專利名稱：微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種管材端面弧口的切割技術，具體地說，是涉及一種微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置及其控制方法。
背景技術：
管材是一種十分常見的器材，常用于各種傳輸領域中。由于傳輸線路的要求，在很多情況下都需要τ型或R型接頭來實現管材的連接，而在制作T型或R型管材時，便需要在管材端面切割出各種形狀的弧口，以及對管材進行凹形掏孔，通過帶弧口端面的管材與凹形掏孔的管材組合，來形成T型或R型接頭。目前，管材端面弧口的加工方法一般為手工磨制、沖模沖壓，這些加工方法主要存在以下缺點(1)手工磨制精度差、效率低，需要操作者有熟練的操作技術；(2)沖模沖壓需要對不同型號管材的弧口定制沖模，無法加工非直角類的弧口，而且加工設備體積龐大，不利于外出作業(yè)；(3)以上兩種方法均無法對合金鋼材料加工。由此可見，現有的管材端面弧口的加工方法并不利于管材的焊接施工，還有待于進一步改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，實現不同型號管材、不同形狀的端面弧口的自動切割，以提高切割精度和切割效率，降低切割的技術要求。為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，包括底座和壓臺，所述底座上安裝有管材驅動機構和管材定位機構，而壓臺通過支撐柱安裝于底座上方，其上安裝有切割驅動機構和切割機構，同時，還設置有分別與所述管材驅動機構、切割驅動機構和切割機構連接的微電腦控制系統。進一步地，所述管材驅動機構包括安裝于底座上的第一步進電機，和與該第一步進電機連接的傳動裝置，該傳動裝置與管材定位機構連接。其中，所述傳動裝置包括一個與第一步進電機連接的變速齒輪，和兩個分別與該變速齒輪嚙合的傳動齒輪，且該兩個傳動齒輪分別與管材定位機構軸連接。再進一步地，所述管材定位機構包括兩根位于同一水平面內并分別通過軸承座安裝于底座上的下滾軸，和一根通過軸承座安裝于壓臺底面的上滾軸，所述的兩個傳動齒輪分別連接一根下滾軸。并且，所述兩根下滾軸和一根上滾軸成銳角三角形設置。更進一步地，所述切割驅動機構包括安裝于壓臺上的第二步進電機和直線光軸， 以及位于所述直線光軸上并通過齒條與第二步進電機連接的水平滑臺，所述切割機構安裝于該水平滑臺的端部。而所述切割機構包括帶切割頭和控制開關的切割機，安裝于該切割頭上的調節(jié)螺栓，以及安裝于水平滑臺上并通過復位彈簧與所述切割頭連接的電磁鐵；所述切割頭通過軸芯安裝于水平滑臺的端部。所述微電腦控制系統包括微處理器，分別與該微處理器連接的電源、驅動電路、顯示器和鍵盤；所述驅動電路還分別與第一步進電機、第二步進電機、電磁鐵和切割機的控制開關連接。在上述硬件設備的基礎上，本發(fā)明還提供了上述微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的控制方法，包括以下步驟(1)完成開始切割前的準備工作；(2)對待切割的管材進行定位；(3)向微處理器中輸入待切割管材的弧口參數；(4)微處理器控制復位彈簧復位，以及切割機、第一步進電機、第二步進電機的開啟，并控制切割過程直到切割完成；(5)切割完成后，微處理器控制切割機、第一步進電機和第二步進電機停止工作， 電磁鐵通電，使復位彈簧收縮，帶動切割頭的下端偏離管材，取下管材即可。所述步驟(1)的具體過程為首先由微處理器進行初始化，然后對切割頭進行粗調，最后將電磁鐵所在電路導通，使復位彈簧收縮，帶動切割頭的下端偏離管材。本發(fā)明的設計原理在于利用管材定位機構對待切割的管材進行定位，由管材驅動機構控制管材的轉動，再利用切割驅動機構帶動切割頭的滑動，最終由電腦控制切割機及其他各個機構的動力裝置配合工作，實現對管材端面弧口的切割。與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明原理簡單，操作方便，操作者只需要按鍵輸入操作即可，對其技術能力要求不高；2.本發(fā)明利用成銳角三角形設置的三根滾軸在實現管材定位的同時，還利用第一步進電機提供動力實現了管材的轉動，既簡化了切割裝置的結構，又保證了切割施工的順利進行，一舉兩得；3.本發(fā)明采用微電腦控制，不僅可切割任意型號的管材與任意角度的端面弧口， 具有很高的切割能力，而且大大提高了切割效率；4.本發(fā)明采用數控方式，無須模具，只需要通過鍵盤輸入數據，即可實現一鍵式切割作業(yè)，操作十分簡便；同時，顯示屏顯示數據，可提供非常直觀的控制效果；5.本發(fā)明采用步進電機作為驅動電機，配合微電腦的控制，使切割頭勻速運動，從而有效地提高了切割精度，保證了管材端面弧口的質量；6.本發(fā)明采用等離子切割，切口平整、光潔、不留殘渣痕跡，可在碳鋼、工具鋼、合金鋼、不銹鋼、銅、鋁等材料的管材進行切割作業(yè)，而且大大降低了切割成本；7.本發(fā)明可根據管材的不同而選擇不同的切割頭，如氣割槍、激光切割槍等等，十分靈活；8.本發(fā)明的整機重量輕，便于移動，可用于外出作業(yè)；9.本發(fā)明可切割管材的平面端口、斜面端口，甚至對管材進行掏孔，具有十分廣泛的應用前景。


圖1為本發(fā)明中微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的主視圖。圖2為本發(fā)明中微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的左視圖。圖3為本發(fā)明中微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的右視圖。圖4為本發(fā)明中微電腦控制系統的系統框圖。圖5為本發(fā)明中微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的控制方法的流程示意圖。上述附圖中，附圖標記對應的名稱如下1-底座，2-壓臺，3-支撐柱，4-第一步進電機，5-變速齒輪，6_傳動齒輪，7_軸承座，8-下滾軸，9-上滾軸，10-第二步進電機，11-直線光軸，12-齒條，13-水平滑臺，14-切割頭，15-調節(jié)螺栓，16-電磁鐵，17-軸芯，18-管材。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例如圖1 圖4所示，微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，主要包括底座1和壓臺2，其中，所述底座1上安裝有管材定位機構和管材驅動機構，而壓臺2通過支撐柱3固定于底座1上方，其上安裝有切割機構和切割驅動機構，同時，還設置有分別與所述管材驅動機構和切割驅動機構連接的微電腦控制系統。下面分別對上述結構進行詳細描述。一.管材定位機構和管材驅動機構管材定位機構的功能在于對待切割管材進行定位，以便于切割機構進行切割。管材定位機構由兩根下滾軸8和一根上滾軸9構成。其中，兩根下滾軸8位于同一水平面內，并分別通過軸承座7安裝于底座1上；而上滾軸9通過軸承座7安裝于壓臺2 的底面上，與兩根下滾軸8成銳角三角形設置。在工作時，只需要將管材18置于兩個下滾軸8上，然后將壓臺2下放，壓住管材18，即可實現對管材的定位。兩根下滾軸8與一根上滾軸9的最佳設置方式為成等腰三角形設置。管材驅動機構的功能在于為管材提供驅動力，使待切割管材按照一定的速度轉動，從而使在管材端面上切割出弧口成為可能。管材驅動機構整體安裝于底座1上，主要包括第一步進電機4和傳動裝置。其中， 傳動裝置包括一個與第一步進電機4連接的變速齒輪5，和兩個分別與該變速齒輪5嚙合的傳動齒輪6，且該兩個傳動齒輪6分別與一根下滾軸8連接，以帶動兩根下滾軸8轉動，而下滾軸8的轉動必然帶動置于其上的管材18轉動。二.切割驅動機構和切割機構切割驅動機構的功能在于為切割頭提供驅動力，并帶動切割頭進行水平滑動。切割驅動機構整體安裝于壓臺上，包括第二步進電機10、直線光軸11，以及位于該直線光軸11上并通過齒條12與第二步進電機10連接的水平滑臺13。切割機構包括帶切割頭14和控制開關的切割機，安裝于該切割頭14上的調節(jié)螺栓15，以及安裝于水平滑臺 13上并通過復位彈簧與所述切割頭連接的電磁鐵16 ；所述切割頭14通過軸芯17安裝于水平滑臺13的端部。三.微電腦控制系統微電腦控制系統的功能在于對整個切割裝置及切割過程進行自動控制，以實現管材端面弧口的切割。微電腦控制系統主要包括內置有切割控制程序的微處理器，以及分別與該微處理器連接的電源、驅動電路、顯示器和鍵盤；所述驅動電路還分別與第一步進電機4、第二步進電機10、電磁鐵16和切割機的控制開關連接。如圖4所示，驅動電路主要是由NPN晶體管、PNP晶體管和電阻組成，通過這三種元器件的組合，分別實現對第一步進電機、第二步進電機、切割機的控制開關和電磁鐵的電路通斷進行控制，以驅動其開啟或關閉。當電源接通之后，在微處理器的控制下，第一步進電機4、第二步進電機10、電磁鐵16和切割機開始初始化，完成進入工作前的準備。之后，由微處理器根據管材的型號和需要切割的弧口參數完成切割工作。如圖5所示，本發(fā)明具體的工作過程如下(1)完成開始切割前的準備工作在開始切割之前，首先進行系統初始化，然后將管材18置于兩根下滾軸8上，再放下壓臺2，對切割頭14的位置進行粗調，使切割頭14與管材18對齊，最后接通電源，使電磁鐵16吸合，復位彈簧收縮，進而使與復位彈簧連接的切割頭14發(fā)生動作，其下端偏離管材 18，準備工作完成。(2)對管材進行定位調整壓臺2，使安裝于壓臺2底面的上滾軸9與管材18接觸，并和兩根下滾軸8 一起，共同實現對管材18的定位。(3)輸入待切割管材的弧口參數通過鍵盤向微處理器中輸入管材18端面需要切割出的弧口參數?；】趨稻唧w是指管材型號、角度以及切割類型，如弧口、端口、掏孔等。在上述數據輸入微處理器之后， 顯示屏上將實時地顯示出所有數據，以便操作人員核查。(4)運行微處理器的控制程序并完成弧口切割首先，微處理器控制電磁鐵16所在電路斷開，使電磁鐵16復位，復位彈簧回復初始狀態(tài)，切割頭14與管材18對齊并接觸；然后由微處理器控制切割機、第一步進電機4和第二步進電機10同時開啟，使三者開始工作。其中，第一步進電機4轉動，帶動變速齒輪5 和傳動齒輪6轉動，進而使兩根下滾軸8轉動，導致下滾軸8上的管材18做旋轉運動；第二步進電機10轉動，并通過齒條12帶動水平滑臺13沿直線光軸11在水平方向上移動，導致安裝于水平滑臺13上的切割頭14開始在水平方向上移動；在管材18旋轉與切割頭14水平移動的同時，切割機控制切割頭14對管材18的端面進行切割，三者配合，當管材18旋轉一周時，管材端面弧口的切割工作完成。在完成切割工作之后，微處理器控制切割機、第一步進電機4、第二步進電機10斷電停止工作，電磁鐵16所在電路導通，電磁鐵16吸合，復位彈簧收縮，使切割頭14的下端偏離管材；取下管材18，準備下一次切割。
按照上述實施例，便可很好地實現本發(fā)明。
權利要求
1.微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，包括底座(1)和壓臺O)，所述底座(1)上安裝有管材驅動機構和管材定位機構，而壓臺(2)通過支撐柱(3)安裝于底座(1)上方，其上安裝有切割驅動機構和切割機構，同時，還設置有分別與所述管材驅動機構、切割驅動機構和切割機構連接的微電腦控制系統。
2.根據權利要求1所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述管材驅動機構包括安裝于底座(1)上的第一步進電機，和與該第一步進電機(4)連接的傳動裝置，該傳動裝置與管材定位機構連接。
3.根據權利要求2所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述傳動裝置包括一個與第一步進電機(4)連接的變速齒輪(5)，和兩個分別與該變速齒輪(5) 嚙合的傳動齒輪(6)，且該兩個傳動齒輪(6)分別與管材定位機構軸連接。
4.根據權利要求3所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述管材定位機構包括兩根位于同一水平面內并分別通過軸承座(7)安裝于底座(1)上的下滾軸(8)，和一根通過軸承座(7)安裝于壓臺( 底面的上滾軸(9)，所述的兩個傳動齒輪(6) 分別連接一根下滾軸(8)。
5.根據權利要求4所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述兩根下滾軸(8)和一根上滾軸(9)成銳角三角形設置。
6.根據權利要求4或5所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述切割驅動機構包括安裝于壓臺(2)上的第二步進電機(10)和直線光軸(11)，以及位于所述直線光軸(11)上并通過齒條(12)與第二步進電機(10)連接的水平滑臺(13)，所述切割機構安裝于該水平滑臺(13)的端部。
7.根據權利要求6所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述切割機構包括帶切割頭(14)和控制開關的切割機，安裝于該切割頭(14)上的調節(jié)螺栓 (15)，以及安裝于水平滑臺(13)上并通過復位彈簧與所述切割頭(14)連接的電磁鐵(16)； 所述切割頭(14)通過軸芯(17)安裝于水平滑臺(13)的端部。
8.根據權利要求7所述的微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，其特征在于，所述微電腦控制系統包括微處理器，分別與該微處理器連接的電源、驅動電路、顯示器和鍵盤； 所述驅動電路還分別與第一步進電機G)、第二步進電機(10)、電磁鐵(16)和切割機的控制開關連接。
9.一種微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)完成開始切割前的準備工作；(2)對待切割的管材進行定位；(3)向微處理器中輸入待切割管材的弧口參數；(4)微處理器控制復位彈簧復位，以及切割機、第一步進電機、第二步進電機的開啟，并控制切割過程直到切割完成；(5)切割完成后，微處理器控制切割機、第一步進電機和第二步進電機停止工作，電磁鐵通電，使復位彈簧收縮，帶動切割頭的下端偏離管材，取下管材即可。
10.根據權利要求9所述的一種微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置的控制方法， 其特征在于，所述步驟(1)的具體過程為首先由微處理器進行初始化，然后對切割頭進行粗調，最后將電磁鐵所在電路導通，使復位彈簧收縮，帶動切割頭的下端偏離管材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微電腦控制圓形管材端面弧口切割裝置，屬于管材切割技術，主要解決了現有技術中切割效率低、精度差等問題。該管材端面弧口切割裝置，包括底座和壓臺，所述底座上安裝有管材驅動機構和管材定位機構，而壓臺通過支撐柱安裝于底座上方，其上安裝有切割驅動機構和切割機構，同時，還設置有分別與所述管材驅動機構、切割驅動機構和切割機構連接的微電腦控制系統。本發(fā)明還公開了該切割裝置的控制方法，通過切割裝置與其控制方法相配合，實現了不同材料的管材端面弧口的切割，并提高了切割效率和切割精度。
文檔編號B23K37/00GK102267026SQ201110172469
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
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