CN113245705A - 钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机及切割方法，属于钢型材加工技术领域，包括支座、第一切割机构以及第二切割机构；支座设于平台上，支座设有供待加工件穿过的导向孔；第一切割机构包括连接于离子电源上的割枪和回转机构；第二切割机构滑动连接于平台上，第二切割机构包括连接于激光电源上的切割头以及连接于切割头并带动切割头移动的直线驱动组件。本发明提供了一种钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，通过设置切割头对待加工件进行预切割并形成切口，然后等离子电源的割枪从切口处进行环向切割，避免了割枪穿孔导致切口缺陷。

Description

钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机及切割方法

技术领域

本发明属于钢型材加工技术领域，具体地说是一种钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机及切割方法。

背景技术

等离子切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属部分或局部熔化(和蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。由于加工效率高且成本低被广泛应用，但是等离子电源在起始阶段需要在待加工件表面先进行穿孔作业，穿孔直径在8mm左右，而且表面较粗糙，对加工表面有较大影响。在切断型材的时候，对断口的断面质量和尺寸影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，解决了等离子电源割枪在切断型材时对断口表面质量影响较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，包括：

支座，设于平台上，所述支座上设有供待加工件穿过的导向孔；

第一切割机构，所述第一切割机构包括连接于等离子电源上的割枪和回转机构，所述回转机构的固定端连接于所述支座的一侧，所述回转机构的内孔与所述导向孔同轴设置，所述割枪连接于所述回转机构的活动端，所述回转机构驱动所述割枪绕所述回转机构中心转动；

第二切割机构，所述第二切割机构滑动连接于所述平台上，所述第二切割机构包括连接于激光电源上的切割头以及连接于所述切割头并带动所述切割头移动的直线驱动组件，所述直线驱动组件设于所述第一切割机构的旁侧，所述直线驱动组件的行进方向与所述导向孔的轴线垂直，所述直线驱动组件带动所述切割头靠近待加工件；

所述切割头首先对待加工件进行预加工并形成切口，所述回转机构带动所述割枪转动预定角度并对切口二次切割。

在一种可能的实现方式中，所述导向孔内安装有间隔设置相互配合的上导向滚轮和下导向滚轮以及间隔设置相互配合的左导向滚轮和右导向滚轮，所述上导向滚轮、所述下导向滚轮、左导向滚轮以及右导向滚轮依次连接有用于调节间隔距离的位置调节组件。

在一种可能的实现方式中，所述支座一侧连接有对心模块，所述对心模块包括连接于所述支座一侧的第一定位块以及滑动连接于所述第一定位块上第一滑块，所述回转机构的固定端连接于所述第一滑块上，所述第一定位块和所述第一滑块均设有用于待加工件通过的第一孔和第二孔。

在一种可能的实现方式中，所述回转机构连接有距离调整模块，所述距离调整模块包括水平运动的第一直线模组和竖直运动的第二直线模组，所述割枪连接于所述第二直线模组的活动端。

在一种可能的实现方式中，所述直线驱动组件包括丝杆、与丝杆配合的丝母以及连接于丝母上的安装块，所述切割头位于所述安装块上。

在一种可能的实现方式中，所述安装块的顶面为45°的倾斜面，所述倾斜面靠近待加工件的一端低于所述倾斜面的另一端，所述切割头位于所述倾斜面上。

在一种可能的实现方式中，所述切割头与所述倾斜面之间还设有移动组件，所述移动组件用于驱动所述激光电源沿所述倾斜面移动。

在一种可能的实现方式中，所述支座底部连接有位置调整组件，所述位置调整组件连接于所述平台上，所述位置调整组件包括连接于所述平台上的第二定位块以及滑动连接于所述第二定位块上且连接于所述支座底部的第二滑块，所述位置调整组件带动所述支座沿所述导向孔径向移动。

在一种可能的实现方式中，所述支座上还设有用于遮挡切割弧光的保护罩以及连接于吸尘器的吸尘管。

本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的有益效果在于：激光电源的切割头在直线驱动组件的带动下靠近待加工件并进行切口加工，回转机构带动等离子电源的割枪转动至预先加工好的切口并开始切割，同时回转机构带动割枪转动一周完成待加工件的环向切割。通过设置切割头对待加工件进行预切割并形成切口，然后等离子电源的割枪从切口处进行环向切割，避免了割枪穿孔导致切口缺陷。

本发明的另一种目的在于提供一种切割方法，包括以下步骤：

将待加工件连续进给并穿过支座的导向孔，调整支座上的对心模块，使回转机构与待加工件同轴设置，启动直线驱动组件及移动组件，带动切割头靠近待加工件，到达指定位置后切割头对待加工件进行切口，切口完成后切割头远离待加工件，然后调整第一直线模组、第二直线模组以及回转机构使割枪以合适距离对准切口位置，割枪开始切割同时回转机构带动割枪转动一周完成切割，割枪远离待加工件并进入到下一个切割过程。

本发明提供的环切方法，与现有技术相比，调整对心模块使回转机构与待加工件同心，同时启动直线驱动组件和移动组件，带动切割头靠近待加工件并到达指定位置，切割头对待加工件进行切割形成切口，调整第一直线模组、第二直线模组以及回转机构使得割枪对准切口，启动割枪进行切割，回转机构转动一圈实现了对待加工件的环向切断。通过切割头实现对待加工件的预切口，然后再由回转机构带动割枪从切口处开始环切，避免了割枪穿孔时造成的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的正视图；

图2为本发明实施例提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的侧视图。

其中，图中各附图标记：

100、支座；110、导向孔；111、上导向滚轮；112、下导向滚轮；200、第一切割机构；210、割枪；220、回转机构；300、第二切割机构；310、切割头；320、直线驱动组件；321、丝杆；322、丝母；323、安装块；3231、倾斜面；400、对心模块；410、第一定位块；420、第一滑块；500、距离调整模块；510、第一直线模组；520、第二直线模组；600、移动组件；700、位置调整组件；710、第二定位块；720、第二滑块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2，现对本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机进行说明。钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，包括支座100、第一切割机构200以及第二切割机构300；支座100设于平台上，支座100上设有供待加工件穿过的导向孔110；第一切割机构200包括连接于等离子电源上的割枪210和回转机构220，回转机构220的固定端连接于支座100的一侧，回转机构220的内孔与导向孔110同轴设置，割枪210连接于回转机构220的活动端，回转机构220驱动割枪210绕回转机构300中心转动；第二切割机构300滑动连接于平台上，第二切割机构300包括连接于激光电源上的切割头310以及连接于切割头310并带动切割头310移动的直线驱动组件320，直线驱动组件320设于第一切割机构200的旁侧，直线驱动组件320的行进方向与导向孔110的轴线垂直，直线驱动组件320带动切割头310靠近待加工件；切割头310首先对待加工件进行预加工并形成切口，回转机构220带动割枪210转动预设角度并对切口二次切割。

本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，和现有技术相比，激光电源的切割头310在直线驱动组件320的带动下靠近待加工件并进行切口加工，回转机构220带动等离子电源的割枪210转动至预先加工好的切口并开始切割，同时回转机构220带动割枪210转动一周完成待加工件的环向切割。通过设置切割头310对待加工件进行预切割并形成切口，然后等离子电源的割枪210从切口处进行环向切割，避免了割枪210穿孔导致切口缺陷。

本实施例中，回转机构220为回转驱动，通常由蜗杆、回转支承、壳体、马达等部件构成。由于核心部件采用回转支承，因此可以同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩。其形式很多，但结构组成基本大同小异。

本实施例中，实现了型材从加工成型后直接进行切断和预制加工，实现了在线跟踪连续生产，极大提高了生产效率。常规的生产手段是锯片进行切割耗费大量的锯片，随着型材本身硬度的提高，导致切割成本越来越高，锯片耗用量越来越大，甚至还会出现切不动的情况，造成了资源的巨大浪费。而等离子切割具有耗能小，切割过程与型材硬度无关，再硬的型材也可以轻松切割，可以节省大量的锯片，可以使型材生产厂家直接在线连续生产客户定制的产品，极大节省了资源。平台底部连接有直线导轨，并有驱动机构带动平台前进或后退，型材在连续进给的同时平台随型材进给速度同步前进并进行型材的切割，实现了型材生产和型材切割的不间断流水作业。当一定长度的型材切割完成后，驱动机构带动平台迅速后退，通过测定后续型材的长度，到达指定位置后与型材进给速度保持同步，实现对下一个型材进行切割。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，导向孔110内安装有间隔设置相互配合的上导向滚轮111和下导向滚轮112以及间隔设置相互配合的左导向滚轮和右导向滚轮，上导向滚轮111、下导向滚轮112、左导向滚轮以及右导向滚轮依次连接有用于调节间隔距离的位置调节组件。

本实施例中，待加工件通常为钢管或各种钢型材，从生产线上成型冷却后直接进入支座100中，保证了生产连续不间断，节省了转运时间和人力物力。待加工件依靠成型机动力进入到支座100的导向孔110内，导向孔110内设置有上下间隔设置的上导向滚轮111和下导向滚轮112以及左右间隔设置的左导向滚轮和右导向滚轮，通过调整各个导向滚轮的高度及左右距离，保证了待加工件始终处于水平状态且顺直，便于第一切割机构200和第二切割机构300进行更好的定位加工。调节组件为丝杆螺母结构，丝杆转动带动丝母直线移动，丝母固定连接于安装滚轮的连接块中，丝杆通过电机驱动，改变电机旋转方向，进行滚轮位置的调节。

作为另一种实施例，支座100中设置多组间隔设置的上导向滚轮111和下导向滚轮112以及多组间隔设置相互配合的左导向滚轮和右导向滚轮，可以更好的保证待加工件的行进方向。

作为另一种实施例，割枪210远离支座100的一侧设有导向支座，导向支座开设有导向孔110，导向孔110内设置有上下间隔设置的上导向滚轮111和下导向滚轮112以及左右间隔设置的左导向滚轮和右导向滚轮，通过调整各个导向滚轮的高度及左右距离，保证了待加工件始终处于水平状态且顺直。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，支座100一侧连接有对心模块400，对心模块400包括连接于支座100一侧的第一定位块410以及滑动连接于第一定位块410上第一滑块420，回转机构220的固定端连接于第一滑块420上，第一定位块410和第一滑块420均设有供待加工件通过的第一孔和第二孔。

本实施例中，由于待加工件尺寸多种多样，通常需要经常调经上导向滚轮111、下导向滚轮112以及左导向滚轮、右导向滚轮之间的位置来适应待加工件的尺寸，此时还需要精确保证待加工件处于成型机的底线，调节起来比较困难，增加调节难度，增加对心模块400后，只需要调整了待加工件的左导向滚轮和右导向滚轮之间位置对称即可，而上导向滚轮111和下导向滚轮112之间的位置只要粗略调整就可以，最后通过对心模块400来调整回转机构220的位置，使得回转机构220与待加工件同轴。对心模块400包括固定连接于支座100上的第一定位块410和与之配合的第一滑块420，第一滑块420上连接有丝母，设置与丝母配合的丝杆，使用电机带动丝杆转动，通过改变电机旋转方向实现第一滑块420带动回转机构220上下移动。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，回转机构220连接有距离调整模块500，距离调整模块500包括水平运动的第一直线模组510和竖直运动的第二直线模组520，割枪210连接于第二直线模组520的活动端。

本实施例中，回转机构220连接有第一直线模组510和第二直线模组520，分别调整割枪210的水平和竖直方向的位置，使割枪210位置调整更灵活。最终使得割枪210的对准切口并指向回转机构220的中心位置，同时在切割异形型材中，随时调整第二直线模组520的位置。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，直线驱动组件320包括丝杆321、与丝杆321配合的丝母322以及连接于丝母322上的安装块323，切割头310位于安装块323上。

本实施例中，切割头310随安装块323移动，丝杆321转动实现丝母322的移动进而带动安装块323和切割头310移动，实现了切割头310靠近待加工件并对待加工件进行切口。

作为另一种实现方式，电动推杆、气缸、液压缸的活动端连接切割头310并带动切割头310靠近待加工件实现对待加工件的切割。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，安装块323的顶面为45°的倾斜面3231，倾斜面3231靠近待加工件的一端低于倾斜面3231的另一端，切割头310位于倾斜面3231上。

本实施例中，安装块323具有45°的斜面，切割头310连接于斜面上。待加工件通常为焊接而成，焊接时将待加工件进行加热，局部温度非常高，焊接完成后需要进行水冷保证冷却速度用以生产效率。激光切割怕遇到水，水会导致激光束无法聚光，影响切割质量和效率。然而在进行矩形方管的切割中，由于矩形方管通过水冷却，矩形方管外表的水容易烘干，但是内表面的水却无法及时去除。水通常会往低处流，所以在矩形钢管的直角处存水很少，经过传送和震动，矩形方管的上部一侧直角处的水经过震动已经流下去，此处较为干燥，适合激光切割。安装块323的45°斜面上安装切割头310，调整切割头310在斜面的高度，使切割头310对准矩形方管的圆角处进行切割，保证了切口的质量。

作为另一种实施例，型材的顶面存水也较少，圆管，矩形钢管等顶面经过传送和震动，内部顶面存水也较少，适合切割头310进行切口作业。将切割头310和割枪210同时安装于第二直线模组520上且水平间隔排列，首先调节第一直线模组510使得切割头310位于待加工件的上部，调整第二直线模组520将切割头310靠近待加工件进行加工切口，完成后移动割枪210到切口位置开始切割，同时回转机构220转动，实现了待加工件的环向切断。在切割不规则外形的待加工件时，通过调整第二直线模组520使割枪210距待加工件表面始终位于合适距离。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，切割头310与倾斜面3231之间还设有移动组件600，移动组件600用于驱动割枪沿倾斜面3231移动。

本实施例中，移动组件600可以为电机驱动丝杆321旋转带动丝母322移动，电动推杆、气缸以及液压缸活动端带动切割头310沿倾斜面3231移动，使得切割头310到达合适的高度。由于切割不同尺寸的待加工件，所以需要将切割头310的高度进行调节。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，支座100底部连接有位置调整组件700，位置调整组件700连接于平台上，位置调整组件700包括连接于平台上的第二定位块710以及滑动连接于第二定位块710上且连接于支座100底部的第二滑块720，位置调整组件700带动支座100沿导向孔110径向移动。

本实施例中，调整支座100的横向位置，是为了支座100的导向孔110与待加工件的传送方向保持一致，使待加工件以自然状态进入到导向孔110内，不承受外部的作用力。第二滑块720与底座连接，当第支座100的横向位置时，支座100远离切割头310的一侧转动连接有丝杆321，丝母322固定在平台上，通过电机带动丝杆321转动实现支座100的横向移动，同样的，第二滑块720可以连接有电动推杆、气缸或液压缸来实现支座100的横向移动。

请参阅图1和图2，作为本发明提供的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机的一种具体实施方式，支座100上还设有用于遮挡切割弧光的保护罩以及连接于吸尘器的吸尘管。

本实施例中，支座100远离切割头310的一侧安装挡板，实现对弧光的遮挡，挡板铰接在支座100上并可以实现锁定，工作中，挡板进行有效遮挡；检修或者停机时，转动挡板至一侧位置，方便工作人员进行检修工作。吸尘管设置与割枪210的旁侧位置，随割枪210一起运动，实现了对切割过程中产生的烟气和粉尘的吸纳，有效保证了工作人员的身体健康。

请参阅图1和图2，本发明实施例还提供了一种切割方法，包括以下步骤：将待加工件连续进给并穿过支座100的导向孔110，启动直线驱动组件320及移动组件600，带动切割头310靠近待加工件，到达指定位置后切割头310对待加工件进行切口，切口完成后切割头310远离待加工件，调整支座100上的对心模块400，使回转机构220与待加工件同轴设置，然后调整第一直线模组510、第二直线模组520以及回转机构220使割枪210以合适距离对准切口位置，割枪210开始切割同时回转机构220带动割枪210转动一周完成切割，通过调整第一直线模组510以及第二直线模组520使割枪210远离待加工件并进入到下一个切割过程。

本发明提供的切割方法，与现有技术相比，同时启动直线驱动组件320和移动组件600，带动切割头310靠近待加工件并到达指定位置，切割口对待加工件进行切割形成切口，调整回转机构220与待加工件同心，调整第一直线模组510、第二直线模组520以及回转机构220使得割枪210对准切口，启动割枪210进行切割，回转机构220转动一圈实现了对待加工件的环向切断。通过切割头310实现对待加工件的预切口，然后再由回转机构220带动割枪210从切口处开始环切，避免了割枪210穿孔时造成的缺陷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，包括：

支座，设于平台上，所述支座上设有供待加工件穿过的导向孔；

第一切割机构，所述第一切割机构包括连接于等离子电源上的割枪和回转机构，所述回转机构的固定端连接于所述支座的一侧，所述回转机构的内孔与所述导向孔同轴设置，所述割枪连接于所述回转机构的活动端，所述回转机构驱动所述割枪绕所述回转机构中心转动；

第二切割机构，所述第二切割机构滑动连接于所述平台上，所述第二切割机构包括连接于激光电源上的切割头以及连接于所述切割头并带动所述切割头移动的直线驱动组件，所述直线驱动组件设于所述第一切割机构的旁侧，所述直线驱动组件的行进方向与所述导向孔的轴线垂直，所述直线驱动组件带动所述切割头靠近待加工件；

所述切割头首先对待加工件进行预加工并形成切口，所述回转机构带动所述割枪转动预定角度并对切口二次切割。

2.如权利要求1所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述导向孔内安装有间隔设置相互配合的上导向滚轮和下导向滚轮以及间隔设置相互配合的左导向滚轮和右导向滚轮，所述上导向滚轮、所述下导向滚轮、左导向滚轮以及右导向滚轮依次连接有用于调节间隔距离的位置调节组件。

3.如权利要求1所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述支座一侧连接有对心模块，所述对心模块包括连接于所述支座一侧的第一定位块以及滑动连接于所述第一定位块上第一滑块，所述回转机构的固定端连接于所述第一滑块上，所述第一定位块和所述第一滑块均设有供待加工件通过的第一孔和第二孔。

4.如权利要求1所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述回转机构连接有距离调整模块，所述距离调整模块包括水平运动的第一直线模组和竖直运动的第二直线模组，所述割枪连接于所述第二直线模组的活动端。

5.如权利要求1所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述直线驱动组件包括丝杆、与丝杆配合的丝母以及连接于丝母上的安装块，所述切割头位于所述安装块上。

6.如权利要求5所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述安装块的顶面为45°的倾斜面，所述倾斜面靠近待加工件的一端低于所述倾斜面的另一端，所述切割头位于所述倾斜面上。

7.如权利要求6所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述切割头与所述倾斜面之间还设有移动组件，所述移动组件用于驱动所述切割头沿所述倾斜面移动。

8.如权利要求1所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述支座底部连接有位置调整组件，所述位置调整组件连接于所述平台上，所述位置调整组件包括连接于所述平台上的第二定位块以及滑动连接于所述第二定位块上且连接于所述支座底部的第二滑块，所述位置调整组件带动所述支座沿所述导向孔径向移动。

9.如权利要求1所述的钢管型钢在线跟踪激光等离子复合切割机，其特征在于，所述支座上还设有用于遮挡切割弧光的保护罩以及连接于吸尘器的吸尘管。

10.一种切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待加工件连续进给并穿过支座的导向孔，调整支座上的对心模块，使回转机构与待加工件同轴设置，启动直线驱动组件及移动组件，带动切割头靠近待加工件，到达指定位置后切割头对待加工件进行切口，切口完成后切割头远离待加工件，然后调整第一直线模组、第二直线模组以及回转机构使割枪以合适距离对准切口位置，割枪开始切割同时回转机构带动割枪转动一周完成切割，割枪远离待加工件并进入到下一个切割过程。

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