CN109227687A - 一种旋转离心式多刀片切割机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管材下料领域，特别是一种旋转离心式多刀片切割机，包括机座、切割单元；机座包括电机、控制面板、主动齿轮、辅助齿轮、支撑齿轮、支撑轴承；切割单元包括齿轮刀盘、刀座机构、离心机构和连接杆，齿轮刀盘表面有各种滑槽，分别用于安装刀座机构和离心机构，刀座机构包括基座、刀盘滑块、刀片、回复弹簧、限位块等，刀盘滑块通过滑槽与基座连接，连接后中间形成的圆形槽用于安装弹簧，连接杆连接刀盘滑块和离心机构。本发明的结构简单，只需要单独电机驱动刀盘转动，在旋转切割过程中将离心机构的离心力转换成刀片轴向切割力，无需其他动力提供，同时刀片更换方便，环形刀片与管材接触面积大，保证切口质量。

Description

一种旋转离心式多刀片切割机

技术领域

本发明涉及管材切割工具，具体涉及一种旋转离心式多刀片切割机。

背景技术

目前，国内外的管材切割作业大部分通过使用砂轮或者锯条来完成。砂轮锯虽然切割速度快，但是切割精度较低，在切割金属管材过程中会产生大量火花，管材切口处容易产生毛刺或者飞边，若切割较大直径的管材时，管材有被折断的缺陷。砂轮锯机器通常采用电机驱动锯片旋转，而切向力由人力提供，在切割过程中难以提供合适的切向力，过大的切向力会对管材的外形造成影响，切向力若过小则切割耗时长，影响效率。如果用伺服电机等设备控制切向力，又会增加设备成本。另外，传统的锯床使用锯条对管材进行切割，但锯条相对于砂轮刚度小，如果锯条张紧力不足，锯条会在切割过程中产生波动，使管材切口不平稳，严重时锯条会被折断，造成安全事故；且锯条利用率不高，当某处锯条齿牙崩坏，必须更换整个锯条。

此外，现有技术中还有一种行星式管材切割机。行星式管材切割机的切割刀具固定在刀架上，刀架以可旋转方式安装在机架上，通过旋转手柄带动刀架围绕管材旋转一周，将管材完整切下。切割刀具的切向力由带阻尼功能的气缸提供，气缸固定在刀架上，切割过程切向力稳定，管材切割质量高。但是整个切割过程的动作由两个机构完成，因此传动系统结构复杂，导致机器设备成本高，零件制造精度高，操作困难等缺点，同时刀具安装在刀架上，刀片损坏后替换困难。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种能够克服上述缺陷的旋转离心式多刀片切割机。

为了实现上述技术目的，本发明提供的旋转离心式多刀片切割机，包括机座、切割单元；其中实现其功能的结构单元主要是切割单元。机座包括控制面板、电机、主动齿轮、辅助齿轮、支撑齿轮及支撑轴承；控制面板设在机座侧面，控制面板用于控制机座内部的电机的运行，电机为切割机提供动力，电机主轴露出机座端面外；机座的端面有圆形的通道，圆形通道便于管材进入，在圆形通道四周设置支撑轴承，上方支撑轴承安装辅助齿轮，下方安装支撑齿轮。

切割单元包括齿轮刀盘、刀座机构、离心机构和连接杆等；切割单元设置在圆形通道的轴线上，切割单元中的齿轮刀盘与辅助齿轮和支撑齿轮啮合；主动齿轮安装在电机主轴上，主动齿轮与齿轮刀盘啮合，用于将电机的动力传递给齿轮刀盘，使齿轮刀盘旋转；齿轮刀盘的外形与普通齿轮类似，外部为轮齿，内部设有中间孔；中间孔用于管材进入和刀片向轴线伸入切割管材；齿轮刀盘设有刀座槽、离心滑槽及转动座；刀座槽一端与齿轮刀盘的中间孔相通，因此从齿轮刀盘中间孔向刀座槽看，其端面形状下部为梯形，上窄下宽；离心滑槽的形状从端面上看为T形，并与中间孔相通。

刀座机构包括基座、刀座滑块、刀片、第一回复弹簧、滑杆、上限位块、下限位块等；基座通过刀座槽安装在齿轮刀盘上，基座根据实际情况可在刀座槽上移动到合适位置后固定在齿轮刀盘上；刀座滑块通过基座上滑槽与与基座的滑轨连接；连接后，刀座滑块下端与基座上端形成的圆形槽用于放置第一回复弹簧；刀座滑块上端的上部有第一水平滑槽，第一水平滑槽与连接杆相连，连接杆通过在第一水平滑槽的滑动从而带动刀座滑块在基座的滑动，刀座滑块下部为刀片安装处，上限位块、下限位块安装在基座的上下两端，其作用用于限制刀座滑块滑出基座，同时两个限位块中间安装了滑杆，滑杆位于刀座滑块与基座形成的圆形槽的轴线上，滑杆穿过刀座滑块下端半圆槽上的环形挡块的孔，第一回复弹簧安装在滑杆上，第一回复弹簧下端与下限位块相连，上端与环形挡块相连。

离心机构包括离心滑块、离心滑杆、限位弹簧、第二回复弹簧和限位底座。离心滑块中间有一通孔，离心滑杆穿过离心滑块，上部为第二水平滑槽，与连接杆滑动连接，离心滑块下部安装在齿轮刀盘的离心滑槽上，离心滑杆上顶部安装离心滑槽一端面上，离心滑杆尾端安装在限位底座上；限位底座安装在离心滑槽上，使原有的离心滑槽由原来T形成为I形，离心滑块沿着离心滑杆在离心槽上下移动；限位弹簧和第二回复弹簧安装在离心滑杆上，限位弹簧与离心滑块的下端面和限位底座固定连接，第二回复弹簧与离心滑槽的端面和离心滑块的上端面固定连接。

刀片，其形状为一铲形，上部有安装孔，安装在刀座滑块上，下部为实际刀片，刀口形状可为水平或弧形，当刀口为弧形时，刀弧直径与管材直径相同，因此在初始切割过程，由原来点接触变成线接触，提高管材切口质量。另外采用多刀片，提高刀片的利用率，单一刀片损坏，也不会影响整个切割过程，也不用更换整个刀片组。

连接杆，中间为轴孔，安装在刀盘转动座上，连接杆一端与刀座滑块相连，一端与离心滑块相连。利用切割单元高速旋转时，离心滑块受到离心力，从而产生滑动，通过与离心滑块连接的连接杆，将滑动距离转化成连接杆的转动角度，连接杆将转动角度和离心力转化成推动刀片的力和刀片沿轴线进给距离，此外，刀片也会随着切割单元高速旋转，这两套独立的刀片运动过程，使刀片完成对管材的切割。

作为改进，该切割机还包括防脱机构；防脱机构设置在机座端面的圆形通道一侧，由支撑底座、盖板底座和防脱盖组成。结构简单，用于支撑齿轮刀盘和防止高速旋转时脱落；防脱盖固定在盖板底座上；盖板底座固定在机座的圆形通道周围，支撑底座固定在机座的圆形通道内部；齿轮刀盘一面设有第一环形槽，另一面设有第二环形槽；第一滑槽与防脱盖相连接；第二环形槽放置在支撑底座上，其支撑底座也是环形的，两者相互连接滑动便于将灰尘和切削物隔离，同时不阻碍齿轮刀盘转动。

作为改进，机座还包括防尘罩，防尘罩上设有防尘挡块；第一滑槽与防脱机构的防脱盖和防尘罩上的防尘挡块滑动连接，防脱盖和防尘挡块共同形成完整的环形，有利于阻止灰尘和切削物进入到刀盘和各个齿轮啮合处，防止影响传动和啮合效果。

作为改进，刀座槽、离心滑槽分别有四个，对称设置在齿轮刀盘上。

本发明与传统的切割机设备相比，具有重量轻、低成本、切割时间快等特点：（1）传动系统结构简单，易于维修，刀片替换方便，可以适用于不同管材直径，且无需过多调整。（2）在切割过程中将旋转的离心力转化成刀片的推力，无需额外动力源，具备等深切割的特点。（3）机器切割效率高，切割质量好，能保证产品的合格率，提高了工作效率。

附图说明

图1 是本发明（无防尘罩）的结构示意图；

图2 是本发明的分解结构示意图；

图3 是本发明的切割单元正面结构示意图；

图4 是本发明的齿轮刀盘一面结构示意图；

图5 是本发明的刀座机构分解结构示意图；

图6 是本发明的离心机构结构示意图；

图7 是本发明的刀座滑块底部结构示意图；

图8 是本发明的防尘罩的结构示意图；

图9 是本发明的切割单元背面结构示意图；

图中：1—机座、2—控制面板、3—切割单元、4—管材、5—防尘罩、6—防脱盖、7—主动齿轮、8—辅助齿轮、9—盖板底座、10—电机主轴、11—支撑底座、12—支撑齿轮13—支撑轴承、14—齿轮刀盘、15—离心机构、16—连接杆、17—刀座机构、18—第一环形槽、19—转动座、20—刀座槽、21—离心滑槽、22—轮齿、23—上限位块、24—滑杆、25—基座、26—滑块半圆槽、27—滑槽、28—第一水平滑槽、29—刀片、30—刀座滑块、31—下限位块、32—第一回复弹簧、33—梯形导轨、34—滑轨、35—基座半圆槽、36—离心滑杆、37—第二回复弹簧、38—第二水平滑槽、39—离心滑块、40—限位弹簧、41—限位底座、42—环形挡块、43—防尘挡块、44—第二环形槽。

具体实施方式

下面参照附图对发明的实施方式进行详细描述。对实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。

如图1和图2所示，本发明提供的旋转离心式多刀片切割机，用于管材切割，该切割机包括：机座1、设在机座1侧面的控制面板2、防尘罩5、切割单元3；控制面板2用于控制机座内部电机的运行，电机为切割机提供动力，电机主轴10露出机座1端面外；机座1的端面有圆形的通道，圆形通道便于管材4进入切割单元3进行切割；防尘罩5用于阻止灰尘和切削物进入到刀盘和各个齿轮啮合处，防止影响传动和啮合效果。

如图2所示，在机座1一侧端面上圆形通道四周有一环形底座为支撑底座11，支撑底座11与盖板底座9和防脱盖6组成了切割机的防脱机构；盖板底座9固定在机座1的圆形通道周围，防脱盖6安装在盖板底座9上，防脱盖6背面有半环形导轨；支撑底座11固定在机座1的圆形通道内部；防脱机构使切割单元3的轴线与圆形通道的轴线重合固定，防止切割单元3高速旋转时脱落。

如图3、4、9所示，切割单元3包括齿轮刀盘14、离心机构15、连接杆16和刀座机构17；齿轮刀盘14的外形与普通齿轮类似，外部为轮齿22，内部设有中间孔，用于管材4进入和刀片29向轴线伸入切割管材4；齿轮刀盘14背面有第二环形槽44，第二环形槽44放置在防脱机构的支撑底座11上，两者相互连接滑动便将灰尘和切削物隔离，同时不阻碍齿轮刀盘14转动；齿轮刀盘14的另一侧端面有第一环形槽18、刀座槽20、离心滑槽21和转动座19。

本发明齿轮刀盘14设置四个刀座槽20和四个离心滑槽21；第一环形槽18与防脱盖6背面的半环形导轨和防尘罩5上的防尘挡块43（参见图8）相配合连接，防脱盖6上的半环形导轨和防尘挡块共同形成完整的环形，有利于阻止灰尘和切削物进入。刀座槽20一端与齿轮刀盘14的中间孔相通，因此从齿轮刀盘14的中间孔向刀座槽20看，其端面形状下部为梯形，上窄下宽。离心滑槽21的形状从端面上看为T形，并与齿轮刀盘14的中间孔相通。

同时在机座1一侧端面上还有支撑轴承13和电机主轴10，在圆形通道上方的两个支撑轴承13用于安装辅助齿轮8，下方两个支撑轴承13安装支撑齿轮12；电机主轴10轴线与圆形通道轴线平行，电机主轴10安装有主动齿轮7；切割单元3中的齿轮刀盘14与辅助齿轮8和支撑齿轮12啮合，主动齿轮7与齿轮刀盘14啮合，将电机的动力传递给齿轮刀盘14，使齿轮刀盘14旋转。

如图5、7所示，刀座机构17包括滑杆24、基座25、刀片29、刀座滑块30、第一回复弹簧32、上限位块23和下限位块31；基座25上的梯形导轨33安装在刀座槽20上的梯形槽上，使基座25安装在齿轮刀盘14上，基座25根据实际情况在刀座槽20上移动到合适位置后固定在齿轮刀盘14上，刀座滑块30通过滑槽27与基座25的滑轨34相互连接，连接后刀座滑块30的滑块半圆槽26与基座25的基座半圆槽35共同形成的圆形槽，圆形槽内设有环形挡块42；刀座滑块30上端的上部有第一水平滑槽28，第一水平滑槽28与连接杆16相连，连接杆16在第一水平滑槽28的滑动从而带动刀座滑块30在基座25的滑动，刀座滑块30下端为刀片29安装处；上限位块23和下限位块31安装在基座25的上下两端，其作用用于限制刀座滑块30滑出基座25，同时两个限位块中间安装了滑杆24，滑杆24位于刀座滑块30与基座25形成的圆形槽的轴线上，滑杆24穿过刀座滑块30下端半圆槽26中间的环形挡块42的孔，第一回复弹簧32安装在滑杆24上，第一回复弹簧32下端与下限位块31相连，上端与环形挡块42相连。

如图6所示，离心机构15包括离心滑杆36、第二回复弹簧37、离心滑块39、限位弹簧40和限位底座41；离心滑块39中间有一通孔，离心滑杆36穿过离心滑块39通孔；离心滑块39上部设有第二水平滑槽38，第二水平滑槽38与连接杆16连接安装，离心滑块39下部安装在齿轮刀盘14的离心滑槽21上，离心滑杆36顶部安装离心滑槽21一端面上，离心滑杆36末端安装在限位底座41上；限位底座41安装在离心滑槽21的末端上，使原有的离心滑槽21由原来T形成为I形，离心滑块39可以沿着离心滑杆36在离心滑槽21上下移动；限位弹簧40和第二回复弹簧37安装在离心滑杆36上，限位弹簧40分别与离心滑块39的下端面和限位底座41固定连接，第二回复弹簧37分别与离心滑槽21的端面和离心滑块39的上端面固定连接。

连接杆16的中段安装在转动座19上，连接杆16的两端可环绕转动座19转动。

参考图2和图6进行实例说明，当本发明需要切割某直径的管材4时，调整四个刀座机构17在刀座槽20的位置，之后将刀座机构17的基座25在刀座槽20的位置进行固定，使基座25不和齿轮刀盘14发生相对运动，同时使刀片29的刀锋距离管材4至合适位置。将连接杆16安装在转动座19上，连接杆16的一端与刀座机构17的第一水平滑槽28连接，另一端与离心机构15的第二水平滑槽38连接，每个第二水平滑槽38都有两个连接杆16与之连接。前期调整结束后，将管材4轴线与切割单元3轴线保持重合，管材4需要切割的位置伸入到切割单元3内。操作人员通过控制面板2启动电机，电机通过电机主轴10上的主动齿轮7将动力传递给切割单元3，在防脱机构、辅助齿轮8和支撑齿轮12的作用下，切割单元3在轴线上稳定旋转。这时将电机的转速提升上去，切割单元3的转速也随之提升。转速提升后，离心机构15的大质量离心滑块39受到的离心力逐渐变大，离心滑块39沿着离心滑杆36向远离轴线方向滑动，即沿着离心滑槽21向顶部滑动，第二回复弹簧37此时受到压缩。由于离心滑块39的滑动，从而带动连接杆16转动，由于离心滑块39向离心滑槽21顶部移动，因此连接杆16的一端向远离离心滑块39中线滑动，此时连接杆16逆时针转动。连接杆16另一端与刀座机构17的第一水平滑槽28连接，连接杆16逆时针转动，因杆长不变，所以连接杆16带动刀座滑块30沿着基座25向轴线滑动，因此刀座滑块30上的刀片29向管材4表面接近，此时刀座机构17中第一回复弹簧32处于压缩状态。当转速逐步提高，离心滑块39受到离心力逐渐变大，离心滑块29滑动距离越大，因此连接杆16转动角度越大，从而连接杆16推动刀座滑块30滑动，使刀片29接触到管材4，并逐渐挤压管材4。同时齿轮刀盘14带动刀座机构17相对于轴线高速旋转，从而使刀片29完成对管材4的切割，这个过程由于各刀片29的推力都是一致，所以可以实现等深切割。切割完毕后，电机停止旋转，刀座机构17和离心机构15的弹簧释放弹力，使刀座滑块30和离心滑块39回复到初始位置，完整的管材4切割过程结束。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种旋转离心式多刀片切割机，包括机座（1）、切割单元（3），其特征在于：

所述机座（1）包括控制面板（2）、电机、主动齿轮（7）、辅助齿轮（8）、支撑齿轮（12）及支撑轴承（13）；所述控制面板（2）与电机连接；所述机座（1）设有圆形通道，电机的电机主轴（10）轴线与圆形通道轴线平行；所述支撑轴承（13）固定于圆形通道周围，辅助齿轮（8）固定在位于圆形通道上方的支撑轴承（13）上，支撑齿轮（12）固定在位于圆形通道下方的支撑轴承（13）上；所述主动齿轮（7）固定在电机主轴（10）上；

所述切割单元（3）包括齿轮刀盘（14）、离心机构（15）、连接杆（16）及刀座机构（17）；

所述齿轮刀盘（14）分别与主动齿轮（7）、辅助齿轮（8）及支撑齿轮（12）啮合；所述齿轮刀盘（14）包括转动座（19）、刀座槽（20）及离心滑槽（21）；所述齿轮刀盘（14）设有中间孔；所述刀座槽（20）、离心滑槽（21）均与中间孔相通；

所述刀座机构（17）包括滑杆（24）、基座（25）、刀片（29）、刀座滑块（30）、上限位块（23）、下限位块（31）及第一回复弹簧（32）；所述基座（25）通过刀座槽（20）固定在齿轮刀盘（14）上；所述刀座滑块（30）与基座（25）滑动连接，刀座滑块（30）与基座（25）之间设有圆形槽，圆形槽内设有环形挡块（42）；所述滑杆（24）穿过环形挡块（42），滑杆（24）的一端与上限位块（23）连接，另一端与下限位块（31）连接；所述上限位块（23）固定在基座（25）的一端，下限位块（31）固定在基座（25）的另一端；所述第一回复弹簧（32）套在滑杆（24）上，第一回复弹簧（32）一端与下限位块（31）相连，另一端与环形挡块（42）相连；所述刀片（29）固定在刀座滑块（30）上；

所述离心机构（15）包括离心滑杆（36）、第二回复弹簧（37）、离心滑块（39）、限位弹簧（40）及限位底座（41）；所述离心滑块（39）设有通孔，离心滑杆（36）穿过离心滑块（39）的通孔；所述离心滑杆（36）一端固定在离心滑槽（21）上，另一端固定在限位底座（41）上；所述限位底座（41）固定安装在离心滑槽（21）上；所述限位弹簧（40）和第二回复弹簧（37）分别串接在离心滑杆（36）上；所述限位弹簧（40）分别与离心滑块（39）、限位底座（41）固定连接，第二回复弹簧（37）分别与离心滑槽（21）、离心滑块（39）固定连接；

所述刀座滑块（30）设有第一水平滑槽（28）；所述离心滑块（39）设有第二水平滑槽（38）；所述连接杆（16）一端与第一水平滑槽（28）滑动连接，另一端与第二水平滑槽（38）滑动连接，连接杆（16）与转动座（19）铰接。

2.根据权利要求1所述的旋转离心式多刀片切割机，其特征在于：该切割机还包括防脱机构；所述防脱机构包括防脱盖（6）、盖板底座（9）及支撑底座（11）；所述防脱盖（6）固定在盖板底座（9）上；所述盖板底座（9）固定在机座（1）的圆形通道周围，支撑底座（11）固定在机座（1）的圆形通道内部；所述齿轮刀盘（14）一面设有第一环形槽（18），另一面设有第二环形槽（44）；所述第一滑槽（18）与防脱盖（6）相连接；所述第二环形槽（44）与支撑底座（11）滑动连接。

3.根据权利要求2所述的旋转离心式多刀片切割机，其特征在于：所述机座（1）还包括防尘罩（5）；所述防尘罩（5）上设有防尘挡块（43），防尘挡块（43）与第一环形槽（18）滑动连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的旋转离心式多刀片切割机，其特征在于：所述刀座槽（20）、离心滑槽（21）分别有四个，对称设置在齿轮刀盘（14）上。