CN112427723A - 一种行星式连续旋转切管装置及切管方法 - Google Patents

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黄菊华
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Abstract

本发明公开了一种行星式连续旋转切管装置,包括管材、空心轴、太阳轮和切割机构,管材设在空心轴内并通过夹具夹持,空心轴通过驱动机构驱动转动,切割机构设置在空心轴外侧,太阳轮安装在空心轴外侧,切割机构包括行星轮、齿圈和偏心刀具,行星轮安装在太阳轮外侧并与太阳轮啮合,偏心刀具安装在行星轮的转轴上并相对于行星轮偏心设置,齿圈固定安装在行星轮的外侧,偏心刀具包括刀头,刀头与管材接触。本发明的目的是提供一种行星式连续旋转切管装置及切管方法,可以连续旋转运动切割管材,且能保证受力均匀,不容易导致断面的扭曲变形。

Description

一种行星式连续旋转切管装置及切管方法
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域,具体涉及一种行星式连续旋转切管装置及切管方法。
背景技术
管材切割是工件与刀具相互作用的过程,即通过切削运动刀具从工件的表面开始切下多余的材料层,形成合格的已加工表面的过程。
切管装备根据管材与切割头相对运动的方式,通常分为以下三类:管子固定不动,切割头自转并直线进给切割的方式(如利用砂轮切管机);管子旋转运动,切割头直线进给的方式(如管子车丝切割机);管子固定不动,切割头做行星式切割运动的方式(如法国AXXAIR行星式切割机和湖北工业大学发明的双刀对称行星式自动切管机)。第一类切管方式主要存在切割断面质量不高,切割精度差,加工效率低的问题,尤其是切割金属管材时,由于受力的不均匀,容易导致断面的扭曲变形,给后续加工带来麻烦;第二类切管方式主要是利用强力切削技术,易使管材变形,切削情况也不理想,同时机床对管件的几何尺寸要求较严格;第三类切管方式又分为手动和自动,对于手动而言,劳动强度大,效率低,对工人要求较高。而对于自动而言,虽然避免了手动的不足,但是由于刀具的自转及进给采用的是电机或者液压马达,无法实现连续的旋转切割,效率降低,同时成本也增加了。
发明内容
根据现有技术的不足,本发明的目的是提供一种行星式连续旋转切管装置及切管方法,可以连续旋转运动切割管材,且能保证受力均匀,不容易导致断面的扭曲变形。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种行星式连续旋转切管装置,包括管材、空心轴、太阳轮和切割机构,所述管材设在所述空心轴内并通过夹具夹持,所述空心轴通过驱动机构驱动转动,所述切割机构设置在所述空心轴外侧,所述太阳轮安装在所述空心轴外侧,所述切割机构包括行星轮、齿圈和偏心刀具,所述行星轮安装在所述太阳轮外侧并与所述太阳轮啮合,所述偏心刀具为盘状结构,所述偏心刀具安装在所述行星轮的转轴上并相对于所述行星轮偏心设置,所述齿圈固定安装在所述行星轮的外侧,所述偏心刀具包括刀头,所述刀头与所述管材接触。
进一步地,所述驱动机构包括驱动电机、第一传动齿轮和第二传动齿轮,所述第一传动齿轮安装在所述驱动电机的输出轴上,所述第二传动齿轮安装在所述空心轴上且与所述第一传动齿轮啮合。
进一步地,所述空心轴为齿轮轴,所述空心轴一端加工成所述第二传动齿轮,另一端安装所述太阳轮。
进一步地,所述太阳轮通过平键安装在所述空心轴外侧。
进一步地,所述行星式连续旋转切管装置还包括底座,所述驱动电机通过支座安装在所述底座上,所述底座上设有支撑座,所述支撑座和所述空心轴的中部活动连接。
进一步地,多个所述行星轮均匀分布在所述太阳轮外侧,每一所述行星轮上安装一个所述偏心刀具。
进一步地,所述行星轮的转轴为T字形,所述转轴上依次套设有第二轴承、行星轮和偏心刀具。
进一步地,所述刀头环绕在所述偏心刀具的侧边。
进一步地,所述行星式连续旋转切管装置还包括盖板,所述盖板固定在齿圈上。
一种行星式连续旋转切管装置的切管方法,包括:
步骤1、将管材向前送出至空心轴中需要的长度后停止送料;
步骤2、夹具夹持管材;
步骤3、驱动机构驱动空心轴转动,空心轴带动太阳轮旋转,太阳轮带动行星轮自转的同时,由于齿圈的作用,行星轮绕太阳轮公转,行星轮带动偏心刀具旋转,使得偏心刀具自传的同时绕管材公转,使得刀头与管材接触从而切削或者挤压管材;
步骤4、管材切断后松开夹具;
步骤5、在偏心刀具远离管材的间隙快速送出切断的管材和送进继续需要切割的管材,夹具夹持管材,进行下一周期的切割。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
1.本发明所述的一种行星式连续旋转切管装置,利用行星式齿轮运动原理,采用偏心刀具的自转和公转,从而实现刀头的切削运动和进给运动,可以连续旋转运动进行切割管材,解决了传统的电机驱动进给所使用电线不能连续旋转的难题。
2.本发明所述的一种行星式连续旋转切管装置,由于利用的是行星式齿轮运动原理,在具体应用时可以设置成对称的两个偏心刀具或者多个均布的偏心刀具进行切割管材,一方面管材切割受力对称均匀,不易变形,另一方面可以提高切割的效率。
3.本发明所述的一种行星式连续旋转切管装置,太阳轮利用空心轴进行固定,并且空心轴的一段加工出第二传动齿轮或者安装第二传动齿轮,在第二传动齿轮的作用下驱使太阳轮旋转,解决了传统实心轴无法通过管材的难题,这样可使刀头距离夹紧位置更近,避免了管材弯曲变形。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明行星轮系示意图。
图3为本发明偏心刀具旋转运动示意。
图4为本发明刀头切割圆偏心展开图。
其中:1、管材;2、空心轴;3、太阳轮;31、平键;4、切割机构;41、行星轮;42、齿圈;43、偏心刀具;431、刀头;44、第二轴承;45、端盖;46、压紧圈;5、驱动机构;51、驱动电机;52、第一传动齿轮;53、第二传动齿轮;54、支座;6、盖板;7、支撑座;71、第一轴承;8、底座;9、夹具;10、偏心轨迹;11、偏心刀具上A点轨迹。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
一种行星式连续旋转切管装置,参照图1所示,包括管材1、空心轴2、太阳轮3和切割机构4,管材1设在空心轴2内并通过夹具9夹持,空心轴2通过驱动机构5驱动转动,切割机构4设置在空心轴2外侧,太阳轮3安装在空心轴2外侧并套设在空心轴2上,切割机构4包括行星轮41、齿圈42和偏心刀具43,行星轮41安装在太阳轮3外侧并与太阳轮3啮合,偏心刀具43为盘状结构,偏心刀具43安装在行星轮41的转轴上并相对于行星轮41偏心设置,使得偏心刀具43的轴线和行星轮41的轴线不在一条线上,齿圈42固定安装在行星轮41的外侧,偏心刀具43包括刀头431,刀头431与管材1接触。
在使用过程中,将需要切割的管材1送入空心轴2内并通过夹具9夹持,空心轴2通过驱动机构5驱动转动,太阳轮3、行星轮41和齿圈42构成行星轮系,空心轴2转动的同时带动太阳轮3旋转,太阳轮3转动的同时带动行星轮41自转,由于齿圈42固定安装在行星轮41的外侧,行星轮41自转的同时会在齿圈42的作用下绕太阳轮3公转,进而使得行星轮41带动偏心刀具43绕太阳轮3公转,同时由于偏心的作用,偏心刀具43向管材1中心进行进给运动,使得刀头431与管材1接触从而切削或者挤压管材1。
本发明利用行星式齿轮运动原理,通过偏心刀具43的自转和公转,从而实现偏心刀具43的切削运动和进给运动,可以连续旋转运动进行切割管材1。传统的切割方法中,采用电机驱动或液压驱动刀具进行切削运动和进给运动,切割完需要收回,再进行下一步的切割,不能进行连续切割,费时费力,降低了效率,本发明可以进行连续旋转切割,大大增加了切割效率。
具体地,本发明实施例中,驱动机构5设置在空心轴2的一端外侧驱动空心轴2转动,切割机构4设置在空心轴2另一端外侧,结构分布合理,使得驱动机构5的运动和切割机构4的运动不会发生干涉从而对偏心刀具43的运动造成影响。
另外,通过设置多个切割机构4,在具体应用时可以设置成对称的两个偏心刀具43或者多个均布的偏心刀具43进行切割管材1,一方面管材1切割受力对称均匀,不易变形,另一方面可以提高切割的效率。具体地,多个行星轮41均匀分布在太阳轮3外侧,每一行星轮上安装一个偏心刀具43。参照图2所示,是两个偏心刀具43对称设在空心轴2外侧时,行星轮系的示意图,行星轮系中,偏心刀具43安装在行星轮41的转轴上并相对于行星轮41偏心设置,O点为管材1的中心位置,O’为行星轮41的中心位置,偏心刀具43在自转和公转的过程中,会进行切削运动和进给运动,从而连续旋转运动进行切割管材1。
参照图1所示,驱动机构5包括驱动电机51、第一传动齿轮52和第二传动齿轮53,第一传动齿轮52安装在驱动电机51的输出轴上,第二传动齿轮53安装在空心轴2上且与第一传动齿轮52啮合。在实施过程中,通过驱动电机51带动第一传动齿轮52转动进而带动第二传动齿轮53转动,从而带动空心轴2转动。
为了进一步方便传动,空心轴2可以制作成齿轮轴,空心轴2一端加工成第二传动齿轮53,另一端安装多个太阳轮3。
本发明中太阳轮3利用空心轴2进行固定,并且空心轴2的一段加工出第二传动齿轮53或者安装第二传动齿轮53,在驱动电机51、第一传动齿轮52和第二传动齿轮53的作用下驱使太阳轮3旋转,解决了传统实心轴无法通过管材1的难题,这样可使偏心刀具43中的刀头431距离夹紧位置更近,避免了管材1弯曲变形。
具体地,太阳轮3通过平键31安装在空心轴2外侧。使得太阳轮3可以随空心轴2的转动而转动,而由于齿圈42是固定不动的,从而实现行星轮41的自转和在绕太阳轮3公转的过程中,发生偏心转动。
行星轮41的转轴为T字形,转轴上依次套设有第二轴承44、行星轮41和偏心刀具43,偏心刀具43为盘状。第二轴承44和行星轮41间、行星轮41和偏心刀具43间可以设置套筒,偏心刀具43外侧可以设置端盖45。
为了将偏心刀具43进行夹紧,防止偏心刀具43在运动过程中发生偏移,偏心刀具43两侧可设置压紧圈46将偏心刀具43进行压紧。
刀头431环绕在偏心刀具43的侧边,使得偏心刀具43在自转和公转的同时,实现偏心刀具43的切削运动和进给运动,从而连续旋转运动进行切割管材1。
行星式连续旋转切管装置还包括底座8,驱动电机51通过支座54安装在底座8上,底座8上设有支撑座7,支撑座7和空心轴2的中部通过第一轴承71活动连接。
行星式连续旋转切管装置还包括盖板6,盖板6固定在齿圈42上,阻挡切屑的飞出。本发明中,齿圈42的截面为L形,盖板6为空心结构,盖板6的外侧通过螺钉固定在齿圈42的侧面。
本发明实施例中,驱动机构5设置在空心轴2的一端外侧驱动空心轴2转动,支撑座7设置在空心轴2的中部外侧起支撑作用,空心轴2的另一端外侧套设有一个太阳轮3,太阳轮3安装在空心轴2上,切割机构4包括行星轮41、齿圈42和偏心刀具43,多个行星轮41安装在太阳轮3外侧并与太阳轮3啮合,每一行星轮41的转轴上安装一个盘状的偏心刀具43,偏心刀具43相对于行星轮41偏心设置,齿圈42固定安装在行星轮41的外侧,齿圈42可以固定在底座8上,偏心刀具43包括刀头431,刀头431与管材1接触,结构分布合理,不同机构间的运动不会相互干扰,可以大大提升管材1的切割精度和切割效率。
一种行星式连续旋转切管装置的切管方法,包括:
步骤1、将管材1向前送出至空心轴2中需要的长度后停止送料;
步骤2、夹具9夹持管材1;
步骤3、驱动机构5驱动空心轴2转动,空心轴2带动太阳轮3旋转,太阳轮3带动行星轮41自转的同时,由于齿圈42的作用,行星轮41绕太阳轮3公转,行星轮41带动偏心刀具43旋转,使得偏心刀具43自传的同时绕管材1公转,使得刀头431与管材1接触从而切削或者挤压管材1;
步骤4、管材1切断后松开夹具9;
步骤5、在偏心刀具43远离管材1的间隙快速送出切断的管材1和送进继续需要切割的管材1,夹具9夹持管材1,进行下一周期的切割。
参照图3,为偏心刀具旋转运动示意图,O’为行星轮41的中心位置,行星轮41的中心位置是可以移动的,O”为偏心刀具43的中心位置,偏心刀具43相对于行星轮41偏心,偏心刀具43在自转和公转的过程中,会进行切削运动和进给运动,从而连续旋转运动进行切割管材1。
参照图4所示,刀头切割圆偏心展开图,在偏心刀具带动刀头对管材1进行切割时,刀头431切割圆偏心转动一圈360度的展开图,刀头431在转动的过程中,不断进行切削运动和进给运动,从而连续旋转运动进行切割管材1。
其中,夹具9可以由两部分夹持组件组成。并且置于空心轴2内部,可以实现管材1夹紧过程中的受力均匀。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种行星式连续旋转切管装置,其特征在于:包括管材、空心轴、太阳轮和切割机构,所述管材设在所述空心轴内并通过夹具夹持,所述空心轴通过驱动机构驱动转动,所述切割机构设置在所述空心轴外侧,所述太阳轮安装在所述空心轴外侧,所述切割机构包括行星轮、齿圈和偏心刀具,所述行星轮安装在所述太阳轮外侧并与所述太阳轮啮合,所述偏心刀具为盘状结构,所述偏心刀具安装在所述行星轮的转轴上并相对于所述行星轮偏心设置,所述齿圈固定安装在所述行星轮的外侧,所述偏心刀具包括刀头,所述刀头与所述管材接触。
2.根据权利要求1所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述驱动机构包括驱动电机、第一传动齿轮和第二传动齿轮,所述第一传动齿轮安装在所述驱动电机的输出轴上,所述第二传动齿轮安装在所述空心轴上且与所述第一传动齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述空心轴为齿轮轴,所述空心轴一端加工成所述第二传动齿轮,另一端安装所述太阳轮。
4.根据权利要求3所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述太阳轮通过平键安装在所述空心轴外侧。
5.根据权利要求2所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述行星式连续旋转切管装置还包括底座,所述驱动电机通过支座安装在所述底座上,所述底座上设有支撑座,所述支撑座和所述空心轴的中部活动连接。
6.根据权利要求1所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:多个所述行星轮均匀分布在所述太阳轮外侧,每一所述行星轮上安装一个所述偏心刀具。
7.根据权利要求1所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述行星轮的转轴为T字形,所述转轴上依次套设有第二轴承、行星轮和偏心刀具。
8.根据权利要求8所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述刀头环绕在所述偏心刀具的侧边。
9.根据权利要求1所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于:所述行星式连续旋转切管装置还包括盖板,所述盖板固定在齿圈上。
10.一种行星式连续旋转切管装置的切管方法,采用权利要求1-9所述的行星式连续旋转切管装置,其特征在于,包括:
步骤1、将管材向前送出至空心轴中需要的长度后停止送料;
步骤2、夹具夹持管材;
步骤3、驱动机构驱动空心轴转动,空心轴带动太阳轮旋转,太阳轮带动行星轮自转的同时,由于齿圈的作用,行星轮绕太阳轮公转,行星轮带动偏心刀具旋转,使得偏心刀具自传的同时绕管材公转,使得刀头与管材接触从而切削或者挤压管材;
步骤4、管材切断后松开夹具;
步骤5、在偏心刀具远离管材的间隙快速送出切断的管材和送进继续需要切割的管材,夹具夹持管材,进行下一周期的切割。
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