值，根据计算结果对应转动轴套2和第二支杆7，从而调节切割机在Y轴和Z轴的自由度，将轴套2转动a角度时，切割刀9的平面的法向量对应变成再将第二支杆7转动b角度时，切割刀9的平面的法向量对应变成从而切割刀9的平面与待切割铝材的截面平行，此时切割机可以切割出来所需的截面。

本方案中可以计算获得精确的角度a和b，从而结合轴套2和第二支杆7的转动，实现对切割刀9的切割角度的精确调整，可以精确地将铝材等型材切割出任意角度的斜截面。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，包括可移动底座，所述可移动底座上设有竖直方向的支撑臂，所述支撑臂上设有轴套，且轴套与支撑臂之间为间隙配合；

所述轴套上安装有水平方向的第一支杆，所述第一支杆的末端连接有第二支杆，且第一支杆和第二支杆之间为间隙配合；

所述第二支杆的末端安装有第三支杆，所述第三支杆的一端安装有操作手柄，另一端安装有切割刀；

所述轴套的上表面设有第一旋转角度标尺，所述第一支杆的外表面设有第二旋转角度标尺；

所述切割机通过旋转轴套和第二支杆实现多自由度调节，从而调节切割刀的切割角度，对型材实现任意角度斜截面的切割。

2.根据权利要求1所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，所述可移动底座的底部设有万向轮。

3.根据权利要求2所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，所述可移动底座的底部还设有万向轮锁紧装置。

4.根据权利要求1所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，所述支撑臂的末端设有挡板。

5.根据权利要求4所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，所述支撑臂与挡板为一体化成型结构。

6.根据权利要求1所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，还设有用于固定第二支杆的第一定位螺栓以及用于固定轴套的第二定位螺栓。

7.根据权利要求1所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，所述第三支杆和切割刀之间通过第一定位销连接。

8.根据权利要求1所述的一种型材斜截面精确切割机，其特征在于，所述第二支杆和第三支杆之间通过第二定位销连接。

9.一种型材斜截面精确切割机的切割方法，其特征在于，包括步骤：

获取待切割型材的目标切割截面的法向量后，输入到预设的计算模型中，计算获得轴套的第一转动角度和第二支杆的第二转动角度；

分别将轴套转动第一转动角度，以及将第二支杆转动第二转动角度后，使得切割刀与待切割型材的目标切割截面平行；

转动操作手柄，对待切割型材进行切割。

10.根据权利要求9所述的一种型材斜截面精确切割机的切割方法，其特征在于，所述预设的计算模型的计算过程如下；

将支撑臂的轴线作为切割机的Y轴，第一支杆的轴线作为切割机的Z轴，切割刀切割平面的法线方向作为切割机的X轴，建立切割机的三轴坐标系；

将待切割型材的目标切割截面的法向量作为第一向量，并计算获得第一向量的第一单位向量；

将第一向量投影到X-Z平面获得第二向量，并计算获得第二向量的第二单位向量；

将第二向量投影到X轴获得第三向量，并获得第三向量的第三单位向量；

根据第二单位向量和第三单位向量计算获得轴套的第一转动角度；

根据第一单位向量和第二单位向量计算获得第二支杆的第二转动角度。