CN1545440A - 一种切割/铣刀头装置 - Google Patents

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Abstract

一种连接至一切割机/铣床(2)的类型的切割/铣刀头装置(1)，并且其中，切割/铣刀头(1)设计成，在工作时，能在绕一中转轴线(8a)转动一切割端部/铣刀(76)的同时，改变切割端部/铣刀(76)相对该中转轴线(8a)的角度，以及其中，例如一轴向可动的转轴(8)装配有与至少两个嵌齿轮(66)啮合的至少一根齿条(68)，其中，嵌齿轮(66)通过可转动地安装至一转动套筒(10)的至少两根轴(62)连接至它们的相应的、互相平行的下肘杆(60a)和上肘杆(60b)，肘杆(60a，60b)在相对端部处铰接至一平行杆(72)，并且其中，平行杆(72)的下端部铰接至一切割端部保持件(75)，平行杆(72)至肘杆(60a，60b)的铰接连接部与切割端部保持件(75)具有平行的轴线。一第一圆盘/嵌齿轮(74)经一轴(70a)刚性地安装至下肘杆(60a)，在该处轴(70a)构成与平行杆(72)的铰接连接部，以及，一第二圆盘/嵌齿轮(78)在切割端部保持件(75)与平行杆(72)下部的铰接连接部处刚性地安装至切割端部保持件(75)，两圆盘/嵌齿轮借助于一皮带/链条(80)互连，从而切割头(1)设计成切割端部的切割方向总是面向一枢转点(82)。

Description

一种切割/铣刀头装置
技术领域
本发明涉及一种通常使用在多轴线切割机或铣床中的类型的切割/铣刀头，且其中切割端部/铣刀的方向角必需在工作改变。
背景技术
多轴线切割机可以用于许多目的。在本说明书中，多轴线指的是一机床以多于两根的导向轴线来工作。典型的应用为切割金属板和管子形式的金属，或者切割布匹或薄片形式的合成材料。
在所述类型的机床中所使用的切割介质例如可以是乙炔/氧气气体、等离子体、激光或者水，这取决于所要切割的材料。
例如，当将钢板切割成所需的形状并沿着所有或部分的侧边有一焊接凹槽时，重要的是能以适于切割介质的一恒定速度来行进切割端部，还有，当如在板的角部处进行切割的情况中那样、切割方向快速变化时，也要能做到速度恒定。
为了保持相对工件加工边的正确切割角度，切割端部必需转动，以保持其相对切割边的方向。
当使用等离子体作为切割介质以切割10毫米厚的钢板时，通常采用大致为每分钟3米的进给速率。因此，当切割端部到达一角部时，如果保持恒定的切割速度，就需要在十分短的时间内转变切割端部的方向。如果用0.25秒来将切割端部绕一角部转过90°，则可能获得的最小半径将约为8毫米。
根据现有技术的切割头无法如上所述那样快地转向，因而，当使用要求一恒定切削速度以获得一良好的结果的切割介质时，这样的切割头是不适于切割较尖的角部的。因此，当使用根据现有技术的切割头时，在切割端部达到要求形成一尖锐角部的位置时，就必须暂停切割，从而转动切割头，并在新方向上开始切割。
还证实，根据现有技术的切割头对切割过程中所产生的金属切屑或其它的污染物敏感。
在运行方面，如同那些上文所述的情况也可以存在与铣床中。例如，根据现有技术，孔的斜切割要求使用其几何形状形成为在转动铣刀跟随着孔边时与斜面互补的铣刀。通过适用根据本发明的装置，可以借助于例如一圆柱形铣刀来斜切割一边缘。
发明内容
本发明的目的是补救现有技术的缺陷。
根据本发明可实现该目的，在下文的描述和所附权利要求书中给出了本发明的特征。
众所周知的类型的一切割机装配有一种切割头，该切割头设计成能在十分短的时间内改变切割端部的方向。在改变切割头的切割端部的方向的过程中，切割端部是受控制的，以使其保持离切割头的轴线上的一固定点为一恒定距离。
在说明书的详细说明部分中，将参照附图对该切割头的结构和操作进行更加详细的说明。
附图简述
下文描述了示于附图中的一较佳实施例的非限制性例子，在诸附图中：
图1是部分被剖开的一切割头的侧视图；
图2示出图1中的截面I-I；
图3是其中切割头的转轴已相对图1转过90°的侧视图，且其中切割端部所示为处于垂直位置；
图4示出与图3相同的装置，但在该图中，切割端部相对切割头的垂直轴线成一角度；
图5示出了与图2相同的装置，但在该图中，切割端部相对切割头的垂直轴线成一更大的角度；以及
图6示出了一可选择的实施例，其中皮带/链连接被十字头导承所替代。
具体实施方式
在附图中，标号1表示连接至一切割机2的一切割头，并且其中，一工件4放置在切割头1下方的一位置处。
切割头1包括一壳体6，带有一较佳地是穿透的、且轴向可动、可转动地支承的转轴8以及一转动套筒10，该套筒包围转轴8的下端部12并借助于两个滚珠轴承14可转动地支承在壳体6的下端部和轴承壳体16上。一盖子6a封盖壳体6的三个垂直侧面。转轴8设置有一通孔8b，并在其中间和上部具有一圆柱形的外横截面，而在转轴8的下部则具有一矩形的横截面，见图2。除了在轴承附近的一部分之外，转动套筒具有方形的横截面。
转轴8的下中部分装有一刚性安装的凸环18，该凸环经由两推力轴承20转动地连接至一移动盘22。其纵向轴线平行于转轴8的中转轴线8a的至少两个螺母/螺栓单元24沿着环绕中转轴线8a的一节圆对称地分布。螺母/螺栓单元24较佳地是滚珠丝杠类型的，并包括一螺母24a和一螺栓/转轴24b。螺母24a固定至移动盘22，而丝杠螺栓则可转动地支承在壳体6的支承板26a和26b中。
螺栓24b的上端部固定至相应的圆盘/嵌齿轮28，后者由起重电动机30经传动件(未示出)和一皮带/链条32驱动。
围绕转轴8的上中部，且较佳地是以相同的节距，设置多个轴向的细长凹槽/凹腔34，且它们具有半圆形的横截面。在壳体6的支承板26c和26d之间可转动地布置一可转动圆盘36。可转动圆盘36的孔38设有与转轴8的凹槽34相应的半圆形横截面的纵向凹槽/凹腔40。在每一对凹槽34、40中设有至少一个滚珠42。可转动圆盘36在外部装配有一环绕的嵌齿轮44，并由一旋转电机(未示出)经由必要的传动件(未示出)、一皮带/链条46、带有转轴50的至少一个圆盘/嵌齿轮48、以及嵌齿轮52来驱动。转轴(诸转轴)50可转动地支承在壳体6的支承板26c和26d中。
在转动套筒10的两相对侧中的每一个的附近，设有一下肘杆60a和一上肘杆60b，上肘杆60b平行于转轴8的中转轴线8a并在下肘杆60a上方垂直地间隔开。肘杆60a和60b的下端部装有一轴62，该轴可转动支承在转动套筒10中的相应通孔64中，并且它在转动套筒10的内侧上安装至相应的嵌齿轮66。嵌齿轮66啮合一齿条68，该齿条刚性的安装至转轴8下端部12的其相应侧，见图2。
在转动套筒10的上述各相对侧上，一轴70a转动地支承在一平行杆72的中间段中，并固定至下肘杆60a的上端部。一上圆盘/嵌齿轮74设置在该杆的外侧上，并同心且刚性地连接至轴70a。一轴70b以贯穿的方式可转动地支承在平行杆72的上部中，并刚性地安装至上肘杆60b的上端部。
平行杆72从切割头1向下凸伸。在它们的下端部附近，诸平行杆72可转动地连接至一切割端部保持件75，切割头1的切割端部76紧固于该保持件处。切割端部保持件75装配有一下圆盘/嵌齿轮78，该下圆盘/嵌齿轮78布置成在平行杆72的外侧上与切割端部保持件75的转动轴线同心。一皮带/链条80在上圆盘/嵌齿轮74与下圆盘/嵌齿轮78之间运转，且诸圆盘/嵌齿轮72、78的直径和齿数相同。
在图3中，切割端部76所示为处于一垂直位置，且肘杆60a和60b也设置在垂直位置。当要改变切割端部76相对垂直轴线8a的角度时，起重电动机30沿着一第一转动方向开动，从而使转轴8在皮带/链条32、圆盘/嵌齿轮28、螺母/螺栓单元24、移动盘22以及推力轴承20的作用下向上移动。从而刚性地安装在转轴8下端部上的齿条68向上移动，使与之啮合的嵌齿轮66绕它们自身的轴线转动。经各轴62刚性地安装至它们相应的嵌齿轮的下肘杆60a、60b在转动中跟随着嵌齿轮68。在它们共同工作的转动中，下肘杆60a和上肘杆60b将通过可转动地连接至平行杆72的、它们的相应的刚性安装的轴70a、70b，使平行杆72进行一平行移动以到达一新的位置，见图4。
通过肘杆60a的转动，使刚性地安装至轴70a的上圆盘/嵌齿轮74绕其自身的中转轴线转动一相应的角度。该角度转动经由皮带/链条80和下圆盘/嵌齿轮78被传递至可转动地连接至平行杆72的切割端部保持件75，从而使切割端部76发生与肘杆60a、60b相同的角度转动。
切割头1的几何结构使得，通过切割端部保持件75的同步横向移动和转动来实现的切割端部76的角度变化是围绕切割端部的中心线与转轴8的中转轴线8a之间的一交叉点/枢转点82来进行的。在角度变化的过程中，切割端部76与枢转点82的距离保持不变。
通过将工件4放置在相对枢转点82的一合适高度处，则无需侧向移动在一预定高度、诸如工件4表面处的切割端部76的切削线，就可以改变切割端部76的角度。因而即使在切割端部76的角度必需改变时，也无需相对切割方向侧向移动可能质量相当大的工件4。在图5中，切割端部76相对轴线8的角度相比图4所示的角度进一步增加。
当旋转电机(未示出)开动时，转轴8、以及从而切割端部76绕其转轴轴线8a转动，并经皮带/链条46、圆盘(诸圆盘)/嵌齿轮(诸嵌齿轮)48、轴(诸轴)50、嵌齿轮(诸嵌齿轮)52、围绕的嵌齿轮44和可转动的圆盘36经由滚珠42以及转轴8，转动至所要的转动角度。
在绕垂直轴线8a转动的过程中和在相对所述轴线8a、在垂直平面内角度改变的过程中的切割端部76方向将总是面对枢转点82的。
在一可选择的实施例中，见图6，圆盘/齿轮74、78以及皮带/链条80已被铰接至一杆88的一第一杆84和一第二杆86所代替。杆84、86以及杆88的动作与上文所述的皮带/链条80的动作相同。
也可以通过使用其它的传动件、诸如带有相配蜗轮的一蜗杆来实现轴62的转动。
使用根据本发明的切割头1能快速地改变水平和垂直平面中的切割角度，且该改变在一极短的时间内完成，而无需致动很大的惯性力。作为一个例子，即使在以高进给速度下、沿着切割方向相对较快地进行改变的过程中，也可以相对工件保持恒定切割角度。角度的变化是由一预先编程的计算机来控制的。

Claims (6)

1.一种连接至一切割机/铣床(2)的类型的切割/铣刀头装置(1)，并且其中，切割/铣刀头(1)设计成，在工作时，能在绕一中转轴线(8a)转动一切割端部/铣刀(76)的同时，改变切割端部/铣刀(76)相对该中转轴线(8a)的角度，其特征在于，可转动地安装至一转动套筒(10)的至少两根轴(62)连接至它们的相应的、互相平行的下肘杆(60a)和上肘杆(60b)，肘杆(60a，60b)在相对端部处铰接至一平行杆(72)，并且其中，平行杆(72)的下端部铰接至一切割端部保持件(75)，平行杆(72)至肘杆(60a，60b)的铰接连接部与切割端部保持件(75)具有平行的轴线；一第一圆盘/嵌齿轮(74)经一轴(70a)刚性地安装至下肘杆(60a)，在该处轴(70a)构成与平行杆(72)的铰接连接部，以及，一第二圆盘/嵌齿轮(78)在切割端部保持件(75)与平行杆(72)下部的铰接连接部处刚性地安装至切割端部保持件(75)，两圆盘/嵌齿轮借助于一皮带/链条(80)互连，从而切割头(1)设计成切割端部的切割方向总是面向一枢转点(82)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，可转动地安装至一转动套筒(10)的至少两根轴(62)连接至它们的相应的、互相平行的下肘杆(60a)和上肘杆(60b)，肘杆(60a，60b)在相对端部处铰接至一平行杆(72)，并且其中，平行杆(72)的下端部铰接至一切割端部保持件(75)，平行杆(72)至肘杆(60a，60b)的铰接连接部与切割端部保持件(75)具有平行的轴线；一第一杆(84)经一轴(70a)刚性地安装至下肘杆(60a)，在该处轴(70a)构成与平行杆(72)的铰接连接部，以及，一第二杆(86)在切割端部保持件(75)与平行杆(72)下部的铰接连接部处刚性地安装至切割端部保持件(75)，两杆的相对端部借助于一杆(88)以铰节方式互连。
3.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，一轴向可动的转轴(8)装配有与至少两个嵌齿轮(66)啮合的至少一根齿条(68)，其中，嵌齿轮(66)刚性地安装至它们相应的轴(62)。
4.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，形成用于肘杆(60a，60b)的轴(62)的一轴承壳体的转动套筒(10)可绕连接至切割头(1)的壳体(6)的转轴(8)的轴线(8a)转动。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，转轴(8)支承地连接至一移动盘(22)，其中，移动盘(22)连接至平行与转轴(8)的至少一个螺母/螺栓连接组件(24)的螺母件(24a)，以及其中，螺母/螺栓连接组件(24)的螺栓件(24b)可转动地支承在切割头(1)的壳体(6)中。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，转轴(8)装配有相应于一可转动圆盘(36)的孔(38)中的一细长凹腔(40)的至少一个细长凹腔(34)，其中，一滚珠(42)部分地设置在转轴(8)的凹腔(34)中，部分地设置在可转动圆盘(36)的凹腔(40)中。
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