專利名稱：管料切斷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機加設備，尤其是一種用于管料加工的切割裝置。
技術背景
目前常用的切斷管料的方法有三種
1. 鋸切包括弓鋸、帶鋸、圓盤鋸和砂輪鋸等。鋸切管料的端面質量粗糙，尺寸誤差大， 生產率低。鋸縫需消耗一定的材料，(鋸縫寬度為3~7毫米)。用弓鋸或帶鋸、圓盤鋸鋸切管料 容易崩齒，所以只在單件或小批量生產中采用較多。
2. 車切就是用車床、切管機切割管料。車切管料的表面質量及幾何精度雖然較高，但 生產率和材料利用率低，是我國目前批量生產中采用較多的下料方法。
3. 剪切常用手工操作的管子割刀，剪切水煤氣管。生產率低，端頭有縮口現(xiàn)象。 目前從國外引進的焊管機組上還采用了飛剪技術，生產效率很高，但切口有嚴重的塑
性變形，孔口需整形，切邊需消耗一定的材料(切邊寬度6 10毫米)。在我國目前應用還比效少。
發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種生產效率高、切口無縮口、無毛刺的管料切 斷裝置
為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案
一種管料切割裝置，其特征在于包括內固定刀刃、'外固定刀刃、內活動刀刃以及外活 動刀刃，所述的內固定刀刃和外固定刀刃同軸設置，所述的內固定刀刃固定在被切割管料的 內部，所述的外固定刀刃固定在被切割管料的外部，所述的內活動刀刃為偏心刀刃，內活動 刀刃的偏心距為被切割管料厚度的一半，內活動刀刃的回轉中心到內固定刀刃的中心的距離 為被切割管料厚度的一半，所述的外活動刀刃為偏心刀刃，外活動刀刃的偏心距為被切割管 料厚度的一半，外活動刀刃的回轉中心到內固定刀刃的中心的距離為被切割管料厚度的一半。
在待剪切的管料的內外壁各設置有剪切刀刃，剪切刀刃由兩個內外固定刀刃及兩個內外 活動刀刃組成，像兩把剪刀， 一把由外壁向內壁剪切，另一把由內壁向外壁剪切?；顒拥度?口與固定刀刃口發(fā)生錯位沿圓周方向運動(漸進運動)在兩刃口相交地方的速度(或力)可 以分解為兩個分量， 一是沿某一刃口的徑向剪切，即產生純剪切，另一個分量是沿刃口切線 方向上的滑切分量，這個滑切分量使切削刃口鋒利平滑，因而可以獲得較好的剪切表面質量。 同時也可使得剪切過程較為平穩(wěn)。剪下的管子斷面平整，內外管口沒有飛邊，沒有尖角毛剌。 漸進剪切最適宜剪切冷軋、冷拔精管。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型管料切割裝置，采用偏心的內外活動刀刃與內外固定刀刃 相互運動，來切割管料，管料切割表面質量好，管口無縮口變形，也沒有飛邊以及毛刺，同 時，內外壁漸進剪切斷管料的優(yōu)越性是生產率很高(是車切下料的十倍以上)，設備結構簡單， 是無屑加工，省原材料。切出的管子端面平滑整齊，無飛邊、無尖角毛剌、無縮口、尺寸精 確。是大批量生產所采用的最經濟、最理想的切斷管料的工藝手段。


圖l是本實用新型的結構示意圖。
其中l(wèi)、內固定刀刃，2、外固定刀刃，3、外活動刀刃，4、內活動刀刃，5、芯軸 圖2是本實用新型外固定刀刃與外活動刀刃的位置關系圖。
其中活動刀刃的迴轉中心為O ，內外固定刀刃的圓心為Oi，內外活動刀刃的圓心為02， 活動刀刃的圓心02繞迴轉中心0的軌跡是R為1/2S的圓。
圖3是管料由外壁向內剪切及由內壁向外剪切的不同位置的剪切斷面；其中圖3-1、活動刀刃的圓心02迴轉90°瞬時的剪切斷面； 圖3-2、活動刀刃的圓心02迴轉180°瞬時的剪切斷面； 圖3-3、活動刀刃的圓心02迴轉270°瞬時的剪切斷面； 圖3-4、活動刀刃的圓心02迴轉360°瞬時的剪切斷面； 圖3-5、活動刀刃的圓心02迴轉360°過程的剪切軌跡；
圖4是活動刀刃的運動軌跡示意其中當旋轉角為0時A點將位移至A'
圖5是活動刀刃上任意一點E'的運動軌跡。
圖6:用手持式計算器LBC-1100運算剪切軌跡作出的軌跡圖。
具體實施方式
如圖1所示，剪切刀刃由固定刀刃及轉動刀刃組成，設置在管料外壁的分別為外固定刀刃 和外活動刀刃，管料中間的芯軸分別為內固定刀刃和內活動刀刃。外活動刀刃與內固定刀刃 及內活動刀刃與外固定刀刃之嚙合面即分別為剪切管料的二個刀刃面。(根據剪切管壁的不 同厚度選用不同的剪切間隙)。
如圖2所示，內外固定刀刃的圓心(X與活動刀刃的迴轉中心0有個偏心1/2S，內外活動刀 刃的圓心02同樣與迴轉中心0有個偏心1/2 8 。當活動刀刃繞迴轉中心至某一角度時，內外固 定刀刃的圓心0與活動刀刃的圓心02重合，此時管料可以順利通過內外固定刀刃孔口和內外活 動刀刃孔口 (送料)。繼續(xù)迴轉則開始剪切。
當活動刀刃以角速度w旋轉時，外活動刀刃刃口為上刃口，內固定刀刃刃口為下刃口， 這時的內活動刀刃的刃口由外刃口通過管材傳遞剪切力起到上刃口作用，而外固定刀刃的刃 口起下刃口作用，這樣活動刀刃偏心旋轉一周管料就能被順利地剪切下來。這原理也可用作 圖法看出其剪切軌跡。(示圖3)
用普通剪切法剪切管料時，由于剪切力僅作用在一個方向(純剪切)，在剪切面及其圓 周上產生單側的不均勻的應力，在剪切面的單側發(fā)生不均勻的塑性變形。這是產生許多剪切 缺陷的重要原因?，F(xiàn)在采用剪刀片旋轉錯位的漸進運動可以使剪切力沿著圓周方向依次作用 在管料斷面圓周的所有點上，剪切的運動方式可由一個偏心軸來完成，活動剪切刀片具有相 對管料軸心不斷增大偏心度的圓周運動，直到管料被完全剪斷為止。
精密剪切裝備的設計應該是建立在這樣的理論基礎上，即管料在多向受壓的情況下，比 在單向受壓時塑性變形的狀態(tài)要好。所以內外刀刃的刃口圓應盡可能與管料的內外徑相同， 在不影響管料通過的情況下間隙越小越好。
運動軌跡的公式推導
當轉動刀刃圓心O'與固定刀刃圓心(X重合時，該圓與X軸線相交一點為A(示圖4) 0i A = 0'A' = R
設旋轉角為0時A點將位移至A'，該點坐標為(X。， Y。)從圖中得知 (X D = H - H COS 0 = H (1 - COS 0 ) 0'C = R COS 0
X0 = 0' C - (X D = R COS 0 - H (1- COS 0) Y0 = A' B = (H + R) Sin 0
或當轉動刀刃以角速度"繞圓心0旋轉時，A點的軌跡為 X0 = R C0S"t - H (卜COSo)t) Y0= ( H + R ) Sin on
求相對于0'A'夾角a的任意一點E'的運動軌跡(示圖5) E'G = R Sina
A'G = R _ O'G = R - R C0Sa= R(l-COSa)A'I = A'G + G I = R(l-COSa) + E'G tg 0 = R(l- COS a )+Sin a tg0
I J = A'I COS 0 = R COS 0(1- C0Sa+ Sinatg0)
X = X0 - I J = R COS 0 - H(l- COS 0) - R COS 0(1- COSa
+Sinatg0)= R COS 0(COSa- Sinatg0) - H(l- COS 0) E'I = E'G / COS 0 = R Sina / COS 0 A'J = A'I Sin 0 = R Sin 0(1- COSa + Sina tg0)
Y = Y。 + (E'I - A'J) = (R+H) Sin 0 + R Sina / COS 0 - R Sin 0(1-
COSa + Sinatg0) = Sin 0 [ H-R(Sinatg0 - COSa)] + R Sina / COS 0 X = R COS 0(COSa- Sinatg0) - H(l- COS 0)
Y = Sin 0 [ H-R(Sinatg0 - COSa)] + R Sina / COS 0 。 或 X = R COS"t (COSa - Sinatgon) - H(l- COS an)
Y = Sin"t [ H-R(Sina tgon - COSa)] + R Sina/ COS "t 。 用手持式計算器LBC-1100運算剪切軌跡
10 LPRINT CHR$ (18)
20 FOR 1=0 TO 360STEP 45
30 A=3. 1416*1/180
40 FOR K=0 TO 360STEP 15
50 B=3.1416*K/180
60 R=80
70 H=7. 5
80 X=R*C0S(A)*(COS(B)-SIN(B)*TAN(A))-H*(1-COS(A))+110 90 Y=SIN(A)*(H-R*(SIN(B)*TAN(A)-COS(B)))+R*SIN(B)/COS(A)
100X1=INT(X)
110Y1=INT(Y)
120IF B=0THEN LPRINT "M" ; XI;"，，，；Yl: GOTO 140
130LPRINT"D" ; XI;"，，，；Yl
140NEXT K
150NEXT I
160LPRINT"M，， ；0;"，，，；Yl: LPRINT"D" ; 190;"，
170LPRINT"M 110， 110":LPRINT "D 110，-110"
180LPRINT"M 102， 55":LP謹T "D 102，-55"
190LPRINT"M 0， -110"
200LPRINT"A": END(軌跡見示圖6)。
權利要求1、一種管料切割裝置，其特征在于包括內固定刀刃、外固定刀刃、內活動刀刃以及外活動刀刃，所述的內固定刀刃和外固定刀刃同軸設置，所述的內固定刀刃固定在被切割管料的內部，所述的外固定刀刃固定在被切割管料的外部，所述的內活動刀刃為偏心刀刃，內活動刀刃的偏心距為被切割管料厚度的一半，內活動刀刃的回轉中心到內固定刀刃的中心的距離為被切割管料厚度的一半，所述的外活動刀刃為偏心刀刃，外活動刀刃的偏心距為被切割管料厚度的一半，外活動刀刃的回轉中心到內固定刀刃的中心的距離為被切割管料厚度的一半。
專利摘要本實用新型公開了一種管料切割裝置，包括內固定刀刃、外固定刀刃、內活動刀刃以及外活動刀刃，內固定刀刃和外固定刀刃同軸設置，內固定刀刃固定在被切割管料的內部，外固定刀刃固定在被切割管料的外部，內活動刀刃和外活動刀刃分別為偏心刀刃，內外活動刀刃的偏心距為被切割管料厚度的一半，內外活動刀刃的回轉中心到內固定刀刃的中心的距離為被切割管料厚度的一半。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型管料切割裝置管料切割表面質量好，管口無縮口變形，也沒有飛邊以及毛刺，同時，內外壁漸進剪切斷管料的優(yōu)越性是生產率很高。
文檔編號B23D21/00GK201235417SQ20082003765
公開日2009年5月13日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權日2008年6月27日
發(fā)明者郭貴良 申請人:郭貴良