旋管式切管機

旋管式切管機,旋管式切管機 摘要：詳細介紹彎管成型生產(chǎn)線中關鍵機構(gòu)之一的無屑切管機的工作原理、結(jié)構(gòu)及設計思路。關鍵詞：銅管管料；無屑切管；同步齒形帶傳動；偏心調(diào)節(jié)蒸發(fā)管、冷凝管都是電冰箱中的重要零件，通常它們都用10mm以下的銅管(亦有用鋁管的)彎制而成。在其彎管成型生產(chǎn)線中，切管是其中必不可少的一個步驟。為其正確配置一臺高效能的切管機，是保證整線生產(chǎn)能力和自動化水平的關鍵所在。以下所介紹的無屑切管機是我們專為某冰箱生產(chǎn)廠彎管成型生產(chǎn)線而設計的。其特點是在機器指令下，一次可同時切斷四根管料，且切削形式獨特，切口光滑平整，無切屑、毛刺之憂，管料可省卻一道清洗工序，極具重要的經(jīng)濟價值。1切削原理無屑切管具備的運動是：進給運動：切刀旋轉(zhuǎn)運動的同時沿工件徑向擠入運動；輔助運動：管料切口兩側(cè)夾鉗5和6(見圖1)對管料的把持運動(工件夾緊和放松)以及拖板4的軸向運動。拖板4起一個把銅管向兩邊拉直的作用，以免切斷銅管時縮口過大。圖1切削原理1 切刀1 銅管3 托輪4 拖板5 隨動夾鉗6 固定夾鉗主運動：切刀繞工件的旋轉(zhuǎn)運動； 由圖1可見，在銅管切口處，還應具有兩托輪3與切刀1一起均布在銅管2的圓周處，起支承徑向切削力作用。切刀作旋轉(zhuǎn)運動的同時，托輪亦作同步旋轉(zhuǎn)。切刀刀刃在銅管圓周高速旋轉(zhuǎn)，慢速切入進給，不斷輾壓其管壁，最終導致管壁塑變斷裂。由于切刀為無齒圓盤狀，整個切削過程都不產(chǎn)生切屑，故稱之為無屑切削。2切管機的結(jié)構(gòu)組成及傳動原理2.1切管機的結(jié)構(gòu)組成圖2中的展開圖，就是沿軸心線-的剖切面A-A(圖3)展開后繪制出來的1。由圖可見，銅管管料分別置于四條軸心線、上，且各切刀組件結(jié)構(gòu)完全一樣。因此具體分析切刀切削運動時，可以取其中之一為例說明。圖2傳動展開圖 圖3 B-B平面同步齒形帶傳動簡圖 2.2主運動傳動原理主運動由電動機經(jīng)聯(lián)軸節(jié)傳至軸(見圖2)，在軸上裝有兩個大小相同的齒形帶輪2，分別為兩平面(B-B和C-C)同步齒形帶傳動的主動輪。運動由軸到軸心線、上的切刀組件分別由此兩平面同步齒形帶傳動機構(gòu)同時傳遞。軸心線、上亦分別裝有兩個同軸線但不在同一平面的齒形帶輪。其中之一為B-B平面同步齒形帶傳動之從動輪，另一個為C-C平面同步齒形帶傳動之從動輪。B-B平面同步齒形帶傳動如圖3所示，C-C平面同步齒形帶傳動如圖4所示3。在每一平面帶傳動中，、軸心線上的從動輪均由同一條同步齒形帶傳遞運動，所以它們各自的運動是一致的，這就是該切管機一次可同時切斷四根管之緣故。圖4 C-C平面同步齒形帶傳動簡圖1 張緊帶輪2 油缸3 張緊帶輪 運動經(jīng)每條軸心線上的兩帶輪再分別傳給兩空心軸(參見圖5)，B-B平面上的從動帶輪7通過平鍵6帶動主軸5及固定在主軸上的托輪1旋轉(zhuǎn)，主軸5通過階梯銷4帶動刀盤3及固定在刀盤上的切刀2旋轉(zhuǎn)。而C-C平面上的從動帶輪8通過平鍵9帶動空心軸10旋轉(zhuǎn)，軸10的右端為偏心軸臺階。由于本機所有的帶輪大小規(guī)格相同，所以由電機傳至兩空心軸5和10的轉(zhuǎn)速相同，n5=n10=n電機。這時軸5和軸10之間沒有相對運動，軸10、軸5、刀盤3、切刀2及托輪1如一整體，一起對由空心軸10的過料孔徑到達切刀位置的銅管作旋轉(zhuǎn)運動，這就形成了切刀的旋轉(zhuǎn)主運動。圖5 切刀組件結(jié)構(gòu)圖1 托輪2 切刀3 刀盤4 階梯銷5 主軸6 平鍵7 帶輪8 帶輪9 平鍵10 空心軸 2.3進給運動的生成和傳動原理2.3.1進給運動的生成銅管壁厚較薄，外徑10mm以下的常用銅管壁厚均2mm，因此切刀的最大進給量fmax稍大于2mm/次即可。本例切刀進給量f是可調(diào)的，最大進給量fmax=3.2mm/次。鑒于本機所需求的切削進給量較小之故，采用偏心調(diào)節(jié)切刀的徑向位置來達到進給運動的目的。圖5中的刀盤3活套在空心軸10右端的偏心軸臺階之上。當兩者都圍繞銅管等速回轉(zhuǎn)時，兩者之間沒有相對運動，如同一整體。但若給空心軸10輸入一附加運動，軸10與刀盤3之間就會產(chǎn)生相對運動。為了進一步分析偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)的運動，將切削平面D-D(圖5)的結(jié)構(gòu)簡化成圖6所示的曲柄滑塊機構(gòu)3。圖中O點相當于偏心盤的回轉(zhuǎn)中心，O1點相當于偏心盤的幾何中心，曲柄1的長度l1即偏心距e，O2點相當于刀盤上切刀中心位置的點。由于刀盤的內(nèi)孔活套在偏心盤的外圓上，所以切刀中心O2至偏心盤幾何中心O1距離始終恒定不變，相當于圖6連桿2的長度l2?；瑒?相當于刀盤，滑塊沿水平方向的位移即刀盤的徑向位移f。圖6 偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)運動簡圖 圖5的軸10與刀盤3之間產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)角即曲柄1繞支點O的轉(zhuǎn)角，由三角形O2O1O得：x=l2cos l1cos=l2cos ecos由于el2,0，可近似認為cos=1，代入(1)式得：xl2 ecos當曲柄自=0的位置轉(zhuǎn)至圖6所示的位置時，滑塊3的位移為：f=l2 l1-xl2 e-(l2 ecos)e(1-cos)由(2)式可見，f是可調(diào)的，它隨相對轉(zhuǎn)角的大小變化而變化。2.3.2進給運動的傳動原理切刀切入的進給運動由C-C剖面(圖2)的切斷進給油缸驅(qū)動，參見圖4，油缸2帶動兩張緊皮帶輪1和3同步移動，移動量為s，移動的結(jié)果是引起C-C剖面的同步齒形帶增加附加位移量2s4，軸心線、的從動輪亦分別增加附加轉(zhuǎn)角，大小為： 式中：p同步齒形帶周節(jié)z帶輪齒數(shù)C-C剖面從動輪的附加轉(zhuǎn)角亦即引起上述切入進給運動所需的相對轉(zhuǎn)角，所以=,以(3)式代入(2)式得： 以本例零件規(guī)格參數(shù)e=1.6mm,p=12.7mm,z=18代入(4)式得：f=1.61-cos(3.15s)0=1.6-1.6cos(3.15s)0(mm/次)由上式可知，切入進給量f的大小，取決于油缸工作行程s的大小?；蛘哒f，根據(jù)要加工銅管的壁厚大小，調(diào)整油缸工作行程s來決定切入進給量f的數(shù)值。3結(jié)論綜上所述，四把切刀的旋轉(zhuǎn)主運動由圖2中的電動機來驅(qū)動，切刀切入進給運動則由圖4中的切斷進給油缸來驅(qū)動。在生產(chǎn)過程中，電動機一直帶動四把切刀作旋轉(zhuǎn)主運動，銅管源源不斷地由各切刀組件的過料孔而經(jīng)過切刀位置。給切管機一個機器指令，銅管停止前送，切斷進給油缸伸縮一次，切刀就來回作一次徑向切入動作?？梢姳緳C的動作一氣呵成，效率高，完全符合生產(chǎn)線的節(jié)拍要求。實踐證明，該設計是成功的，并具良好的推廣應用前景。這是我公司生產(chǎn)的切管機。JQG-230/365/460型數(shù)控切管機簡介由我公司設計的JQG-365型數(shù)控切管機已研制成功，并順利通過天津鋼管公司的驗收。該產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，并獲國家發(fā)明專利，已列入2008年山東省技術(shù)創(chuàng)新項目。本機床利用齒輪差動進給原理，實現(xiàn)刀具在高速旋轉(zhuǎn)的刀盤上縱向進給，從而實現(xiàn)了鋼管夾持不動，刀盤旋轉(zhuǎn)切削的新理念。有效解決了鋼管高速旋轉(zhuǎn)加工方式中存在的高能耗、機床抖動、切削效率低、刀具壽命短、生產(chǎn)作業(yè)率低、鋼管端面質(zhì)量差、無法定尺等問題。本機床由Siemens數(shù)控系統(tǒng)控制，可自動實現(xiàn)對鋼管送料、定尺、夾持、刀具進給、松開、輸送成品、打印批號、尾料輸出等功能，并自動循環(huán)，從而實現(xiàn)連續(xù)自動化加工，大幅度提高了工作效率，為企業(yè)提供了連續(xù)化大批量生產(chǎn)的解決方案。1、主要特點 節(jié)能效果好。使用刀具旋轉(zhuǎn)，管材不動，節(jié)省了管材旋轉(zhuǎn)所需要的動力。 效率高、運行成本低。采用多刀同時加工的切削方式，加工效率高，刀具消耗少。 加工精度高、噪音小。 可靠性高、精度維持性好、維護方便 。 控制系統(tǒng)采用基于工業(yè)以太網(wǎng)運動控制平臺，自動化程度高，控制功能強，完全實現(xiàn)鋼管切斷加工的生產(chǎn)自動化。2、主要用途本機床特別適宜于石油套管、焊管、高壓鍋爐管、管線管、光套管等的高效、精密切斷加工，能夠滿足石油、冶金、軸承等行業(yè)大批量生產(chǎn)的場合。同時，可降低電能消耗，節(jié)約鋼材。3、主要技術(shù)參數(shù)序號項目單位規(guī)格參數(shù)備注JQG-230JQG-365JQG-4601切管直徑范圍mm76.2-230139.7-365177.8-4602加工最大壁厚mm3045603加工鋼管長度mm6000-150004主軸最高轉(zhuǎn)速rpm60-60050-40040-320無級變速5進刀行程mm4050756主電機功率Kw3037457切管精度mm 0.058加工管端與管子軸線的垂直度mm0.15/1009加工端面粗糙度umRa6.34、主要結(jié)構(gòu)特點 主軸箱采用厚板焊接結(jié)構(gòu)，并合理布置筋板；主軸采用合金鋼材料，經(jīng)熱處理并精密磨削加工；軸承采用進口高精度圓錐滾子軸承，采用油潤滑冷卻。 主電機通過皮帶帶動傳動軸，由一對斜齒輪驅(qū)動主軸及刀盤旋轉(zhuǎn)；主電機采用變頻電機，可進行無級調(diào)速。 進刀機構(gòu)由伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動，導軌采用滾動導軌，滾珠絲杠經(jīng)過預拉伸，大大提高了抵抗熱變形能力，保證了進給軸的剛性和精度，有效提高切管機床的加工精度。 喂料系統(tǒng)由伺服電機通過同步帶、滾珠絲杠驅(qū)動，導軌采用滾動導軌。滾珠絲杠在裝配時進行了預拉伸，大大提高了抵抗熱變形能力，喂料精度可達0.01mm。液壓夾持結(jié)構(gòu)由液壓油缸驅(qū)動，用于鋼管的夾緊送料。為保證兩夾緊臂的運動同步，兩夾緊臂之間設有一對同步機構(gòu)。 液壓系統(tǒng)進行了強制冷卻，以降低油溫，保證機床的正常運行。 機床主要外購件如軸承、液壓、潤滑、照明、冷卻系統(tǒng)、傳動皮帶、電氣元件、滾珠絲杠、滾動導軌等均選用了國內(nèi)外的知名品牌。 配有剛性卡盤，其主要作用是自動夾緊鋼管并定心。由液壓油缸驅(qū)動同步連動板，由同步連動板帶動兩套擺桿機構(gòu)擺動，以實現(xiàn)剛性卡盤的自動定心夾緊/松開動作。 配有彈性卡盤，其主要作用是對鋼管進行輔助夾緊。 配有鏈式排屑裝置，將切削后的鐵屑送出切管機。 可選配多種功能部件，以組成接箍切斷生產(chǎn)線，適應接箍自動化生產(chǎn)的需求。 配有上料臺架，用于給切管機上料。根據(jù)鋼管規(guī)格不同，可自動調(diào)整鋼管中心。 配有接箍料輸出裝置，將加工好的接箍料輸出。 配有壓印裝置，將接箍料打印廠標、批號、材料標號等。 配有尾料排出裝置，將最后的鋼管料頭排出到廢料箱。 可選配步進移鋼機、機械定尺裝置、短管落料裝置等，以組成光管線、精整線，實現(xiàn)鋼管自動定尺切斷及管端切斷。