[發(fā)明專利]一種基于變胞原理的數(shù)控火焰切割機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310010942.3
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103084698A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡勝海;張滿慧;劉秀蓮;王洪光;張保平;高爽;王茂林;葉小紅;姜貴林;李少遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: B23K7/00
• 分類號: B23K7/00;B23K7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種火焰切割裝置，是一種用于空間復(fù)雜曲面切割的機(jī)械加工設(shè)備。?

背景技術(shù)

在大型船體結(jié)構(gòu)的加工制造過程中，空間復(fù)雜曲面切割是常常遇到的切割情況，尤其在圓柱殼體表面切割大直徑孔，同時在孔上要求有角度變化的坡口更是切割加工難題。傳統(tǒng)解決在曲面上開大直徑孔的問題多數(shù)是采用以下工序完成：人工放樣，制作樣板，手動切割，人工打磨。現(xiàn)在手動切割無法滿足艦船制造的基本要求，也滿足不了提高生產(chǎn)效率、縮短制造周期的要求。國內(nèi)外數(shù)控切割機(jī)可以大致分為兩大類：一類是數(shù)控圓管切割機(jī)，主要針對在直徑1.4m以下的圓管上切割與管道相結(jié)合的相貫孔；另一類是在平板材料上進(jìn)行切割，切割過程中不僅垂直位移幾乎不發(fā)變化，而且坡口切割時上下坡口角度也不變化。還沒有相應(yīng)的解決空間復(fù)雜曲面切割加工問題的技術(shù)方案被公開報道。?

根據(jù)加工需求，數(shù)控火焰切割機(jī)需要同時可以完成直口切割和變角度坡口切割。加工直口時，要求割槍在豎直平面內(nèi)工作；加工坡口時，割槍要滿足坡口角度在豎直平面內(nèi)不斷變化。所以使用現(xiàn)有數(shù)控切割機(jī)解決艦船制造中大型、變軌跡、變姿態(tài)復(fù)雜曲面切割加工問題的辦法主要有二種，一是在切割直口和坡口時手動更換割槍，直口切割采用垂直割槍，坡口變角度切割采用擺動割槍(胡勝海等《數(shù)控火焰切割機(jī)中擺動機(jī)構(gòu)的演化和設(shè)計》)。割槍針對性強(qiáng)，切割質(zhì)量高，但需要更換割槍會產(chǎn)生不便，不滿足連續(xù)切割的要求。二是采用并聯(lián)切割機(jī)構(gòu)控制割槍軌跡(呂金麗《復(fù)雜曲面切割機(jī)中串并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計與仿真》），可以不更換割槍，但控制系統(tǒng)很復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。?

在此背景下，將變胞機(jī)構(gòu)引入數(shù)控火焰切割機(jī)機(jī)構(gòu)中。變胞機(jī)構(gòu)是一類具有改變構(gòu)型能力的機(jī)構(gòu)，它適用于具有多個工作構(gòu)態(tài)的場合，并且在構(gòu)態(tài)變化時，通過改變機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使機(jī)構(gòu)的類型和運(yùn)動性質(zhì)發(fā)生變化滿足功能需求。變胞原理就是采用特定方法，改變機(jī)構(gòu)自身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)改變機(jī)構(gòu)自由度。一般情況下該機(jī)構(gòu)在至少可以進(jìn)行一次自由度變化，而且仍具有運(yùn)動能力。特定方法就是采用機(jī)構(gòu)自身的物理限定，轉(zhuǎn)換和運(yùn)動。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在圓柱殼體上開大直徑孔以及實(shí)現(xiàn)變角度坡口的切割，同時將直口切割、變角度坡口切割加工一次完成，實(shí)現(xiàn)加工過程的全自動化，不需要人更換割槍即可完成連續(xù)切割過程的基于變胞原理的數(shù)控火焰切割機(jī)。?

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：?

包括水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、垂直升降機(jī)構(gòu)、變徑機(jī)構(gòu)和割槍擺動機(jī)構(gòu)；?

所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要包括：機(jī)架，安裝在機(jī)架上的對中心裝置，支撐基座，安裝在支撐基座上的固定大齒圈，與大齒圈嚙合的小齒輪，水平驅(qū)動電機(jī)經(jīng)減速器連接小齒輪并安裝在轉(zhuǎn)橋上，轉(zhuǎn)橋通過四點(diǎn)支撐裝置安裝在大齒圈上表面，四點(diǎn)支撐裝置與轉(zhuǎn)橋固定在一起，安裝在轉(zhuǎn)橋上的三點(diǎn)導(dǎo)向裝置，安裝在轉(zhuǎn)橋上的靜導(dǎo)軌，安裝在靜導(dǎo)軌上表面的定心針裝置，安裝在四點(diǎn)支撐裝置上的檢測裝置；?

所述垂直升降機(jī)構(gòu)主要包括：升降桿，與升降桿配合的導(dǎo)向筒，安裝在導(dǎo)向筒內(nèi)的導(dǎo)向鍵，與動導(dǎo)軌焊接在一起的溜板，安裝在動導(dǎo)軌上的勾板，升降機(jī)構(gòu)的支撐支座安裝在溜板上，安裝在支座上的蝸桿軸，與蝸桿軸嚙合的蝸輪，安裝在支座上的齒輪軸與蝸輪連接在一起，與齒輪軸嚙合的齒條安裝在升降桿上，蝸桿軸通過聯(lián)軸器連接垂直驅(qū)動電機(jī)，垂直驅(qū)動電機(jī)通過電機(jī)座安裝在溜板上，安裝在溜板上的溜板螺母，齒輪軸連接的小模數(shù)大齒輪，小模數(shù)小齒輪，與小模數(shù)小齒輪連接的檢測元件絕對式編碼器固定在支座上；?

所述變徑機(jī)構(gòu)主要包括：固連在轉(zhuǎn)橋上的變徑機(jī)構(gòu)支撐平板，安裝在平板上的變徑驅(qū)動電機(jī)，變徑驅(qū)動電機(jī)通過聯(lián)軸器連接變徑絲杠，安裝在平板上并支撐變徑絲杠的軸承座，與變徑絲杠配合的溜板螺母和溜板安裝在一起，連接變徑絲杠和檢測元件絕對式編碼器的聯(lián)軸套，安裝絕對式編碼器的編碼器座與平板連接在一起；?

所述割槍擺動機(jī)構(gòu)主要包括：安裝在升降桿下端的割槍擺動機(jī)構(gòu)支撐懸臂梁，與懸臂梁相連的上蓋板和下蓋板，與下蓋板相連的吊架，安裝在下蓋板上的擺動絲杠驅(qū)動電機(jī)，與擺動絲杠驅(qū)動電機(jī)直接相連的擺動小齒輪，與擺動小齒輪嚙合的擺動大齒輪，擺動大齒輪帶動的擺動絲杠，擺動絲杠頂端連接的聯(lián)軸套，與聯(lián)軸套相連的檢測元件絕對式編碼器，與擺動絲杠配合的螺母，所述螺母在吊架的槽中滑動，與所述螺母相連的連桿，連接連桿和螺母的螺紋軸，擺動絲杠末端的軸承座支撐絲杠，安裝在吊架上的變胞電機(jī)，與變胞電機(jī)直接相連的定弧板，與擺動連桿末端相連的動弧板，安裝在弧板之間的滾動輪，安裝在動弧板上的蝶形螺栓，安裝在蝶形螺栓內(nèi)被固定于動弧板上的割槍。?

本發(fā)明還可以包括：?