一种数控切割机及其切割方法

技术领域

本发明涉及机电一体化技术领域，具体为一种数控切割机及其切割方法。

背景技术

数控切割机是机电一体化的切割机，是对原材料进行下料的一种机器，这种机器能对原材料进行误差小的快速切割，例如对于大块钢材进行规则形状切割的火焰切割机。

但是数控切割机在对原材料进行下料时，会在切割处产生大量的高温烟尘，如果不对烟尘进行及时处理，不仅会对工人造成身体的损害，还会使机器积灰，影响机器的运行，当前对于切割机灰尘的处理，多采用大型网罩将机器覆盖，在上方开设吸尘口，将烟尘吸走，这种方法覆盖范围大，导致能源消耗大，同时烟尘在上升的过程中，依然会依附在切割机上，甚至是进入切割机内部造成机器的损坏。

另一种方法是在割嘴上方设置锥型罩盖，直接将烟尘从产生点吸走，但是这种方法会导致高温烟尘经过割嘴与割炬表面，使割嘴与割炬的材料温度升高，使内部高压氧以及乙炔等燃料提前加热，存在一定的危险性。

发明内容

针对背景技术中提出的现有数控切割机在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种数控切割机及其切割方法，具备快速带走高温烟尘、对割嘴割炬及电子元件进行实时降温的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种数控切割机，包括前行轨道，所述前行轨道分为左右两个，两个所述前行轨道上活动连接有两个对称的移动架，所述移动架上固定安装有两个对称的横梁，其中一个移动架上固定连接有工控箱，所述工控箱内固定安装有电子元件，另一个移动架上固定连接有抽水泵，所述抽水泵的一端固定连接有出水管，两个所述横梁上均活动安装有对称的驱动车架，所述驱动车架的下方安装有夹持器，其中一个所述驱动车架的顶端固定安装有气箱，另一个驱动车架的顶端固定安装有吸气泵，所述吸气泵的一端固定安装有进气管，所述气箱的一端固定安装有气管，所述气管的一端固定安装有割炬，所述割炬的底端固定安装有割嘴，所述割炬贯穿并固定套接在吸尘室的中心，其中一个所述横梁的一端固定连接有吸水泵，所述吸水泵的一端固定连接有进水管，两个所述横梁的对立面上均固定连接有两组对称的限位架，所述限位架上开设有活动槽，所述活动槽内卡接有活动杆，所述吸尘室的顶部开设有与进水管固定连接的喷淋腔，且喷淋腔的底部开设有均布的喷淋孔，所述喷淋腔的下方安装有集水池，所述出水管的一端贯穿吸尘室并与集水池固定连接，所述吸尘室开设有内腔与外腔，所述外腔为突变风道，所述吸尘室的内腔顶端固定连接有挡风板，所述突变风道的上方开设有均风腔，所述均风腔的底部开设有均布的均风孔，所述吸尘室的一侧开设有进风孔，所述进气管的一端通过进风孔与均风腔固定连接，所述进风孔的下方安装有空气管，所述空气管贯穿吸尘室至内腔中，所述吸尘室的内腔壁上贯穿并固定套接有均布的调压管。

优选的，所述气管为高压氧气管与燃料管，所述夹持器通过现有液压机构与驱动车架活动连接，所述夹持器贯穿并固定套接在吸尘室内，且夹持器的一端与割炬固定连接。

优选的，所述活动杆的两端通过高度弹簧与活动槽的底端固定连接，所述进水管与出水管均从活动杆的上方穿过，所述进水管贯穿工控箱并贴和在电子元件的下方。

优选的，所述突变风道从拐点分为上风道与下风道，且上风道的截面积小于下风道的截面积，所述下风道的底部开口截面积最大。

优选的，所述调压管向上倾斜，且调压管分为上下两部分，所述上部调压管的开口高度靠近空气管的中心线高度，所述下部调压管的开口比挡风板的最低点高。

优选的，所述吸尘室分为上下两部分，所述吸尘室的上部为圆柱形，所述吸尘室的下部为向中心聚集的不规则圆锥，且吸尘室下部的底端为类圆柱形。

优选的，所述挡风板与吸尘室的内腔壁以及集水池存在距离，所述空气管以及调压管的开口均位于挡风板与吸尘室形成的内腔中。

一种数控切割机的切割方法，包括以下切割步骤：

S1、切割，将板材固定在切割机上，接着向切割机操作系统中输入编好的程序，对割嘴进行校准，打开切割机开关及辅助开关，使吸水泵、抽水泵以及吸气泵开始工作，使割嘴开始对板材进行切割，并产生高温烟尘；

S2、除尘，在切割的同时，冷却水通过进水管流经电子元件后流入喷淋腔，冷空气通过突变风道撞击板材形成风罩，此时高温烟尘与周围的冷空气进行热交换，此时空气管使吸尘室的内腔壁与挡风板之间形成的内腔中的空气与外界平衡，通过调压管与突变风道中的差速冷空气形成上下压差，使高温烟尘受冷空气与压差的影响被快速送往吸尘室内，并继续向上堆积在吸尘室与挡风板形成的内腔中，此时喷淋腔中持续下落的水将吸收堆积的高温烟尘并落入集水池中，使抽水泵通过出水管将污水抽走；

S3、冷却，当板材切割完成后，切割机将复位并停止运行，此时吸气泵、吸水泵以及抽水泵依然运行一段时间，使冷空气对割嘴进行冷却，同时对还未被吸收的烟尘提供向上的力，使其完全被水吸收，并被抽水泵抽走，当出水管内的污水看起来洁净后，将所有电源断开，使切割机等待下一次运行。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设计的突变风道，使冷空气从风道中喷出，与割嘴周边的板材形成风罩，阻碍高温烟尘的扩散，同时冷空气与高温烟尘进行热交换，对高温烟尘进行初步的降温，且冷空气在冲击钢材时，将会向内部与外部扩散，使内部扩散的冷空气碰撞上升，将高温烟尘向上带入吸尘室的内腔中，同时冷空气可在切割结束后对割嘴进行快速降温。

2、本发明通过突变风道上窄下宽的设计，使冷空气在上方的流速大于下方的流速，通过设计的调压管与空气管，与突变风道内冷空气的流速配合，使吸尘室的内腔顶部形成低压区、底部形成高压区，使撞击在板材上的冷空气向内扩散的部分因为压差的关系，将烟尘向吸尘室内快速带走，通过设计的挡风板与吸尘室文丘里管的形状设计，避免了上升的烟尘回流至突变风道中。

3、本发明通过设计的水管道系统，使冷却水对工控箱中的电子元件进行降温后，能流入吸尘室的喷淋腔中，吸收高温烟尘，并通过排水管排出，且落下的水将对割炬进行降温，保持割炬内气体的温度稳定，避免事故的发生，

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明活动杆结构示意图；

图3为本发明吸尘室结构示意图；

图4为本发明吸尘室结构正视剖切示意图。

图中：1、前行轨道；2、移动架；3、横梁；4、工控箱；401、电子元件；5、驱动车架；501、气箱；502、气管；6、夹持器；7、吸气泵；8、进气管；9、割炬；10、割嘴；11、吸尘室；12、吸水泵；13、进水管；14、抽水泵；15、出水管；16、限位架；17、活动杆；18、高度弹簧；19、空气管；20、喷淋腔；21、集水池；22、挡风板；23、均风腔；24、均风孔；25、进风孔；26、突变风道；27、调压管。

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做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。

请参阅图1-4，一种数控切割机，包括前行轨道1，前行轨道1分为左右两个，两个前行轨道1上活动连接有两个对称的移动架2，移动架2上固定安装有两个对称的横梁3，其中一个移动架2上固定连接有工控箱4，工控箱4内固定安装有电子元件401，另一个移动架2上固定连接有抽水泵14，抽水泵14的一端固定连接有出水管15，两个横梁3上均活动安装有对称的驱动车架5，驱动车架5的下方安装有夹持器6，其中一个驱动车架5的顶端固定安装有气箱501，另一个驱动车架5的顶端固定安装有吸气泵7，吸气泵7的一端固定安装有进气管8，气箱501的一端固定安装有气管502，气管502的一端固定安装有割炬9，割炬9的底端固定安装有割嘴10，割炬9贯穿并固定套接在吸尘室11的中心，其中一个横梁3的一端固定连接有吸水泵12，吸水泵12的一端固定连接有进水管13，两个横梁3的对立面上均固定连接有两组对称的限位架16，限位架16上开设有活动槽，活动槽内卡接有活动杆17，吸尘室11的顶部开设有与进水管13固定连接的喷淋腔20，且喷淋腔20的底部开设有均布的喷淋孔，喷淋腔20的下方安装有集水池21，出水管15的一端贯穿吸尘室11并与集水池21固定连接，吸尘室11开设有内腔与外腔，外腔为突变风道26，吸尘室11的内腔顶端固定连接有挡风板22，突变风道26的上方开设有均风腔23，均风腔23的底部开设有均布的均风孔24，吸尘室11的一侧开设有进风孔25，进气管8的一端通过进风孔25与均风腔23固定连接，进风孔25的下方安装有空气管19，空气管19贯穿吸尘室11至内腔中，吸尘室11的内腔壁上贯穿并固定套接有均布的调压管27。

其中，气管502为高压氧气管与燃料管，夹持器6通过现有液压机构与驱动车架5活动连接，夹持器6贯穿并固定套接在吸尘室11内，且夹持器6的一端与割炬9固定连接，使两个驱动车架5能同时带动吸尘室11运行，使吸尘室11能与割嘴10进行同步调整，并总是保持相对位置不便，同时夹持器6也保证了吸尘室11的稳定性。

其中，活动杆17的两端通过高度弹簧18与活动槽的底端固定连接，进水管13与出水管15均从活动杆17的上方穿过，进水管13贯穿工控箱4并贴和在电子元件401的下方，使进水管13能先对电子元件401进行降温处理后再流向喷淋腔20，活动杆17的连接设计以及与进、出水管的位置关系设计，使吸尘室11在靠近限位架16时，水管对活动杆17的压力变小，使高度弹簧18带动活动杆17上升，避免了水管落向下方板材，或者堆积在吸尘室11的移动道路上对其造成的阻碍，当吸尘室11在远离限位架16时，水管对活动杆17的压力变大，使高度弹簧18带动活动杆17下降，使水管能跟随吸尘室11前进。

其中，突变风道26从拐点分为上风道与下风道，且上风道的截面积小于下风道的截面积，下风道的底部开口截面积最大，上下风道截面积不同的设计，使上风道中的冷空气流速快，使上风道周边的压力小，下风道的冷空气流速慢，使下风道周边的压力大，使上下风道的周边形成压力差。

其中，调压管27向上倾斜，且调压管27分为上下两部分，上部调压管27的开口高度靠近空气管19的中心线高度，下部调压管27的开口比挡风板22的最低点高，使空气管19中进入的空气通过调压管27与上风道的冷空气配合，使上部分调压管27周围吸尘室11与挡风板22形成的内腔成为低压区，使下部分调压管27周围吸尘室11与挡风板22形成的内腔形成高压区，使撞击在板材上向内汇集的冷空气能受压差的影响，将高温烟尘快速的带向吸尘室11，同时下部调压管27的位置设计，使高温烟尘在向上运动时，冷空气的上升力以及内腔中的压力影响，不会进入挡风板22与吸尘室11的内壁形成的内腔中，避免了高温烟尘从调压管27回流的可能。

其中，吸尘室11分为上下两部分，吸尘室11的上部为圆柱形，吸尘室11的下部为向中心聚集的不规则圆锥，且吸尘室11下部的底端为类圆柱形，使吸尘室11成为类文丘里管的形状，使高温烟尘在上升过程中，先受到吸尘室11底端形状的影响，保持向上运动的方向，当烟尘到达挡风板22与吸尘室11的内壁形成的内腔开口处时，上升的烟尘能同时受到冷空气的顶升力以及内腔开口处的压力影响，使烟尘有向内的运动趋势，避免了烟尘通过调压管27回流向突变风道内。

其中，挡风板22与吸尘室11的内腔壁以及集水池21存在距离，空气管19以及调压管27的开口均位于挡风板22与吸尘室11形成的内腔中，挡风板22的位置设计，使回收的烟尘能像集水池21的上方汇聚，使烟尘能大面积的被喷淋腔20中喷出的水吸收，同时挡风板22与吸尘室11形成的内腔，为压差的形成提供了场地，也避免了烟尘回流像突变风道26。

一种数控切割机的切割方法，包括以下切割步骤：

S1、切割，将板材固定在切割机上，接着向切割机操作系统中输入编好的程序，对割嘴10进行校准，打开切割机开关及辅助开关，使吸水泵12、抽水泵14以及吸气泵7开始工作，使割嘴10开始对板材进行切割，并产生高温烟尘；

S2、除尘，在切割的同时，冷却水通过进水管13流经电子元件401后流入喷淋腔20，冷空气通过突变风道26撞击板材形成风罩，此时高温烟尘与周围的冷空气进行热交换，此时空气管19使吸尘室11的内腔壁与挡风板22之间形成的内腔中的空气与外界平衡，通过调压管27与突变风道26中的差速冷空气形成上下压差，使高温烟尘受冷空气与压差的影响被快速送往吸尘室11内，并继续向上堆积在吸尘室11与挡风板22形成的内腔中，此时喷淋腔20中持续下落的水将吸收堆积的高温烟尘并落入集水池21中，使抽水泵14通过出水管15将污水抽走；

S3、冷却，当板材切割完成后，切割机将复位并停止运行，此时吸气泵7、吸水泵12以及抽水泵14依然运行一段时间，使冷空气对割嘴10进行冷却，同时对还未被吸收的烟尘提供向上的力，使其完全被水吸收，并被抽水泵14抽走，当出水管15内的污水看起来洁净后，将所有电源断开，使切割机等待下一次运行。

本发明的使用方法(工作原理)如下：

首先将板材固定在切割机的切割台上，然后向操作系统中输入编好的程序，并进行机器的调试，然后对割嘴10进行校准，接着打开开关，使切割机开始运行，同时打开吸水泵12、抽水泵14以及吸气泵7的开关，此时进水管13开始通水，流经工控箱4后流入喷淋腔20，并落向集水池21，同时冷空气开始进入突变风道26中，并向下撞击在板材上形成风罩，此时受冷空气流速与空气管19的影响，吸尘室11的内腔壁与挡风22形成的内腔位于调压管27的部位形成上下压差，此时割嘴10已经开始对板材进行切割；

然后，因为切割而产生的高温烟尘，首先与周围的冷空气进行热交换，同时受冷空气与压差的影响被快速的送入吸尘室11内，继续向上堆积在吸尘室11与挡风板22形成的内腔中，此时喷淋腔20中持续下落的水将吸收高温烟尘落入集水池21中，接着被抽水泵14通过出水管15抽走；

最后，当板材切割完成后，切割机按程序复位并停止运行，此时吸气泵7、吸水泵12以及抽水泵14依然运行一段时间，使冷空气对割嘴10进行冷却，同时对还未被吸收的烟尘提供向上的力，使其完全被水吸收，并被抽水泵14抽走，当出水管15内的污水看起来洁净后，将所有电源断开，使切割机等待下一次运行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。