CN110064790B - 一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机 - Google Patents

Abstract

本发明为一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，包括支撑装置、套管装置、切割装置及至少四个扩张装置；多个扩张装置同轴线依次通过连接架连接布置，位于两头的扩张装置连接支撑装置，相邻两个扩张装置之间套接套管装置的套管，在相邻两个扩张装置之间设置切割装置。扩张装置能够从金属硬管的内部进行扩张实现固定金属硬管的目的，而且金属硬管的全部长度都可以被固定，取代了现在已有设备只夹持固定被切割部位，使得夹持力更加均匀，防止了夹持变形。扩张装置能够带动金属硬管一起旋转，再加上切割刀的进给运动，便能实现切割壁厚距离即完成切割任务，取代了已有的切割砂轮片进入金属硬管内部的切割方式，不会再发生烧伤、磨损已切割表面的情况。

Description

一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机

技术领域

本发明涉及金属硬管切割机技术领域，尤其涉及一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机。

背景技术

随着城市化进程的不断加快推进，人民对乡镇基础设施建设的愿望愈发强烈。近年来很多地区大面积铺设饮用水管道，对自来水管道的切割业务需求量激增，金属硬管传统的切割方式为用砂轮切割机进行切割，例如申请号为201711457096.4的专利提供了一种钢管切割装置，能够实现钢管的快速夹持和切割，但是由于此装置需要将砂轮片完全贯穿钢管实现切割过程，砂轮片对钢管产生很大的挤压力，在切割处常见钢管端口被压扁的现象，造成钢管的不合格。申请号为201810255622.7的专利设计了一种多管切割装置，能够实现三根钢管的同时切割提高切割效率，但是此装置会在同一径向上同时夹紧三根钢管，钢管之间过大的挤压力会造成钢管的径向变形。为了切割出高质量的钢管，达到本工序的设计要求，有必要研究出一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，能够有效的解决切割、夹持变形等损伤。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，该切割机能够实现钢管稳定的内部扩张固定，而且能够保证扩张夹持不变形，尤其能够用于金属硬管的切割加工，且加工效率高、加工质量好，具有结构简单、紧凑、占用空间小的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，包括支撑装置、套管装置、切割装置及至少四个扩张装置；其特征在于，多个扩张装置同轴线依次通过连接架连接布置，位于两头的扩张装置连接支撑装置，相邻两个扩张装置之间套接套管装置的套管，在相邻两个扩张装置之间设置切割装置，未设置切割装置的两个扩张装置之间的距离大于设有有切割装置的两个扩张装置之间的距离；在扩张装置外套接待切割金属硬管；

每个扩张装置均包括导向架、多个螺纹杆、支撑顶盖、螺纹盘，所述导向架的外形为圆形桶，在周向上均匀开有多个通槽；所述螺纹杆的一端为光滑杆，另一端具有连续多个凹槽，多个凹槽沿螺纹杆长度方向依次同侧设置；螺纹杆的光滑杆部分的形状与导向架上通槽的形状尺寸相配合，螺纹杆的光滑杆部分能在导向架通槽内顺利滑动；螺纹杆的光滑杆部分穿出导向架的通槽后连接支撑顶盖；支撑顶盖的上表面为向外突出的圆弧型状，圆弧的曲率半径与被切割金属硬管的曲率半径一致，

所述螺纹盘为圆环形状，在内外径之间的盘面的背面设有螺旋线形凸起结构，螺旋线形凸起结构为一个直径变化的螺旋线，螺纹杆的有凹槽的部分与螺纹盘的背面螺旋线形凸起结构相配合，螺旋线形凸起结构的螺距与螺纹杆上的凹槽间距大小一致，螺旋线形凸起结构的凸出部分恰好能卡在螺纹杆的相应凹槽内；

所述支撑装置包括前支撑架、前支撑轴、内连接环、外连接环、先行电机、后行电机、后支撑架、大连接环、大轴承、小连接环、小轴承、后支撑轴，

前支撑架通过地脚螺栓固定在地面上，前支撑架的上部固定前支撑轴，前支撑轴和前支撑架之间为过盈配合不会出现相对转动；

前支撑轴的后端外圈上套装内轴承，支撑轴与内轴承的内圈为过盈配合；内轴承的外圈被内连接环的内圈套住，内连接环的前端外圈被内齿轮的内圈套住，内连接环和内齿轮为过盈连接；内连接环的后端外圈被外轴承的内圈套住，外轴承的外圈被外连接环的前端凸台内圈套住，外连接环的前端凸台外圈的前部被外齿轮套住，且外连接环与外齿轮之间为过盈配合；

所述外连接环为凸台结构，前端直径小后端直径大，包括大直径部分和小直径部分，小直径部分的内圈套在外轴承的外圈上；外连接环的大圆柱内外径的大小与导向架的内外径大小一致，

内齿轮的前端面与内连接环的前端面共面，外轴承的前端面与内齿轮的后端面之间留有间隙；外轴承的前端面、外连接环的小直径部分的前端面、外齿轮的前端面三个平面处于同一平面；

前支撑架的后侧用螺栓固定电机托架，电机托架的上面分别放置先行电机和后行电机，先行电机通过一个主动齿轮与内齿轮啮合，后行电机通过另一个主动齿轮与外齿轮啮合；

后支撑架通过地脚螺栓固定在地面上，后支撑架的上部支撑连接卡扣支架，卡扣支架和卡扣盖板之间设置用于夹装后支撑轴，卡扣支架和卡扣盖板之间为活动夹紧连接；

大连接环为凸台结构前大后小，形状与外连接环形状相同，大连接环的小直径部分内部套装大轴承，大轴承的内圈套装小连接环，小连接环的内部套装小轴承，小轴承的内部套装后支撑轴的前端，后支撑轴的后端被卡扣盖板及卡扣支架卡紧固定；后支撑轴和小连接环之间能相对转动；小连接环与内连接环的形状尺寸一致，二者均与相邻的扩张装置的螺纹盘连接；外连接环与大连接环、导向架的外径相同，外连接环与大连接环均与相邻的扩张装置的导向架焊接在一起。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

本发明的实质性特点是：本发明中的扩张装置能够从金属硬管的内部进行扩张实现固定金属硬管的目的，而且是金属硬管的全部长度都可以被固定，取代了现在已有设备只夹持固定被切割部位，使得夹持力更加均匀，防止了夹持变形。扩张装置能够带动金属硬管一起旋转，再加上切割刀的进给运动，便能实现切割壁厚距离即完成切割任务，取代了已有的切割砂轮片进入金属硬管内部的切割方式，不会再发生烧伤、磨损已切割表面的情况。

本发明的显著进步是：

(1)本发明切割机的支撑装置有两个步进电机，能够分别控制里外两层套装机构的旋转，保证螺纹杆的伸长与缩短；支撑装置的一端设置有卡扣支架及卡扣盖板，能够简捷的拆装整体切割机，进而保证了被切金属硬管便捷替换；

(2)本发明切割机的扩张装置设计的螺纹盘和螺纹杆，螺纹盘作为主动件，螺纹杆作为从动件，螺纹盘上螺纹的盘旋角度(为15—20度)决定了摩擦角使二者之间的压力角小于摩擦角，实现二者的锁死不会出现倒转；连接长架的长短可以根据被切割金属硬管的长度进行替换，保证了本结构的通用性；

(3)本发明切割机包括内层套装机构和外层套装机构。外层套装机构由后行电机109控制，内层套装机构由先行电机107控制，两层套装机构分别单独控制，实现自主的停止和旋转，两层套装机构配合扩张装置以实现螺纹杆的伸缩，进而实现对金属硬管的扩张固定；

(4)本发明切割机的切割装置提供刀具的进给运动，实现金属硬管的切割，根据切割要求也可以沿金属硬管长度方向设置多个切割装置，每个切割装置相邻的两个扩张装置之间均通过连接短架连接；

(5)本发明切割机设计了一种内部固定被切金属硬管的扩张装置，环周向扩张固定保证金属硬管具有较高的圆柱度，不再出现变形现象；

(6)本发明切割机设计了一种金属硬管自转的结构，刀具只需进给金属硬管壁厚的距离，无需贯穿整根金属硬管，保证了已切断面不被磨损。

附图说明

图1是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机的整体结构示意图；

图2是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的隐藏钢管的整体结构示意图；

图3是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的隐藏套管装置的整体结构示意图；

图4是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的支撑装置前端部分的整体结构示意图；

图5是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的支撑装置后端部分的整体结构示意图；

图6是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的扩张装置的前视图；

图7是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的扩张装置的后视图；

图8是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的切割装置的局部放大图；

图9是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的螺纹盘的整体结构示意图；

图10是本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机一种实施例的连接短架的整体结构示意图；

图中：1、支撑装置，101、前支撑架，102、前支撑轴，103、内轴承，104、内连接环，105、内齿轮，106、外轴承，107、先行电机，108、电机托架，109、后行电机，110、外齿轮，111、外连接环，112、后支撑架，113、小轴承，114、小连接环，115、大连接环，116、卡扣支架，117、后支撑轴，118、卡扣销轴，119、卡扣盖板，120、卡扣螺栓，121、大轴承，

2、扩张装置，201、支撑顶盖，202、螺纹杆，203、导向架，204、连接短架，205、螺纹盘，206、连接长架，

3、套管装置，301、前套管，302、中套管，303、后套管，

4、切割装置，401、连接板，402、气缸，403、调节杆，404、切割刀，405、切割支架，

5、金属硬管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图进一步解释本发明。

本发明一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机(简称切割机，参见图1-10)包括支撑装置1、扩张装置2、套管装置3和切割装置4。

所述支撑装置1包括前支撑架101、前支撑轴102、内连接环104、外连接环111、先行电机107、后行电机109、后支撑架112、大连接环115、大轴承121、小连接环114、小轴承113、后支撑轴117。

为了便于叙述，规定前支撑架101相对于后支撑架112的位置为前。

前支撑架101通过地脚螺栓固定在地面上，前支撑架101的上部有一个圆形通孔，用来固定前支撑轴102，前支撑轴102和前支撑架101之间为过盈配合不会出现相对转动。

前支撑轴102的后端外圈上套装内轴承103，支撑轴102与内轴承103的内圈为过盈配合，二者之间不会发生相对转动。内轴承103的外圈被内连接环104的内圈套住，内连接环104的前端外圈被内齿轮105的内圈套住，内连接环104和内齿轮105为过盈连接能够实现相同角速度旋转。内连接环104的后端外圈被外轴承106的内圈套住，外轴承106的外圈被外连接环111的前端凸台内圈套住，外连接环111的前端凸台外圈的前部被外齿轮110套住，且外连接环111与外齿轮110之间为过盈配合，二者之间能够实现相同角速度旋转。

所述外连接环111具有空心两级圆柱，为凸台结构，前端直径小后端直径大，包括大直径部分和小直径部分，小直径部分的内圈套在外轴承106的外圈上，即小直径部分的内径与外轴承的外径相匹配；所述内连接环可以与外连接环的形状相同，整体尺寸小于外连接环，内连接环的小直径部分外部套接内齿轮105，即内连接环的小直径部分的外径与内齿轮105的内径相配合，内连接环的大直径部分嵌套在外轴承106的内圈里；内连接环也可以为等直径的圆筒形，在圆筒的前端焊接内齿轮105，在圆筒的后端过盈固定外轴承106；

内齿轮105的前端面与内连接环104的前端面共面，外轴承106的前端面与内齿轮105的后端面之间留有间隙，要保证二者之间不发生干涉。外轴承106的前端面、外连接环111的小直径部分的前端面、外齿轮110的前端面三个平面处于同一平面。

前支撑架101的后侧用螺栓固定电机托架108，电机托架108的上面分别放置先行电机107和后行电机109，先行电机107通过一个主动齿轮与内齿轮105啮合，后行电机109通过另一个主动齿轮与外齿轮110啮合。

后支撑架112通过地脚螺栓固定在地面上，后支撑架112的上部支撑连接卡扣支架116，卡扣支架116和卡扣盖板119之间通过卡扣销轴118实现相对转动，与卡扣销轴118对称一侧设置有卡扣螺栓120，卡扣螺栓120上部设有轴向凸台端面，下部为螺纹，卡扣螺栓穿过卡扣盖板119通过轴向的凸台端面接触进行压紧，并和卡扣支架116通过螺纹连接，能够保证二者紧密贴合，卡扣盖板与卡扣螺栓连接的位置不设置螺纹，能提供夹紧力。卡扣支架116的上部和卡扣盖板119的下部分别有半圆凹槽，两个对称半圆凹槽用来固定后支撑轴117。因为此处的目的是固定夹紧后支撑轴117，使得后支撑轴117和后支撑架112之间不能发生相对转动，所以卡扣盖板119、卡扣支架116的半圆凹槽的曲率应当略小于117的曲率，才能够保证夹紧且不发生相对转动。

大连接环115为凸台结构前大后小，形状与外连接环111形状相同，大连接环的小直径部分内部套装大轴承121，大轴承121的内部套装小连接环114，小连接环114的内部套装小轴承113，小轴承113的内部套装后支撑轴117的前端，后支撑轴117的后端被卡扣盖板及卡扣支架卡紧固定。通过小轴承113和大轴承的内外套接，使得后支撑轴117和小连接环114和大连接环115三者之间实现相对转动；小连接环114与内连接环104的形状尺寸一致，二者均与相应的螺纹盘205连接；外连接环111与大连接环115的外径相同，外连接环111与大连接环115均与相应的导向架焊接在一起。

扩张装置一共有四个，但是不限于四个，可根据被切割金属硬管5的实际实际长度增加或去除。每个扩张装置均包括导向架203、多个螺纹杆202、支撑顶盖201、螺纹盘205。

外连接环111的大圆柱内外径的大小与导向架203的内外径大小一致，外连接环111的后端面与最前端的一个扩张装置的导向架203的前端面相连，二者焊接连接。导向架203的外形为圆形桶，在周向上均匀开有四个通槽，该通槽的形状可以是方形也可以是圆柱形状，但是不限于四个，可以根据需要在周向上均匀加工所需数量。所述螺纹杆202的一端为光滑杆，另一端具有连续多个凹槽，多个凹槽沿螺纹杆长度方向依次同侧设置，间距相等；螺纹杆202的光滑杆部分的形状与导向架上通槽的形状尺寸相配合，螺纹杆的光滑杆部分可以在导向架203通槽内顺利滑动；若螺纹杆202的形状是圆柱，则螺纹杆202的凹槽部分也是圆柱形，会增加前后非工作区域的体积，减少螺纹杆202与螺纹盘205之间有效的接触配合面积，那么螺纹杆202的形状是扁的矩形最优。螺纹杆的光滑杆部分穿出导向架的通槽后连接支撑顶盖201。

支撑顶盖201的上表面为向外突出的圆弧型状，圆弧的曲率半径与被切割金属硬管5的曲率半径一致，保证了支撑顶盖201与金属硬管5之间有足够大的接触面积。配有多个不同曲率的支撑顶盖201，可根据金属硬管5直径大小的不同进行更换，时刻保证顶盖201的上表面圆弧与被切割金属钢管内径表面接触，实现稳固扩张固定。

所述螺纹盘205(参见图9)为圆环形状，在内外径之间的盘面的背面(以安装时螺纹盘朝向前的一面为正面，另一面为背面)设有螺旋线形凸起结构，螺旋线形凸起结构实质上是一个直径变化的螺旋线，螺旋线中间不间断，螺纹杆202的有凹槽的部分与螺纹盘205的背面螺旋线形凸起结构相配合，螺旋线形凸起结构的螺距与螺纹杆上的凹槽间距大小一致，螺旋线形凸起结构的凸出部分恰好能卡在螺纹杆的相应凹槽内；

在圆周方向上均匀布置四个螺纹杆202，但是不限于四个。通常来说被切割金属硬管径较大时，为了保证支撑的稳固性，会选择在周向上均匀布置5-6个螺纹杆202，若金属硬管径较小时，在周向上均匀布置3-4个螺纹杆202即可。

相邻两个扩张装置的螺纹盘205的前端面通过螺栓与一组连接长架206或一组连接短架204连接在一起，每组连接长架或连接短架中均具有多个连接架，多个连接架沿螺纹盘周向均匀布置，且每个连接架的安装位置均与螺纹杆202不干涉(最优的布置形式应该是：连接架处于两个螺纹杆之间的位置，由于螺纹杆的数量可变，则连接架的数量可变，但若为了连接可靠，两个相邻的螺纹杆之间布置两个连接架也是允许的)，连接长架或连接短架中的一个连接架的形状如图10所示，两端向内弯折90度，弯折部分设有安装孔，用于与相应的螺纹盘固定。其中，最前面的扩张装置的螺纹盘205的前端面先连接一组连接长架206的一端，连接长架206的另一端连接第二个扩张装置的螺纹盘的前端面，第二个扩张装置与第三个扩张装置的螺纹盘前端面通过连接短架204连接在一起，第三个扩张装置与第四个扩张装置的螺纹盘前端面通过另一组连接长架连接，在螺纹盘上同时连接连接短架204和连接长架时，通过螺栓依次穿过相应连接长架和连接短架的安装孔即可。最前面的扩张装置的螺纹盘前端面与内连接环104后端面之间通过一组连接短架连接在一起，最后面的扩张装置的螺纹盘前面与小连接环114的前端面之间通过一组连接短架连接在一起。每组连接长架或连接短架中连接架的数量为3-6个。本申请中连接长架206的长度可以设置多种规格，根据要切割金属硬管的不同长度需求进行选取。

套管装置包括多个长度不等的套管，每个套装的外径均与导向架203的外径大小一致，且套装的内径大于螺纹盘的外径，套装的两端分别焊接在相邻的两个扩张装置的导向架之间，其中前套管301连接于第一个扩张装置和第二个扩张装置之间，前套管301的内外径和导向架203的内外径一致，前套管301连接于两头的扩张装置中的导向架203之间，中套管302连接于第二扩张装置和第三扩张装置之间，后套管303连接于第三扩张装置和第四扩张装置之间。一般情况下中套管302是最短的，中套管302的上方要进行切割作业，所以中套管302连接的两个扩张装置之间的距离较小，而前套管301和后套管303的长度较长，目的是为了将整根金属硬管扩张固定起来从而实现旋转运动，为了制作方便，301和303的长度可以制作成一样的。前套管301和后套管303的长度需根据连接长架206进行配做，连接长架206的长度需要根据被切金属硬管5的长度进行调节。

第二扩张装置和第三扩张装置之间安置切割装置。切割装置包括切割支架405、气缸402、连接板401、调节杆403、切割刀404，切割支架405通过地脚螺栓固定在地面上，连接板401置于切割支架405的横梁中间位置，连接板401的下方连接气缸402，气缸402伸缩杆的下方连接调节杆403，调节杆403的下方连接切割刀404。调节杆403的长度根据被切割金属硬管5的直径大小进行替换，保证切割刀404到金属钢管5顶端的距离在气缸的工作量程之内。本申请中可以设置多种不同规格的调节杆，根据调换调节杆403的型号获取不同的长度规格，进而改变切割刀404高度。具体切割刀的类型也可以根据金属硬管的材质选择适于切割的切割刀，或者控制气缸给出不同切割力进行适应性调整。切割刀404的刀尖正对金属硬管5的最高点。所述切割刀可以使用普通车床上的切槽刀，具体型号为：MGEHR1212-2，该切割刀最大的进给量是10毫米，能够保证切割完成。

内层套装机构包括：内齿轮105、内连接环104、连接长架206、螺纹盘205、连接短架204、小连接环114；

外层套装机构包括：外齿轮110、外连接环111、前套管301、中套管302、后套管303、导向架203、大连接环115。里外两层相对旋转运动的起始时间不同，在转动过程中外层套装机构和内层套装机构的旋转角速度相同。

本发明切割机主要是针对于薄壁金属硬管进行切割的，薄壁的意思是壁厚与外径之比不大于6％，本切割机能够切割金属硬管的直径范围是90mm-165mm,所对应的金属硬管的壁厚范围是1.2-8mm。

本发明金属硬管旋转切割机的工作过程是：

旋松卡扣螺栓120打开卡扣支架116和卡扣盖板119，将需要被切割的金属硬管5从后支撑架112一端插入，金属硬管5套在扩张装置2的外面，保证金属硬管5的前端面与外连接环111凸台小径端面(外连接环小直径部分的前端面)重合后，将后支撑轴117放入卡扣盖板119和卡扣支架116的半圆凹槽内，旋紧卡扣螺栓120使卡扣盖板119贴合卡扣支架116从而卡紧固定后支撑轴117。

四个扩张装置从前到后依次同轴心排列，第一扩张装置与外连接环111焊接相连，第四扩张装置与大连接环115焊接相连，第二扩张装置和第三扩张装置位于整个切割机的中间位置，且二者之间的中间位置的正上方为切割刀404。

启动先行电机107进行顺时针旋转，先行电机107通过相应的主动齿轮与内齿轮105啮合转动，此时后行电机109保持固定状态不启动，使得外齿轮110保持固定不旋转。旋转的内齿轮105带动固连的内连接环104一起转动，旋转的内连接环104通过连接短架204带动第一扩张装置中的螺纹盘205转动，四个扩张装置之间用连接架相连实现同角速度转动，第四扩张装置的螺纹盘205通过相应的连接短架204连接到小连接环114上，小连接环114通过小轴承113和固定于卡扣支架及卡扣盖板上的后支撑轴117实现相对旋转。至此实现了由先行电机107控制的内层套装机构的旋转运动。

外齿轮110、连接环111、导向架203和后套管303相互串联组成外层套装机构，能够实现相同角速度转动，后行电机109控制整个外层套装机构的旋转，且能够实现以上零部件具有相同的角速度。由于一开始后行电机109的锁定，导致整个外层套装机构固定。螺纹杆202与螺纹盘205有螺纹凸台和凹槽相互啮合，先行电机107的顺时针旋转运动传递给螺纹盘205后，由于螺纹杆202被固定的导向架203限制了旋转运动，螺纹杆202开始在螺纹盘205的螺纹啮合作用下向外沿伸展且四个螺纹杆202的向外延伸距离相同，螺纹杆202和螺纹盘205之间的螺纹凸台和凹槽相互配合，而且螺纹盘205的螺旋线是变直径的，当二者发生相对旋转时，螺纹杆202就会被迫相对螺纹盘205产生相对直线移动的趋势。由于内层套装机构的旋转，导致四个扩张装置中的16个螺纹杆202同时向外延伸，当螺纹杆202顶端的支撑顶盖201触碰到金属硬管5的内壁时，实现了切割机对被切割金属硬管5的扩张固定工作，且扩张夹持力在圆周方向上对称分布，不会对金属硬管5造成受力变形。

夹持工作完成后启动后行电机109，后行电机109驱动整个外层套装机构旋转运动，后行电机109顺时针旋转速度的大小的确定，要保证外层套装机构和内层套装机构的旋转角速度相同，即在设计时，外齿轮110的齿数与内齿轮105的齿数之比为2：1，后行电机109传递的主动齿轮与先行电机107传递的主动齿轮的齿数之比为2：1。当需要金属硬管和切割机整体旋转时，只需保证先行电机107和后行电机109的旋转速度相同，就能够实现内层套装机构和外层套装机构的同速转动，当二者同速转动时，螺纹杆202不会再向外延伸。至此实现了切割机在扩张夹持金属硬管良好的情况下整体的旋转。

切割机带动被切金属硬管5顺时针旋转，气缸402的调节杆带动切割刀404开始下压，当切割刀404接触金属硬管5的外壁时，气缸402的下压速度降低，由于金属硬管5的自转和切割刀404的进给运动共同作用，导致金属硬管5被切割。当金属硬管5完全被切断时，先行电机107和后行电机109逐渐减速直至停止，后行电机109停止后锁死保证外层套装机构固定。先行电机107开始逆时针旋转并带动螺纹盘205旋转，由于固定的导向架203限制了螺纹杆202的周向旋转运动，螺纹杆202在螺纹盘205螺纹凸台和凹槽的啮合作用下内向收缩(和前面的向外延伸是两个相反的动作，可以认为是逆过程)，支撑顶盖201与金属硬管5的内壁分离，扩张装置不再扩张夹持金属硬管5。至此，切割机对金属硬管的切割和夹装分离工作完成。

旋松卡扣螺栓120使卡扣支架116和卡扣盖板119分离，将后支撑轴117从半圆凹槽中取出后，取出切割完成的金属硬管5。至此，整个金属硬管切割工作完成。

上述工作中的顺时针或逆时针转动，对应于螺纹盘上螺旋线的方向，图9为右旋螺纹的螺纹盘，右旋螺纹指从螺纹盘的背面看顺时针旋转时旋入的螺纹，从螺纹方向来说是沿向右上升的螺旋线形成的螺纹。先行电机107顺时针旋转时，螺纹盘205也顺时针旋转，则螺纹杆202向外扩张。

本发明中气缸的调节杆由气缸控制，气缸的启停和进给量的多少可以由人控制。上述的电机均为步进电机，给定步进角便能控制电机旋转的速度和角度/圈数。

本发明的创新点着重强调通过内外层套装机构不同工序下的相对旋转角度/速度不同，而实现螺纹杆202的伸缩，达到对金属硬管内部支撑固定的目的，螺纹杆的内部扩张夹持和金属硬管自转的实现方式，实现金属硬管的旋转切割。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，包括支撑装置、套管装置、切割装置及至少四个扩张装置；其特征在于，多个扩张装置同轴线依次通过连接架连接布置，位于两头的扩张装置连接支撑装置，相邻两个扩张装置之间套接套管装置的套管，在相邻两个扩张装置之间设置切割装置，未设置切割装置的两个扩张装置之间的距离大于设有有切割装置的两个扩张装置之间的距离；在扩张装置外套接待切割金属硬管；

每个扩张装置均包括导向架、多个螺纹杆、支撑顶盖、螺纹盘，所述导向架的外形为圆形桶，在周向上均匀开有多个通槽；所述螺纹杆的一端为光滑杆，另一端具有连续多个凹槽，多个凹槽沿螺纹杆长度方向依次同侧设置；螺纹杆的光滑杆部分的形状与导向架上通槽的形状尺寸相配合，螺纹杆的光滑杆部分能在导向架通槽内顺利滑动；螺纹杆的光滑杆部分穿出导向架的通槽后连接支撑顶盖；支撑顶盖的上表面为向外突出的圆弧型状，圆弧的曲率半径与被切割金属硬管的曲率半径一致，

所述螺纹盘为圆环形状，在内外径之间的盘面的背面设有螺旋线形凸起结构，螺旋线形凸起结构为一个直径变化的螺旋线，螺纹杆的有凹槽的部分与螺纹盘的背面螺旋线形凸起结构相配合，螺旋线形凸起结构的螺距与螺纹杆上的凹槽间距大小一致，螺旋线形凸起结构的凸出部分恰好能卡在螺纹杆的相应凹槽内；

所述支撑装置包括前支撑架、前支撑轴、内连接环、外连接环、先行电机、后行电机、后支撑架、大连接环、大轴承、小连接环、小轴承、后支撑轴，

前支撑架通过地脚螺栓固定在地面上，前支撑架的上部固定前支撑轴，前支撑轴和前支撑架之间为过盈配合不会出现相对转动；

前支撑轴的后端外圈上套装内轴承，支撑轴与内轴承的内圈为过盈配合；内轴承的外圈被内连接环的内圈套住，内连接环的前端外圈被内齿轮的内圈套住，内连接环和内齿轮为过盈连接；内连接环的后端外圈被外轴承的内圈套住，外轴承的外圈被外连接环的前端凸台内圈套住，外连接环的前端凸台外圈的前部被外齿轮套住，且外连接环与外齿轮之间为过盈配合；

所述外连接环为凸台结构，前端直径小后端直径大，包括大直径部分和小直径部分，小直径部分的内圈套在外轴承的外圈上；外连接环的大圆柱内外径的大小与导向架的内外径大小一致，

内齿轮的前端面与内连接环的前端面共面，外轴承的前端面与内齿轮的后端面之间留有间隙；外轴承的前端面、外连接环的小直径部分的前端面、外齿轮的前端面三个平面处于同一平面；

前支撑架的后侧用螺栓固定电机托架，电机托架的上面分别放置先行电机和后行电机，先行电机通过一个主动齿轮与内齿轮啮合，后行电机通过另一个主动齿轮与外齿轮啮合；

后支撑架通过地脚螺栓固定在地面上，后支撑架的上部支撑连接卡扣支架，卡扣支架和卡扣盖板之间夹装后支撑轴，卡扣支架和卡扣盖板之间为活动夹紧连接；

大连接环为凸台结构前大后小，形状与外连接环形状相同，大连接环的小直径部分内部套装大轴承，大轴承的内圈套装小连接环，小连接环的内部套装小轴承，小轴承的内部套装后支撑轴的前端，后支撑轴的后端被卡扣盖板及卡扣支架卡紧固定；后支撑轴和小连接环之间能相对转动；小连接环与内连接环的形状尺寸一致，二者均与相邻的扩张装置的螺纹盘连接；外连接环与大连接环、导向架的外径相同，外连接环与大连接环均与相邻的扩张装置的导向架焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，所述导向架上的通槽形状为长方形，螺纹杆为与通槽配合的长方形。

3.根据权利要求1所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，相邻两个扩张装置的螺纹盘的前端面通过螺栓与一组连接长架或一组连接短架连接在一起，每组连接长架或连接短架中均具有多个连接架，多个连接架沿螺纹盘周向均匀布置，且每个连接架的安装位置均与螺纹杆不干涉。

4.根据权利要求3所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，连接长架或连接短架中的一个连接架的两端向内弯折90度，弯折部分设有安装孔，用于与相应的螺纹盘固定，连接架处于两个螺纹杆之间的位置，两个相邻的螺纹杆之间布置两个连接架。

5.根据权利要求1所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，套管装置包括多个长度不等的套管，每个套管的外径均与导向架的外径大小一致，且套管的内径大于螺纹盘的外径，套管的两端分别焊接在相邻的两个扩张装置的导向架之间。

6.根据权利要求1所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，所述切割装置包括切割支架、气缸、连接板、调节杆、切割刀，切割支架通过地脚螺栓固定在地面上，连接板置于切割支架的横梁中间位置，连接板的下方连接气缸，气缸伸缩杆的下方连接调节杆，调节杆的下方连接切割刀。

7.根据权利要求1所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，所述内连接环与外连接环的形状相同，整体尺寸小于外连接环，内连接环的小直径部分外部套接内齿轮，内连接环的大直径部分嵌套在外轴承的内圈里。

8.根据权利要求1所述的卡盘扩张式金属硬管旋转切割机，其特征在于，卡扣支架和卡扣盖板之间通过卡扣销轴实现相对转动，与卡扣销轴对称一侧设置有卡扣螺栓，卡扣螺栓上部设有轴向凸台端面，下部为螺纹，卡扣螺栓穿过卡扣盖板通过轴向的凸台端面接触进行压紧，并和卡扣支架通过螺纹连接，卡扣盖板与卡扣螺栓连接的位置不设置螺纹。

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