一种圆钢截断机床及其工作方法

摘要

本发明公开了一种圆钢截断机床及其工作方法，所述圆钢截断机床包括切削系统、进料系统和机座，切削系统的前面圆周上设有扇形刀片，扇形刀片安装固定在弧形刀体滑块上，弧形刀体滑块安装在刀盘的前面工字型槽里，弧形刀体滑块可沿刀盘前端面的径向移动；刀盘的周向转动和弧形刀体滑块的径向移动均由调速电机驱动；刀盘通过两套轴承安装在机座上，机座沿刀盘轴线方向设有前方轨道、后方轨道，前方轨道和后方轨道上均设置有行走进料系统，行走进料系统上设有水平、垂直自动找正夹紧器，自动找正夹紧器用于固定圆钢坯料，本发明提供了一种切削速度更快、运行更平稳、使用成本更低的圆钢坯料截断设备。

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体为一种圆钢截断机床及其工作方法。

背景技术

机械加工的首道工序便是备件下料，目前圆钢坯料下料多采用弓式锯床和带式锯床。弓式锯床依靠装有锯条的锯弓作往复运动切削金属，锯弓装在锯架下，依靠锯架绕一支点摆动形式作进给运动，锯条在冲击受力状态下工作，难免发生损坏，该机床切削速度非常慢，运行不够平稳，使用成本较高。带式锯床依靠一条周长较长的锯带作圆周运动切削金属，整条锯带、撑带轮、传动机构、锯带导向装置等都安装在锯梁上，依靠锯梁系统在双立柱上的移动作进给运动，锯带在扭曲受力状态下周期性工作，不时损坏在所难免，该机床的切削速度和运行平稳性比弓式锯床有所改善，但使用成本仍然较高。总之，现有两种锯床的运行过程和使用成本都不太理想，有必要研制发明切削速度更快、运行更平稳、使用成本更低的圆钢坯料截断设备。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种切削速度更快、运行更平稳、使用成本更低的圆钢坯料截断设备，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一方面公开了一种圆钢截断机床，包括切削系统、进料系统和机座，所述切削系统的前面圆周上设有多块扇形刀片，所述扇形刀片安装固定在弧形刀体滑块上，所述弧形刀体滑块安装在刀盘的前面工字型槽里，所述工字型槽沿刀盘前面的径向开设；所述弧形刀体滑块的背面设有齿条，所述齿条与内置齿圈的前面齿盘啮合，所述内置齿圈安装在刀盘内缘体的外圆面台阶上，所述内置齿圈的背面径向齿与内锥齿轮啮合，所述内锥齿轮安装固定在小轴上，所述小轴安装在刀盘的外缘体上并且另一端安装固定外锥齿轮，所述外锥齿轮与复合齿圈的侧面径向齿啮合，所述复合齿圈套装在刀盘外缘体的外圆面台阶上，所述复合齿圈的柱面齿与左差速齿轮啮合，所述左差速齿轮和右差速齿轮同轴安装固定在调速电机的输出轴上，所述右差速齿轮与主轴齿圈啮合，所述主轴齿圈套装固定在刀盘外缘体的外圆面台阶上，所述调速电机安装固定在机座上，所述刀盘通过前、后两套轴承安装在机座上，所述刀盘的背面安装固定压盖，所述压盖的边沿向前压紧后轴承的内圈，所述后轴承的内圈向前压紧锁紧轴套，所述锁紧轴套向前压紧主轴齿圈，所述主轴齿圈向前抵住间隔轴套，所述间隔轴套向前抵住复合齿圈，所述复合齿圈向前抵住刀盘外缘体的外圆面轴肩，所述压盖的中部凸缘端面向前抵住内置齿圈和小轴的端头，所述机座沿刀盘轴线方向设有前方轨道、后方轨道，所述前方轨道、后方轨道上均设置有水平、垂直自动找正夹紧器，所述自动找正夹紧器用于固定圆钢坯料。

优选的，所述弧形刀体滑块呈厂字型，由弧形刀体与滑块焊接制成一体，滑块端横截面呈工字型，滑块背面设有阿基米德螺线齿条。

优选的，所述刀盘的前面设有三条工字型槽，刀盘的外缘体和内缘体上设有多个台阶面，刀盘的背面呈开口形式。

优选的，所述内置齿圈的前面设有与滑块背面齿条配合的阿基米德螺线齿盘，内置齿圈背面沿径向设有锥齿，内置齿圈可绕刀盘内缘体的外圆面转动。

优选的，所述复合齿圈的侧面径向齿为圆锥齿，柱面齿为圆柱齿，复合齿圈可绕刀盘外缘体的外圆面转动。

优选的，所述左差速齿轮和右差速齿轮都是圆柱齿，它们的齿数至少相差1个。

优选的，所述压盖的中部凸缘端面圆周上设有三个U型缺口，U型缺口向左对应抵住小轴的端头。

本发明另一方面还公开了一种所述圆钢截断机床的切削方法，切削工作周期性进行，其包括如下步骤：

(1)初始化扇形刀片刀尖的位置，通过调速电机快速反转，使弧形刀体滑块连同扇形刀片远离刀盘轴线；进料系统夹紧圆钢坯料，并自动找正圆钢坯料轴线，使其与刀盘旋转轴线重合，然后沿刀盘旋转轴线送进圆钢坯料穿过刀盘中心孔，刀尖对准圆钢坯料切口位置后锁止；

(2)调速电机正转，其输出轴上的右差速齿轮通过主轴齿圈带动刀盘转动，左差速齿轮带动复合齿圈转动；左差速齿轮与右差速齿轮的齿数不同，引起复合齿圈与刀盘之间异步转动，复合齿圈绕刀盘外缘体的外圆面转动，带动安装在刀盘外缘体上的外锥齿轮、小轴、内锥齿轮一起转动，内锥齿轮又带动内置齿圈转动，内置齿圈再通过其前面的阿基米德螺线齿盘推动弧形刀体滑块向心移动，安装在刀体上的扇形刀片不断进刀，刀尖切削圆钢坯料并最终截断，随后调速电机停转；

(3)初始化扇形刀片刀尖的位置，准备下一轮切削工作。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1.本发明圆钢截断机床的扇形刀片以可拆卸的方式固定在弧形刀体滑块上，可以通过配置不同材质和规格的扇形刀片以截断直径范围较宽的圆钢坯料或其它金属棒料。

2.本发明圆钢截断机床采用无级调速电机驱动刀盘转动，通过巧妙设计的左差速齿轮、右差速齿轮、复合齿圈等传动部件，使得旋转切削速度与径向进刀量自动匹配，扇形刀片在平稳受力状态下实现圆钢坯料的连续切削，机床运行平稳，切口断面平整，切削速度适时提高到最大限度。

3.本发明圆钢截断机床一旦刀头钝化可用砂轮机磨削重新变得锋利，并适当微调各扇形刀片与弧形刀体滑块之间的安装位置，使各扇形刀片的刀尖位于同一圆周上，这样大大延长扇形刀片使用寿命，机床使用成本显著降低。

4.该机床的进料系统通过水平、垂直的自动找正夹紧器实现圆钢坯料轴线与刀盘的轴线重合，通过轨道实现圆钢坯料向前送进、切口位置调整和锁止，简化圆钢坯料上料、找正、调整和锁止工序。

附图说明

图1为本发明一种圆钢截断机床的主视图；

图2为本发明一种圆钢截断机床的左视图；

图3为本发明一种圆钢截断机床的局部放大视图；

图4为本发明一种圆钢截断机床的复合齿圈零件图。

标注说明：1-调速电机、2-右差速齿轮、3-主轴齿圈、4-左差速齿轮、5-复合齿圈、6-外锥齿轮、7-小轴、8-内锥齿轮、9-内置齿圈、10-刀盘、11-扇形刀片、12-弧形刀体滑块、13-间隔轴套、14-锁紧轴套、15-轴承、16-压盖、17-轨道、18-自动找正夹紧器、19-圆钢坯料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，“多块”的含义是至少两块，例如两块、三块等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4对本发明一种圆钢截断机床的实施例作进一步说明。

如图1-3所示，本实施例的圆钢截断机床，包括切削系统、进料系统和机座。

本实施例的切削系统主要用于实现刀盘整体的转动以及扇形刀片的进刀、退刀运动；其主要由调速电机1、右差速齿轮2、主轴齿圈3、左差速齿轮4、复合齿圈5、外锥齿轮6、小轴7、内锥齿轮8、内置齿圈9、刀盘10、扇形刀片11、弧形刀体滑块12、间隔轴套13、锁紧轴套14、轴承15、压盖16组成。

本实施例的进料系统主要包括轨道17、轨道上的自动找正夹紧器18。机座则作为各部件的安装载体，机座一般采用具有较大重量的能在机床运行时保持平稳的结构。

在本实施例中，所述刀盘10的前面圆周上设有三块扇形刀片11，所述扇形刀片11安装固定在弧形刀体滑块12上，所述弧形刀体滑块12安装在刀盘10的前面工字型槽里(工字型槽沿刀盘前端面径向开设)，所述弧形刀体滑块12的背面设有齿条，所述齿条与内置齿圈9的前面齿盘啮合，所述内置齿圈9安装在刀盘10的内缘体的外圆面台阶上，所述内置齿圈9的背面径向齿与内锥齿轮8啮合，所述内锥齿轮8安装固定在小轴7上，所述小轴7安装在刀盘10的外缘体上并且另一端安装固定外锥齿轮6，所述外锥齿轮6与复合齿圈5的侧面径向齿啮合，所述复合齿圈5套装在刀盘10的外缘体的外圆面台阶上，所述复合齿圈5的柱面齿与左差速齿轮4啮合，所述左差速齿轮4和右差速齿轮2同轴安装固定在调速电机1的输出轴上，所述右差速齿轮2与主轴齿圈3啮合，所述主轴齿圈3安装固定在刀盘10的外缘体的外圆面台阶上，所述调速电机1安装固定在机座上，所述刀盘通过前、后两套轴承安装在机座上，所述刀盘10的背面安装固定压盖16，所述压盖16的边沿向前压紧轴承15的内圈，所述轴承15的内圈向前压紧锁紧轴套14，所述锁紧轴套14向前压紧主轴齿圈3，所述主轴齿圈3向前抵住间隔轴套13，所述间隔轴套13向前抵住复合齿圈5，所述复合齿圈5向前抵住刀盘10的外缘体轴肩，所述压盖16的中部凸缘端面向前抵住内置齿圈9和小轴7的端头，所述刀盘10通过两套轴承安装在机座上，所述机座沿刀盘10的轴线方向设有前方轨道、后方轨道17，所述前方轨道、后方轨道17上均设置有水平、垂直自动找正夹紧器18，所述自动找正夹紧器18用于固定圆钢坯料19。

本实施例在刀盘10的前方和后方均设置轨道，轨道上配备自动找正夹紧器18，因为圆钢坯料可长可短，这样可以实现从刀盘10前面进料、对刀，也可以从刀盘10后面进料、对刀，无论多长的坯料都可以从比较方便的一侧夹紧、进料，并不需要另一侧的夹紧器同时夹紧。对于较短的坯料则可通过前后两侧的夹紧器同时夹紧、找正，也可防止被截断的坯料落下砸坏设备。本实施例的自动找正夹紧器10可沿轨道前后运动，自动找正夹紧器10在轨道上的运动方向与刀盘中心轴线方向平行。

本实施例的自动找正夹紧器为现有部件，其一方面用于夹紧圆钢坯料，另一方面可调整圆钢坯料中心轴线的位置，使其与切削系统的旋转轴线重合。

本实施例中所述调速电机1同轴安装左差速齿轮4和右差速齿轮2，右差速齿轮2驱动主轴齿圈3转动，左差速齿轮4驱动复合齿圈5转动，由于左差速齿轮4和右差速齿轮2的齿数至少相差1个，从而引起复合齿圈5和主轴齿圈3之间异步转动，主轴齿圈3和刀盘10的外缘体之间具有相同转速实现扇形刀片11的旋转切削运动，复合齿圈5与刀盘10的外缘体之间具有不同转速，这样复合齿圈5的侧面径向齿便驱动外锥齿轮6转动，外锥齿轮6通过同轴的内锥齿轮8驱动内置齿圈9的背面径向齿转动，内置齿圈9通过其正面的齿盘驱动弧形刀体滑块12移动实现扇形刀片11的进刀运动。

如图4所示，本实施例的复合齿圈5套装在刀盘10的外缘体的外圆面上，与刀盘同轴；复合齿圈的外圈设有圆柱齿，用于啮合左差速齿轮4，复合齿圈的左侧面设有圆锥齿，用于啮合外锥齿轮6。复合齿圈5和刀盘10之间异步转动，这种异步转动使得旋转切削速度与径向进刀量自动匹配。

本实施中，所述内置齿圈9的前面设有与滑块背面齿条配合的阿基米德螺线齿盘，内置齿圈9的背面沿径向设有锥齿，内置齿圈9的内圆套装在刀盘内缘体外圆面的台阶上，即以刀盘内缘体外圆面为轴(空心轴)转动，带动多块弧形刀体滑块同步径向移动。

本实施例中所述扇形刀片11通过4个螺栓固定在弧形刀体滑块12的正面上，所述弧形刀体滑块12通过背面靠近一端的滑块安装在刀盘10的前面工字型槽里实现滑动。所述扇形刀片11在弧形刀体滑块12上的位置可微调，使各扇形刀片11的刀尖始终位于同一圆周上。本实施例中，初始位置指的是圆钢坯料送进时，扇形刀片11所处的不影响圆钢坯料送进的安全位置。

本发明的扇形刀片可以通过配置不同材质和规格的扇形刀片以截断直径范围较宽的圆钢坯料或其它金属棒料。扇形刀片的具体形状没有限制，安装时扇形的向心端作为刀尖，扇形的弧线端与弧形刀体滑块吻合，以增大固定装置的可安装面积使固定更为稳定。

在本发明的机床工作过程中，要向扇形刀片11的刀尖部位喷洒循环冷却液，以使刀尖得到循环冷却液的充分冷却。

本发明的压盖16主要起到对各组件施加预紧力，使各组件具有较好的配合关系。其一方面配合刀盘的各台阶面锁定间隔轴套13、锁紧轴套14、轴承15、主轴齿圈3、复合齿圈5的位置，另一方面在其中部凸缘端面圆周上设有U型缺口，通过U型缺口向左对应抵住小轴7的端头，通过凸缘端面向左抵住内置齿圈9，确保机床运行过程中的平稳性。

使用本发明圆钢截断机床进行切削工作的方法可按如下步骤进行：

(1)初始化扇形刀片刀尖的位置，通过调速电机快速反转，使弧形刀体滑块连同扇形刀片远离刀盘轴线；进料系统夹紧圆钢坯料，并自动找正圆钢坯料轴线，使其与刀盘旋转轴线重合，然后沿刀盘旋转轴线送进圆钢坯料穿过刀盘中心孔，刀尖对准圆钢坯料切口位置后锁止；

(2)调速电机正转，其输出轴上的右差速齿轮通过主轴齿圈带动刀盘转动，左差速齿轮带动复合齿圈转动；左差速齿轮与右差速齿轮的齿数不同，引起复合齿圈与刀盘之间异步转动，复合齿圈绕刀盘外缘体的外圆面转动，带动安装在刀盘外缘体上的外锥齿轮、小轴、内锥齿轮一起转动，内锥齿轮又带动内置齿圈转动，内置齿圈再通过其前面的阿基米德螺线齿盘推动弧形刀体滑块向心移动，安装在刀体上的扇形刀片不断进刀，刀尖切削圆钢坯料并最终截断，随后调速电机停转；

(3)初始化扇形刀片刀尖的位置，准备下一轮切削工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。