CN201380349Y - 用于加工工件圆孔的自动火焰切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，安装在横梁端侧的纵向移动机构由横梁上的滚轮和支承轮架上的轮子支承，横梁中部安装有横向移动机构，横向移动机构与运动主板连接，运动主板上安装有升降机构，与升降机构连接的升降座安装有旋转切割机构，旋转切割机构包括回转工作台、回转驱动机构、三个枪座以及径向位移驱动机构，回转工作台安装在升降座上，回转驱动机构的伺服电机通过齿轮传动副与回转工作台连接，沿圆周等分的三个枪座等径设置在回转工作台上，割枪径向位移驱动机构与三个枪座连接并同时驱动三个枪座等径移动。本实用新型能实现点动调节、自动切割，进行批量生产及流水线输送加工，以满足自动化操作要求。

Description

用于加工工件圆孔的自动火焰切割机

技术领域

本实用新型涉及一种用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，属于金属切割加工技术领域。

背景技术

在火车车轮加工中采用流水线作业，其中一道工序是将火车车轮的内孔粗加工成形。由于流水线各道工序的操作时间节拍控制在90秒之内，而火车车轮毛坯厚度较厚并为实心，采用机加工的方式根本不能保证流水线节拍要求。

目前是通过火焰切割加工火车车轮的内孔，而切割圆孔如采用单枪切割，一方面切割速度慢，另一方面因割枪的位置采用人工对位，不能达到自动控制，故生产效率很低。另外由于人工切割时内孔和外圆同心度误差较大，内孔要放较大的精加工余量，增加了后续工序的加工量，因此无法达到批量生产及流水线输送加工的要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，能实现点动调节、自动切割，进行批量生产及流水线输送加工，满足自动化操作要求。

本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：包括立柱、纵向移动机构、横梁、横向移动机构、运动主板、升降机构和旋转切割机构；安装在横梁端侧的纵向移动机构由安装在横梁上的滚轮和支承轮架上的轮子支承，横梁中部安装有横向移动机构，横向移动机构与运动主板连接，与运动主板连接的滚轮支承在横梁上，运动主板上安装有升降机构，与升降机构连接的升降座安装有旋转切割机构，所述的旋转切割机构包括回转工作台、回转驱动机构、三个枪座以及径向位移驱动机构，回转工作台安装在升降座上，回转驱动机构的伺服电机通过齿轮传动副与回转工作台连接，沿圆周等分的三个枪座等径设置在回转工作台上，径向位移驱动机构与三个枪座连接并驱动三个枪座等径移动。

本实用新型采用上述技术方案后具有以下优点：

1)、本实用新型三个枪座是等径设置在回转工作台上，三把割枪均布并同时切割，因此可在流水线上90秒之内完成圆孔的切割，能进行批量生产及流水线输送加工，本实用新型通过电机自动控制割枪的位置以及圆孔的切割，提高了切割效率。

2)、本实用新型通过割枪径向位移驱动机构驱动三个枪座等径移动，方便调节和设定切割圆直径。

3)、本实用新型除了人工点动对工艺孔外，割枪的升降、直线切割、旋转切割以及孔径调节均可通过程序控制各机构的电机控制，自动化程度高，可实现远程操作。

4)、本实用新型在切割枪旋转、直线切割、切割孔径调节，横向和纵向水平调节均采用伺服电机控制，安全可靠，调试方便，位置精度高，提高了加工质量。

5)、本实用新型采用纵向移动机构和横向移动机构以及升降机构使枪座在三个座标方向均可调节，因此可适应不同形状和尺寸的工件的切割。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是本实用新型纵向移动机构的放大结构示意图。

图4是本实用新型横向移动机构的放大结构示意图。

图5是图1的K-K剖视结构示意图。

图6是本实用新型旋转切割机构的放大结构示意图。

其中：1-立柱，2-纵向移动机构，2-1-支座，2-2-副螺母，2-3-螺母，2-4-螺杆，2-5-伺服电机，3-平台，4-横梁，4-1-滚轮，4-2-支承轮架，5-表座，6-滑环导轨，7-横向移动机构，7-1-伺服电机，7-2-横梁支架，7-3-螺杆座，7-4-螺杆，7-5-螺母，7-6-主板支座，8-运动主板，8-1-滚轮，8-2-导向支架，9-升降机构，9-1-上行程开关，9-2-下行程开关，9-3-传动机构，9-4-电机，9-5-螺杆座，9-6-螺杆，9-7-螺母，9-8-导向轴，9-9-推力轴承，9-10-深沟球轴承，9-11-轴承，10-升降座，11-旋转切割机构，11-1-枪座，11-2-导向座，11-3-螺杆，11-4-回转工作台，11-5-回转伺服电机，11-6-减速器，11-7-立轴，11-8-上锥齿轮副，11-9-连轴，11-10-伺服电机，11-11-齿轮座，11-12-导杆，11-13-螺母，11-14-下锥齿轮副，11-15-齿轮传动副，12-割枪，13-工件，14-流水线。

具体实施方式

见图1～6所示，本实用新型的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，包括立柱1、纵向移动机构2、横梁4、横向移动机构7、运动主板8、升降机构9和旋转切割机构11。

见图1～4所示，本实用新型的立柱1顶部可以安装有平台3，平台3具有导轨，纵向移动机构2通过横梁联接板安装在横梁4端侧，横梁连接板上安装的滚轮4-1支承在平台3的导轨上并能纵向移动，横梁4的下部还安装有支承轮架4-2，通过滚轮4-1和支承轮架4-2对横梁进行导向，横梁4的上部还安装有滑环导轨6，横梁4的下部安装有表座5。见图1～3所示，本实用新型的纵向移动机构包括伺服电机2-5、螺杆2-4、螺母2-3以及支座2-1，伺服电机2-5直接或通过联轴器与螺杆2-4连接，螺杆2-4支承在两支座2-1上，螺母2-3与横梁4固定连接，且螺母2-3旋接在螺杆2-4上，为消除螺纹间隙，横梁4上还连接有副螺母2-2，副螺母2-2也旋接在螺杆2-4上，当伺服电机2-5驱动螺杆2-4旋转时，通过螺母2-3和副螺母2-2带动横梁4沿Y方向即纵向水平移动，而横梁4的纵向移动距离由行程开关控制。

见图1～4所示，本实用新型在横梁4中部安装有横向移动机构7，该横向移动机构7包括伺服电机7-1、横梁支架7-2、螺杆7-4、螺杆座7-3以及螺母7-5和主板支座7-6，伺服电机7-1安装在横梁支架7-2上，伺服电机7-1直接或通过联轴器与螺杆7-4连接，螺杆7-4支承在螺杆座7-3上，固定在主板支座7-6上的螺母7-5旋接在螺杆7-4上，而主板支座7-6连接在运动主板8上，横向移动机构7与运动主板8连接，运动主板8通过与其连接的滚轮8-1支承在横梁4上，当伺服电机7-1通过联轴节驱动螺杆7-4旋转时，通过螺母7-5使主板支座7-6带动运动主板8沿X方向即横向水平移动，运动主板8上的滚轮8-1与横梁4上的导轨配合，对运动主板8导向，通过与横梁4连接的纵向移动机构2和横向移动机构7带动运动主板8在同一平面内进行纵向和横向移动。

见图1、2、5所示，本实用新型的运动主板8上安装有升降机构9，升降座10与升降机构9连接，该升降机构9包括电机9-4、传动机构9-3、螺杆9-6、螺杆座9-5和螺母9-7。电机9-4通过传动机构9-3与螺杆9-6连接，该传动机构9-3采用同步齿形带副，螺杆9-6通过推力轴承9-9和深沟球轴承9-10支承在螺杆座9-5上，以分别承受轴向力和径向力，螺母9-7旋接在螺杆9-6上，螺母9-7通过螺母座与升降座10连接，当电机9-4通过传动机构9-3带动螺杆9-6旋转时，经螺母9-7带动升降座10上下运动，从而带动旋转切割部件作上、下移动，而升降座10高度位置由上行程开关9-1和下行程开关9-2控制。本实用新型运动主板8上具有导向支架8-2，导向支架8-2安装在升降座10上，两导向轴9-8通过两轴承9-11支承在导向支架8-2上，通过两导向轴9-8对升降座10进行导向。

见图1、2和6所示，本实用新型的升降座10安装有旋转切割机构11，旋转切割机构11包括回转工作台11-4、回转驱动机构、三个枪座11-1以及径向位移驱动机构，三个割枪安装在枪座11-1上，回转工作台11-4安装在升降座10上并随升降座10上下移动，而升降座10又随运动主板8纵向和横向移动，使升降座10能沿X、Y、Z方向移动，见图1、2、6所示，本实用新型的回转驱动机构包括回转伺服电机11-5、减速器11-6和齿轮传动副11-15，回转伺服电机11-5经减速器11-6与齿轮传动副11-15连接，从而回转工作台11-4在回转伺服电机11-5驱动下匀速回转。见图1、2所示，本实用新型沿圆周等分的三个枪座11-1等径设置在回转工作台11-4上，割枪的径向位移驱动机构与三个枪座11-1连接并驱动三个枪座11-1等径移动，该径向位移驱动机构包齿轮座11-11、伺服电机11-10、立轴11-7和在水平面呈120°分布的三根螺杆11-3，齿轮座11-11和伺服电机11-10安装在升降座10上，立轴11-7支承在齿轮座11-11上，伺服电机11-10与立轴11-7连接，该伺服电机11-10如竖置安装在升降座10上时，可通过联轴器与立轴11-7连接，而伺服电机11-10横置连接在齿轮座11-11上时，伺服电机11-10与连轴11-9连接，连轴11-9端部的锥齿轮与连接在立轴11-7上的锥齿轮啮合形成上锥齿轮副11-8，将动力传至立轴11-7上，该立轴11-7下端的锥齿轮与三根螺杆11-3端部的锥齿轮啮合形成下锥齿轮副11-14，而固定在三个枪座11-1上的螺母11-13分别旋接在各自的螺杆11-3上，通过立轴11-7下锥齿轮副11-14同时驱动三根螺杆11-3同步转动，螺母11-13再带动三只枪座11-1等径移动。本实用新型为使枪座11-1平稳移动，枪座11-1通过两个直线轴承与两导杆11-12连接，两导杆11-12连接在导向座11-2上，导向座11-2安装在回转工作台11-4上，三只枪座11-1带动三把割枪12作直线运动。

本实用新型工作时，先通过纵向移动机构2和横向移动机构7将运动主板8移至夹紧在流水线14的工件13处，对割枪12的位置进行调试，且调整好后该位置可固定，再通过升降机构9控制割枪12下降到位时，回转驱动机构驱动回转工作台11-4转动使割枪12旋转到位，人工点动控制割枪12对准工件13上的三个工艺孔，该工艺孔已预先在工件圆周方向均布钻好，若该工艺孔位置准确不变，则每批工件13从第二只开始就不必调节。当割枪12对准工件13工艺孔边缘，调整结束，预热氧预热工件13，割枪径向位移驱动机构驱动割枪12从工艺孔边缘沿螺杆轴线方向直线切割至设定切割圆直径，此后回转驱动机构驱动回转工作台11-4带动工件13自动旋转切割125°～130°，完成圆周切割，然后关闭氧气，割枪12在升降机构9的作用下上升复位完成圆孔切割的一次循环，上述的操作过程通过设定程序控制各电机，并通过行程开关实现位移量控制，实现自动化远程操作的目的。

Claims (10)

1、一种用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：包括立柱(1)、纵向移动机构(2)、横梁(4)、横向移动机构(7)、运动主板(8)、升降机构(9)和旋转切割机构(11)；安装在横梁(4)端侧的纵向移动机构(2)由安装在横梁(4)上的滚轮(4-1)和支承轮架(4-2)上的轮子支承，横梁(4)中部安装有横向移动机构(7)，横向移动机构(7)与运动主板(8)连接，与运动主板(8)连接的滚轮(8-1)支承在横梁(4)上，运动主板(8)上安装有升降机构(9)，与升降机构(9)连接的升降座(10)安装有旋转切割机构(11)，所述的旋转切割机构(11)包括回转工作台(11-4)、回转驱动机构、三个枪座(11-1)以及径向位移驱动机构，回转工作台(11-4)安装在升降座(10)上，回转驱动机构的回转伺服电机(11-5)通过齿轮传动副(11-15)与回转工作台(11-4)连接，沿圆周等分的三个枪座(11-1)等径设置在回转工作台(11-4)上，径向位移驱动机构通过锥齿轮与三个枪座(11-1)连接并驱动三个枪座(11-1)等径移动。

2、根据权利要求1所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述的径向位移驱动机构包括齿轮座(11-11)、伺服电机(11-10)、立轴(11-7)和在水平面上呈120°分布的三根螺杆(11-3)，伺服电机(11-10)和齿轮座(11-11)安装在升降座(10)上，立轴(11-7)支承在齿轮座(11-11)上，立轴(11-7)端部的锥齿轮与三根螺杆(11-3)端部的三个锥齿轮啮合构成下锥齿轮副(11-14)，固定在三个枪座(11-1)上的螺母(11-13)分别旋接在各自的螺杆(11-3)上。

3、根据权利要求2所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述的伺服电机(11-10)横置连接在齿轮座(11-11)上，伺服电机(11-10)与连轴(11-9)连接，连轴(11-9)端部的上锥齿轮与立轴(11-7)上的锥齿轮啮合构成上锥齿轮副(11-8)。

4、根据权利要求1或2所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述的枪座(11-1)通过直线轴承与两导杆(11-12)连接，两导杆(11-12)安装在导向座(11-2)上，导向座(11-2)安装在回转工作台(11-4)上。

5、根据权利要求1所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述的纵向移动机构包括伺服电机(2-5)、螺杆(2-4)、螺母(2-3)以及支座(2-1)，伺服电机(2-5)与螺杆(2-4)连接，螺杆(2-4)支承在两支座(2-1)上，与横梁(4)连接的螺母(2-3)旋接在螺杆(2-4)上。

6、根据权利要求5所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述横梁(4)还连接有副螺母(2-2)，副螺母(2-2)也旋接在螺杆(2-4)上。

7、根据权利要求1所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述的横向移动机构包括伺服电机(7-1)、横梁支架(7-2)、螺杆(7-4)、螺杆座(7-3)以及螺母(7-5)和主板支座(7-6)，安装在横梁支架(7-2)上的伺服电机(7-1)与螺杆(7-4)连接，螺杆(7-4)支承在螺杆座(7-3)上，固定在主板支座(7-6)上的螺母(7-5)旋接在螺杆(7-4)上，且主板支座(7-6)连接在运动主板(8)上。

8、根据权利要求1所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述升降机构(9)包括电机(9-4)、传动机构(9-3)、螺杆(9-6)、螺杆座(9-5)和螺母(9-7)，电机(9-4)通过传动机构(9-3)与螺杆(9-6)连接，螺杆(9-6)支承在螺杆座(9-5)上，与升降座(10)连接的螺母座中的螺母(9-7)旋接在螺杆(9-6)上。

9、根据权利要求1所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述运动主板(8)上具有导向支架(8-2)，导向支架(8-2)安装在升降座(10)上，两导向轴(9-8)通过两轴承(9-11)支承在导向支架(8-2)上。

10、根据权利要求1所述的用于加工工件圆孔的自动火焰切割机，其特征在于：所述横梁(4)上部还安装有滑环导轨(6)，横梁(4)下部安装有表座(5)。

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