CN116038353B - 一种高速激光焊管线的在线旋切下料机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度管件的激光焊管技术领域，旨在提供一种高速激光焊管线的在线旋切下料机构，以方便操作，提高效率。在现有的激光焊管技术中，通常需要使用传统的手动下料机构，其操作复杂，效率低下，且需要停机更换下料机构，严重影响生产效率。针对这些问题，本发明提供了一种解决方案，即在线旋切下料机构。具体来说，本发明的在线旋切下料机构可以在不停机的情况下直接在线完成管件切割的工作，大大提高了生产效率。其操作简单，只需要对机构进行简单的调节即可完成切换工作。整个车削过程和旋切过程可以利用两台伺服电机的转速差来进行精确控制，从而可以确保切割的精度和质量。

Description

一种高速激光焊管线的在线旋切下料机构

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及了一种高速激光焊管线的在线旋切下料机构以及与之匹配的无屑旋切工艺。

背景技术

汽车零部件行业在焊接管件时，通常会采用氩弧焊和激光焊接两种方式，与传统的氩弧焊相比，采用激光焊接可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比，且焊接速度比较快。且由于激光焊接不需真空环境，因此通过透镜及光纤，可以实现远程控制与自动化生产。另外，激光焊接是通过将激光聚焦在焊点位置，单位面积内能产生极大的焊接热量，对于一些难焊材料如钛合金管等有较好的焊接效果，并能对不同性能材料施焊，且焊点较小，不会对焊缝周围材料造成辐射影响，使得激光焊接后的管件表面平整光滑，且具有较高的刚度，但激光焊接的成本比较高昂，所以一般应用在一些对强度、精度、以及表面平整度要求较高的管件加工上，例如钛合金管材的加工。

但在目前的工艺中，加工过程产生的废屑残留在管件表面后会极大影响管件的表面平整度。接下去，我们对整个激光焊接的工艺进行梳理，来排查废屑产生的原因。

传统的激光焊接工序，其步骤如专利号为CN201911144391.3的中国发明专利所示，包括：上料装置，用于输送钢带；钢带对焊装置，设置在上料装置下游，实现钢带对接；成型主机，设置在钢带对焊装置下游，使钢带加工成管状；焊接装置，设置在成型主机下游，对管材进行焊接；打磨装置，设置在焊接装置下游，对管材的焊道进行打磨；管材清洗装置，设置在打磨装置下游，对管材进行清洗；光亮固溶装置，设置在管材清洗装置下游，提升管材的韧性；定径机，设置在光亮固溶装置下游，对管材进行精确定径；抛光机，设置在定径机下游，对管材进行抛光；跟踪锯，设置在抛光机下游，将管材切断。

即上述生产线的工序为：S1：钢带上料；S2：钢带导向，使其避免起翘；S3：管材成型，使钢带呈管状；S4：进料导向，提升管材输送稳定性，保证焊接稳定；S5：管材定径，使得管材调圆固定尺寸；S6：打磨焊道，使得焊道打磨光滑；S7：管材清洗，将管材表面的脏污去除；S8：热处理固溶，提高管材的韧性；S9：管材冷却，降低管材温度；S10：管材整径，使管材更圆；S11：管材抛光；S12：管材切割。

在上述专利所公开的传统激光焊接工艺中，存在着不少问题：

问题一，在焊接之前对焊道进行的水洗处理，仍会使得在焊道中残留、水渍、油污、金属粉末等杂质，这些杂质会在激光焊接过程中在高温作用下分离出氢离子，即出现焊接“氢脆”现象，在焊道位置产生气孔，影响焊接后管件的强度，这就使得在下料切割的过程中，管件强度不够而产生废屑飞溅的状况，飞溅的废屑附着在管件表面凝固影响管件表面的平整度；

问题二，如果直接对管件焊道位置进行焊接，由于激光的焦点很窄且温度很高，使得管件内管壁和外管壁之间会产生较大的瞬时温差，而在焊接过程中，焊道两边会受到挤压力使得焊道两侧对向靠拢，这种瞬时温差使得内外管壁的强度不同，在相同挤压力作用下就会出现形变不同步，在焊道表面形成凸出的褶皱面，影响焊接质量的同时，在切割下料的工序中，凸出的褶皱面受力面积小且旁边没有其他管件位置的支撑，使得它们也会在切割过程中发生飞溅形成废屑；

问题三，由于在激光焊接过程中焊道位置激光温度集中且温升极快，使得焊接之后焊道位置的热量会快速通过热传导方式向空气和管件其他部分传输降温，使得焊道冷却较快，容易产生冷裂现象，发生冷裂现象后，焊缝位置的强度降低，且容易出现碎末，在切割过程中也很容易发生飞溅形成废屑；

问题四，目前传统的切割是采用锯切方式进行，效率降低，会拖慢整个生产线的生产时间，且锯片的锯齿在切割过程中会发生较大磨损，需要经常更换加大生产成本，同时磨损的锯齿在切割过程中切割力不足也会导致废屑的产生，由于激光焊接一般应用于表面平整度较高的管件如钛合金管件的加工，使得旋切刀具在光滑的管件表面很难找准切割定位，容易发生走偏，影响切割质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对传统工艺中存在的一系列问题而提供一种能大幅消除切割工序中产生的废屑的高速激光焊管线的在线旋切下料机构。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高速激光焊管生产线的在线旋切下料机构，包括有安装架，在所述安装架上设置有匀速主轴和变速主轴，所述匀速主轴和变速主轴同心设置，所述变速主轴套设在所述匀速主轴的外部，所述匀速主轴始终匀速转动，所述变速主轴的最大转速要大于所述匀速主轴的转速，所述变速主轴的最小转速要小于所述匀速主轴的转速，在所述变速主轴上设置有固定座，在所述固定座上设置有转轴，在所述转轴上套设有三角刀架，所述三角刀架具有3个支点轴，顶部支点轴套设在所述转轴上，所述三角刀架的底部具有左支点轴和右支点轴，在所述左支点轴上固定着旋切刀具，在所述右支点轴上固定着车削刀具，在所述三角刀架的中心设置有支柱，所述支柱与所述匀速主轴相连，所述左支点轴和右支点轴对称设置在所述支柱的两侧，当变速主轴和匀速主轴之间形成有转速差时，所述车削刀具和所述旋切刀具能绕所述支柱做方向相反的摆动；

在所述匀速主轴的中心形成有中心孔，待切割的管件插接在所述中心孔中，所述车削刀具和所述旋切刀具环绕所述管件设置，先由车削刀具在管件表面切割出线槽，再由旋切刀具伸入线槽将管件切断。

作为本发明的改进，在所述安装架上设置有推进箱体，在所述推进箱体的前部形成有管件出口，在所述推进箱体的后部形成有管件入口，所述管件入口与所述管件出口均与所述中心孔同心设置，所述管件入口的孔径要大于所述中心孔的孔径，所述管件出口的孔径与所述中心孔的孔径相等，在所述管件出口的内壁上固定有卡环，所述卡环与所述管件出口的内壁之间形成有一圈卡槽，所述卡槽的槽底形成有楔形槽，所述推进箱体中设置有轴套，轴套套设在管件外部并夹持住管件，轴套能受驱由所述管件入口朝向所述管件出口移动，在所述轴套的前部形成有楔形块，所述楔形块能卡接在所述楔形槽中。

作为本发明的进一步改进，所述卡环由弹性材料制成，所述轴套的尺寸要大于所述卡槽的槽径，所述轴套能通过过盈配合卡入所述卡槽中，在所述卡环的内圈形成有向内凸出的压紧块，当所述轴套卡入所述卡槽中后，所述压紧块能抵靠在所述管件的外壁上。

作为本发明的优选，在所述安装架上还设置有匀速电机和变速电机，所述匀速电机和变速电机均为伺服电机，所述匀速电机通过同步带驱动所述匀速主轴转动，所述变速电机通过同步带驱动所述变速主轴转动。

作为本发明的进一步优选，在所述推进箱体后部设置有多个定位机构，用于确保管件与所述中心孔同心设置，所述定位机构环绕所述管件等间距设置，所述定位机构包括定位座、螺杆和压块，所述螺杆插接在定位座上，所述压块固定在所述螺杆的端部，在所述压块上形成有压紧轮，所述压紧轮能抵靠在所述管件的外壁上，且所述压紧轮能与管件的外壁之间相对滚动，在所述定位座上形成有刻度表。

作为本发明的具体技术方案，在所述固定座上还设置有刀具保护机构，所述刀具保护机构包括固定杆，所述固定杆通过销钉固定在三角刀架上，在所述固定杆上连接着调节杆，在所述调节杆上套设有弹簧，在所述三角刀架的中心设置有支柱，在所述支柱上套设有保护杆，所述保护杆一端套设在所述支柱上，另一端抵靠在所述管件表面，所述调节杆垂直支撑在所述保护杆的中段。

作为本发明的进一步改进，所述刀具保护机构还包括有第一防撞块和第二防撞块，所述第一防撞块固定在所述变速主轴上，所述第二防撞块固定在所述匀速主轴上，当匀速主轴和变速主轴之间的转速差超过额定最大值时，第一防撞块和第二防撞块能发生碰撞。

本发明还公开了一种高速激光焊管线的无屑下料工艺，包括有如下步骤：

1）、加热清洗工序，是用大功率激光进行加热清洗，即采用相对大功率的激光对焊道位置材料面上的水渍、油污、金属粉末、杂质等利用激光产生的几百度的高温进行燃烧“清洗”，然后利用气枪喷出惰性保护气体将材料面吹干净；

2）、预热工序，利用高功率激光照射焊道位置，使其接近焊接温度，同时能进一步提升焊接位置表面的清洁度，保证焊道无气孔等缺陷；

3）、焊接工序，采用高功率激光对焊道位置进行照射，使得焊道位置的管件发生熔融，同时焊道两侧采用压力机进行对向挤压，使得焊道两侧在熔融状态下结合在一起；

4）、保温工序，保温是因激光高速焊接时，由于焊道位置激光温度集中且温升极快，使得焊接之后焊道位置的热量会快速通过热传导方式向空气和管件其他部分传输降温，使得焊道冷却较快，容易产生冷裂现象，故增加一个保温工序，在焊接后对焊道进行二次升温，同时利用加热机构提升管件其他位置的温度，避免快速的热传导导致焊道位置冷却速度过快，导致冷裂现象的发生；

5）、焊道挤压整平，激光焊接的过程是一个熔焊的过程，焊道两侧会施加对向压力使得它们相互靠拢，在这一过程中，焊道表面会出现高于管面的成形小微焊峰，用耐高温硬质合金挤压在焊道高温位置，在焊道未冷却的状态下挤压平整焊道表面，此时焊道仍处于半固态，不会对耐高温硬质合金产生较大的阻力，可以轻松挤压平整。

6）、无屑旋切下料，将焊接后的管件输送到推进箱体中，并利用压紧块将管件卡紧在匀速主轴的中心孔中，此时管件在保温工序后还有余热，先使得变速主轴的转速低于匀速主轴的转速，利用车削刀具在管件外壁上切割出一圈线槽，随后提升变速主轴的转速，使得变速主轴的转速大于匀速主轴的转速，利用旋切刀具伸入线槽中对管件进行切断。

作为上述工艺的改进，激光焊接工序产生的激光温度要大于激光预热工序的激光温度，激光预热工序产生的激光温度要大于激光保温工序的激光温度，激光保温工序产生的激光温度要大于加热清洗工序的激光温度。

作为上述工艺的进一步改进，所述耐高温硬质合金形成有尖端，所述车削刀具的刀刃呈现为三角锥形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、通过激光高温清洗，一方面可以极大消除水汽引发的焊接“氢脆”现象，防止在焊道中形成气孔而降低焊接强度，另一方面可以防止金属粉末等杂质混入焊道中形成微小颗粒，这两方面都可以在切割工序中大幅消除飞溅废屑的产生，实现无屑切割的效果；

2、增加一个保温工序，在焊接后对焊道进行二次升温，同时利用加热机构提升管件其他位置的温度，避免快速的热传导导致焊道位置冷却速度过快，导致冷裂现象的发生，冷裂后产生的裂纹位置强度较低，在切割过程中也很容易产生飞溅的废屑，由于保温工序尽可能降低了冷裂现象的发生，也就减少了切割过程中废屑产生的量；

3、用耐高温硬质合金挤压在焊道高温位置，在焊道未冷却的状态下挤压平整焊道表面，此时焊道仍处于半固态，不会对耐高温硬质合金产生较大的阻力，可以轻松挤压平整，减少微小焊峰在切割过程中形成废屑的量；

4、先是环绕管件车削切割一定的深度，然后再利用旋切刀具进入切割线进行无屑旋切，整个过程不停机，可以直接在线完成，车削过程和旋切的过程可以利用两台伺服电机的转速差来调节切换，方便快捷，控制精确，且由于减少了旋切量并由线槽对切割方向引导，也大幅减少了废屑的产生量。

附图说明

图1为本发明实施例中在线旋切下料机构的整体结构示意图；

图2为图1中匀速主轴、变速主轴部分的局部结构示意图；

图3为图2的背面角度示意图；

图4为本发明实施例中推进箱体的内部结构剖视图；

图5为本发明实施例中刀具保护机构的局部结构示意图；

图6为图5的立体结构示意图。

附图标记：1、安装架；2、匀速主轴；3、变速主轴；4、匀速电机；5、变速电机；6、同步带；7、固定座；8、转轴；9、三角刀架；10、支柱；11、顶部支点轴；12、左支点轴；13、右支点轴；14、旋切刀具；15、车削刀具；16、中心孔；17、管件；18、固定杆；19、调节杆；20、弹簧；21、保护杆；22、第一防撞块；23、第二防撞块；24、推进箱体；25、管件出口；26、管件入口；27、卡环；28、卡槽；29、楔形槽；30、轴套；31、推进电机；32、楔形块；33、压紧块；34、滚轮；35、定位座；36、螺杆；37、压块；38、压紧轮；39、刻度表。

实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例中公开了一种高速激光焊管线的在线旋切下料机构，包括有安装架1，安装架1为方形的金属框架，在安装架1上设置有匀速主轴2和变速主轴3，匀速主轴2和变速主轴3呈同轴心设置，且变速主轴3整个套设在匀速主轴2的外部。如图1和图2所示，在安装架1上固定着匀速电机4和变速电机5，匀速电机4和变速电机5均为伺服电机，为了节约空间，它们一个设置在安装架1的正面，一个设置在安装架1的背面，在匀速主轴2和变速主轴3的外圈均套设有同步带6，同步带6同时还套设在匀速电机4和变速电机5的电机轴上，由此，可以由匀速电机4和变速电机5通过同步带6分别控制匀速主轴2和变速主轴3转动，在本实施例中，匀速主轴2始终保持一个恒定的转速，而变速主轴3的最大转速要大于匀速主轴2的转速，变速主轴3的最小转速要小于匀速主轴2的转速。

这种设计的目的在于使得匀速主轴2和变速主轴3之间能形成转速差，以便切换刀具，具体来说，如图2所示，在变速主轴3上设置有固定座7，在固定座7上设置有转轴8，在转轴8上套设有三角刀架9，三角刀架9的中心设置有支柱10，三角刀架9具有三个支点轴，分别是顶部支点轴11，底部的左支点轴12和右支点轴13，顶部支点轴11套设在转轴8上，支柱10连接在匀速主轴2上，这样，当匀速主轴2和变速主轴3之间形成转速差时，支柱10与转轴8之间能产生相对转动，使得左支点轴12和右支点轴13能以支柱10为支点，呈杠杆运动，在左支点轴12上固定着旋切刀具14，在右支点轴13上固定着车削刀具15，当匀速主轴2的转速大于变速主轴3时，三角刀架9整体向右摆动，此时支柱10位于转轴8的右边，左支点轴12相对于右支点轴13翘起，右支点轴13向下，在匀速主轴2的中心形成了中心孔16，待切割的管件17插接在该中心孔16中，当右支点轴13向下时，车削刀具15靠近管件17进行车削加工，在管件17的表面车削出一道线槽，我们可以通过匀速电机4和变速电机5这两台伺服电机精确地控制线槽的切割深度，即我们可以通过精确控制匀速主轴2和变速主轴3之间的转速差来控制右支点轴13向下摆动的幅度，从而精确控制车削刀具15向下的切割深度，需要注意的是，在车削加工的过程中，变速主轴3也是出于一个恒定的转速，只不过该转速要低于匀速主轴2的转速。

由于此时变速主轴3处于慢速状态，使得车削的过程并不会产生飞溅的废屑，更进一步的，车削刀具15的尖端成型为三角锥形，这使得加工出的线槽也为三角槽，倾斜的槽面配合车削刀具15可以对废屑进行导向，优选地，我们可以在中心孔16的附近设置向下喷气的气枪，将废屑向下吹走，防止其落到管件17表面。

待车削完成以后，变速电机5提升变速主轴3的转速，使得其转速大于匀速主轴2的转速，此时，左支点轴12带动旋切刀具14向下靠近管件进行切割，旋切刀具14为无锯齿的圆形旋切刀片，在切割过程中不会产生锯齿磨损，此外，旋切刀具14是直接伸入线槽的槽底进行切割直至将管件17切断，线槽可以对旋切刀具14起到导向的作用。

在整个切割过程中，管件17始终处于被夹紧状态不动，管件17是通过夹具被限位在中心孔16的中心。具体的，管件17夹紧的结构如图3和图4所示，在安装架1中设置有推进箱体24，在推进箱体24的前部形成有管件出口25，在推进箱体24的后部形成有管件入口26，管件入口26与管件出口25均与中心孔16同心设置，管件入口26的孔径要大于中心孔16的孔径，管件出口25的孔径与中心孔16的孔径相等，在管件出口25的内壁上固定有卡环27，卡环27与管件出口的内壁之间形成有一圈卡槽28，卡槽28的槽口朝向后部设置，卡槽28的槽底形成有楔形槽29，推进箱体24中设置有轴套30，轴套30套设在管件17的外部并能夹持住管件17，在安装架1上还设置有推进电机31，推进电机31能提供驱动力推动推进箱体24沿导轨前后滑动，在轴套30的前部形成有楔形块32，当推进箱体24带动轴套30向前滑动时，楔形块32能卡接在楔形槽29中，卡环27由弹性材料制成，轴套30的尺寸要大于卡槽28的槽径，轴套30能通过过盈配合卡入卡槽28中，进而使得卡环27向内膨胀，在卡环27的内圈形成有向内凸出的压紧块33，当卡环27向内膨胀的时候，可以推动压紧块33压紧在管件17的外表面，从而将管件17压紧。

上述的结构能很好的防止管件17在切割过程中发生窜动、转动，但是在实际生产的过程中，我们遇到了这种情况：当管件17的前端被切断的一刹那，管件17的前端瞬间变成了自由端，会无规则的向下脱落，脱落的管件17前端碰到工作台面上有概率会反弹回中心孔16中与旋切刀具14、车削刀具15发生碰撞，造成刀具损坏。针对于此，本实施例中还在固定座7上设置了刀具保护机构，在固定座7上还设置有刀具保护机构，如图5和图6所示，该刀具保护机构包括固定杆18，固定杆18通过销钉固定在三角刀架9上，在固定杆18上连接着调节杆19，在调节杆19上套设有弹簧20，在三角刀架9中心的支柱10套设有保护杆21，保护杆21一端套设在支柱10上，另一端抵靠在所述管件17表面，在保护杆21与管件17接触的一端上设置有滚轮34，滚轮34是随着三角刀架9绕管件17转动的，设置滚轮34一方面可以防止划伤管件17表面，另一方面可以在管件17前端被切断的瞬间对其起到夹持防护作用，由此防止其脱落反弹与刀具发生碰撞。调节杆19和弹簧20用于将滚轮34压紧在管件17的表面，即当保护杆21与管件17接触时，管件17可以带动保护杆21朝向调节杆19转动，在这一过程中压缩弹簧20，而弹簧20受压后向保护杆21提供回复力，由此将滚轮34压制在管件17表面。

另外，匀速电机4和变速电机5任意一台发生紧急制动的时候，会导致匀速主轴2和变速主轴3之间的转速差急剧增大，容易造成三角刀架9散架损坏刀具，针对于此，如图5所示，在变速主轴3上设置有第一防撞块22，在匀速主轴2上设置有第二防撞块23，当匀速主轴2和变速主轴3之间的转速差超过额定最大值时，第一防撞块22和第二防撞块23能发生碰撞，从而进行紧急制动来保护三角刀架9。

由于本实施例中的切割加工，管件17是固定在中心不动，由刀具环绕管件17转动进行切割，所以，管件17必须与中心孔16同轴心设置，否则将会造成管件17环向各位置切割深度不一致。针对于此，本实施例中在推进箱体24的后部设置有多个定位机构，这些定位机构环绕管件17等间距设置，定位机构包括定位座35、螺杆36和压块37，螺杆36插接在定位座35上，压块37固定在螺杆36的端部，在压块上形成有压紧轮38，压紧轮38能抵靠在管件17的外壁上，且压紧轮38能与管件17的外壁之间相对滚动，在定位座35上形成有刻度表39，使用时，在径向方向上由外向内旋紧螺杆36，使得各个压紧轮38之间形成的间隙与管件17的外径相等，随后将管件17挤入该间隙，由于管件17与压紧轮38之间是相对滚轮的，所以稍微向管件17施加一定的轴向推力，就可以将管件17挤入该间隙中。各个螺杆36的旋紧幅度可以通过刻度表39控制，使得它们旋紧幅度相等，由此确保同心度。

本实施例中还公开了一种高速激光焊管线的无屑旋切下料工艺，包括有如下步骤：

1）、加热清洗工序，是用6KW激光进行加热清洗，即采用相对大功率的激光对焊道位置材料面上的水渍、油污、金属粉末、杂质等利用激光产生的几百度的高温进行燃烧“清洗”，然后利用气枪喷出惰性保护气体将材料面吹干净；

通过这种激光高温清洗后，一方面可以极大消除水汽而引发的焊接“氢脆”现象，防止在焊道中形成气孔而降低焊接强度，另一方面可以防止金属粉末等杂质混入焊道中形成微小颗粒，这两方面都可以在切割工序中大幅消除飞溅废屑的产生，实现无屑切割的效果。而在加热清洗后向焊道吹送惰性气体可以避免焊道氧化；

2）、预热工序，利用8KW激光照射焊道位置，使其接近焊接温度，同时能进一步提升焊接位置表面的清洁度，保证焊道无气孔等缺陷；

3）、焊接工序，采用12KW激光对焊道位置进行照射，使得焊道位置的管件发生熔融，同时焊道两侧采用压力机进行对向挤压，使得焊道两侧在熔融状态下结合在一起；

4）、保温工序，保温是因激光高速焊接时，由于焊道位置激光温度集中且温升极快，使得焊接之后焊道位置的热量会快速通过热传导方式向空气和管件其他部分传输降温，使得焊道冷却较快，容易产生冷裂现象，故增加一个保温工序，在焊接后对焊道进行二次升温，同时利用加热机构提升管件其他位置的温度，避免快速的热传导导致焊道位置冷却速度过快，导致冷裂现象的发生，冷裂后产生的裂纹位置强度较低，在切割过程中也很容易产生飞溅的废屑，由于保温工序尽可能降低了冷裂现象的发生，也就减少了切割过程中废屑产生的量；

5）、焊道挤压整平，激光焊接的过程是一个熔焊的过程，焊道两侧会施加对向压力使得它们相互靠拢，在这一过程中，焊道表面会出现高于管面的成形小微焊峰，这种小微焊峰凸出于管件的表面，在切割过程中容易产生废屑，为了消除这些小微焊峰，本实施例是用耐高温硬质合金挤压在焊道高温位置，在焊道未冷却的状态下挤压平整焊道表面，此时焊道仍处于半固态，不会对耐高温硬质合金产生较大的阻力，可以轻松挤压平整，为了进一步提升铲平效果，在耐高温硬质合金上形成有尖端；

6）、无屑旋切下料，将焊接后的管件17输送到推进箱体24中，并利用压紧块33将管件17卡紧在匀速主轴2的中心孔16中，此时管件17在保温工序后还有余热，先使得变速主轴3的转速低于匀速主轴2的转速，利用车削刀具在管件外壁上切割出一圈线槽，随后提升变速主轴的转速，使得变速主轴的转速大于匀速主轴的转速，利用旋切刀具伸入线槽中对管件进行切断。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：包括有安装架，在所述安装架上设置有匀速主轴和变速主轴，所述匀速主轴和变速主轴同心设置，所述变速主轴套设在所述匀速主轴的外部，所述匀速主轴始终匀速转动，所述变速主轴的最大转速要大于所述匀速主轴的转速，所述变速主轴的最小转速要小于所述匀速主轴的转速，在所述变速主轴上设置有固定座，在所述固定座上设置有转轴，在所述转轴上套设有三角刀架，所述三角刀架具有3个支点轴，顶部支点轴套设在所述转轴上，所述三角刀架的底部具有左支点轴和右支点轴，在所述左支点轴上固定着旋切刀具，在所述右支点轴上固定着车削刀具，在所述三角刀架的中心设置有支柱，所述支柱与所述匀速主轴相连，所述左支点轴和右支点轴对称设置在所述支柱的两侧，当变速主轴和匀速主轴之间形成有转速差时，所述车削刀具和所述旋切刀具能绕所述支柱做方向相反的摆动；

在所述匀速主轴的中心形成有中心孔，待切割的管件插接在所述中心孔中，所述车削刀具和所述旋切刀具环绕所述管件设置，先由车削刀具在管件表面切割出线槽，再由旋切刀具伸入线槽将管件切断。

2.根据权利要求1所述的高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：在所述安装架上设置有推进箱体，在所述推进箱体的前部形成有管件出口，在所述推进箱体的后部形成有管件入口，所述管件入口与所述管件出口均与所述中心孔同心设置，所述管件入口的孔径要大于所述中心孔的孔径，所述管件出口的孔径与所述中心孔的孔径相等，在所述管件出口的内壁上固定有卡环，所述卡环与所述管件出口的内壁之间形成有一圈卡槽，所述卡槽的槽底形成有楔形槽，所述推进箱体中设置有轴套，轴套套设在管件外部并夹持住管件，轴套能受驱由所述管件入口朝向所述管件出口移动，在所述轴套的前部形成有楔形块，所述楔形块能卡接在所述楔形槽中。

3.根据权利要求2所述的高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：所述卡环由弹性材料制成，所述轴套的尺寸要大于所述卡槽的槽径，所述轴套能通过过盈配合卡入所述卡槽中，在所述卡环的内圈形成有向内凸出的压紧块，当所述轴套卡入所述卡槽中后，所述压紧块能抵靠在所述管件的外壁上。

4.根据权利要求1所述的高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：在所述安装架上还设置有匀速电机和变速电机，所述匀速电机和变速电机均为伺服电机，所述匀速电机通过同步带驱动所述匀速主轴转动，所述变速电机通过同步带驱动所述变速主轴转动。

5.根据权利要求2所述的高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：在所述推进箱体后部设置有多个定位机构，用于确保管件与所述中心孔同心设置，所述定位机构环绕所述管件等间距设置，所述定位机构包括定位座、螺杆和压块，所述螺杆插接在定位座上，所述压块固定在所述螺杆的端部，在所述压块上形成有压紧轮，所述压紧轮能抵靠在所述管件的外壁上，且所述压紧轮能与管件的外壁之间相对滚动，在所述定位座上形成有刻度表。

6.根据权利要求1所述的高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：在所述固定座上还设置有刀具保护机构，所述刀具保护机构包括固定杆，所述固定杆通过销钉固定在三角刀架上，在所述固定杆上连接着调节杆，在所述调节杆上套设有弹簧，在所述三角刀架的中心设置有支柱，在所述支柱上套设有保护杆，所述保护杆一端套设在所述支柱上，另一端抵靠在所述管件表面，所述调节杆垂直支撑在所述保护杆的中段。

7.根据权利要求6所述的高速激光焊管线的在线旋切下料机构，其特征在于：所述刀具保护机构还包括有第一防撞块和第二防撞块，所述第一防撞块固定在所述变速主轴上，所述第二防撞块固定在所述匀速主轴上，当匀速主轴和变速主轴之间的转速差超过额定最大值时，第一防撞块和第二防撞块能发生碰撞。

8.一种高速激光焊管线的无屑下料工艺，包括有如下步骤：

1）、加热清洗工序，是用大功率激光进行加热清洗，即采用相对大功率的激光对焊道位置材料面上的水渍、油污、金属粉末、杂质利用激光产生的几百度的高温进行燃烧“清洗”，然后利用气枪喷出惰性保护气体将材料面吹干净；

2）、预热工序，利用高功率激光照射焊道位置，使其接近焊接温度，同时能进一步提升焊接位置表面的清洁度，保证焊道无气孔缺陷；

3）、焊接工序，采用高功率激光对焊道位置进行照射，使得焊道位置的管件发生熔融，同时焊道两侧采用压力机进行对向挤压，使得焊道两侧在熔融状态下结合在一起；

4）、保温工序，保温是因激光高速焊接时，由于焊道位置激光温度集中且温升极快，使得焊接之后焊道位置的热量会快速通过热传导方式向空气和管件其他部分传输降温，使得焊道冷却较快，容易产生冷裂现象，故增加一个保温工序，在焊接后对焊道进行二次升温，同时利用加热机构提升管件其他位置的温度，避免快速的热传导导致焊道位置冷却速度过快，导致冷裂现象的发生；

5）、焊道挤压整平，激光焊接的过程是一个熔焊的过程，焊道两侧会施加对向压力使得它们相互靠拢，在这一过程中，焊道表面会出现高于管面的成形小微焊峰，用耐高温硬质合金挤压在焊道高温位置，在焊道未冷却的状态下挤压平整焊道表面，此时焊道仍处于半固态，不会对耐高温硬质合金产生较大的阻力，可以轻松挤压平整；

6）、无屑旋切下料，将焊接后的管件输送到推进箱体中，并利用压紧块将管件卡紧在匀速主轴的中心孔中，此时管件在保温工序后还有余热，先使得变速主轴的转速低于匀速主轴的转速，利用车削刀具在管件外壁上切割出一圈线槽，随后提升变速主轴的转速，使得变速主轴的转速大于匀速主轴的转速，利用旋切刀具伸入线槽中对管件进行切断。

9.根据权利要求8所述的高速激光焊管线的无屑下料工艺，其特征在于：焊接工序产生的激光温度要大于预热工序的激光温度，预热工序产生的激光温度要大于保温工序的激光温度，保温工序产生的激光温度要大于加热清洗工序的激光温度。

10.根据权利要求8所述的高速激光焊管线的无屑下料工艺，其特征在于：所述耐高温硬质合金形成有尖端，所述车削刀具的刀刃呈现为三角锥形。

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