环锻件切割设备

技术领域

本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种环锻件切割设备。

背景技术

大型环锻件(直径大于或等于1500mm)常用于挖掘机或起重机等工程机械的底座上。大型环锻件的加工工艺通常包括棒料下料、热锻、辗环和车加工。为提高材料利用率、热锻效率和机加工效率，目前对高度较小的环锻件常采用双件辗环工艺，碾环成型后再对其进行分割。

目前主要采用切槽刀或立式锯床对环锻件进行切割。前者受切槽刀强度的限制，需要切断口厚度达8mm以上，有时需要正反面切割，切口又会导致断口宽度的再次增加，产生了严重的材料浪费和工时浪费。后者受锯条自身特性限制，切割速度难以大幅度提升，生产效率低下。

因此，如何解决相关技术中使用切槽刀切割环锻件导致切口宽度大以及使用立式锯床切割环锻件生产效率低的问题成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种环锻件切割设备，用以解决相关技术中使用切槽刀切割环锻件导致切口宽度大以及使用立式锯床切割环锻件生产效率低的缺陷，实现使用圆盘锯切割环锻件，在降低切口宽度的同时提高切割效率的效果。

本发明提供一种环锻件切割设备，包括：

机架；

回转夹紧机构，所述回转夹紧机构包括回转平台、第一旋转驱动组件和夹持组件，所述回转平台与所述机架转动连接，所述第一旋转驱动组件用于驱动所述回转平台转动，所述夹持组件设置在所述回转平台上，所述夹持组件用于夹持环锻件，且使所述环锻件的轴线与所述回转平台的转动轴线共线；和

切割机构，所述切割机构设置在所述回转夹紧机构的一侧，所述切割机构包括主轴箱、第一直线移动组件、圆盘锯和第二旋转驱动组件，所述主轴箱通过所述第一直线移动组件与所述机架移动连接，所述第一直线移动组件用于驱动所述主轴箱沿所述回转平台的径向移动，所述圆盘锯通过所述主轴箱与所述第二旋转驱动组件传动连接，所述圆盘锯的转动轴线平行于所述回转平台的轴线。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述机架包括架体和移动架，所述移动架通过第二直线移动组件与所述架体移动连接，所述第二直线移动组件用于驱动所述移动架沿所述回转平台的轴向移动，所述主轴箱设置在所述移动架上。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述夹持组件包括：

多个夹具，多个所述夹具沿所述回转平台的周向布置，且所述夹具与所述回转平台移动连接，移动方向沿所述回转平台的径向；

多个第三直线移动组件，多个所述第三直线移动组件一一对应的设置在多个所述夹具与所述回转平台之间，所述第三直线移动组件用于驱动所述夹具移动。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述夹具包括：

移动座，所述移动座与所述回转平台移动连接；

夹持部，所述夹持部包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部和所述第二夹持部沿所述回转平台的轴向设置在所述移动座上，所述第一夹持部和所述第二夹持部均用于与所述环锻件的内侧壁接触，且所述第一夹持部和所述第二夹持部分别与所述环锻件沿所述环锻件的轴向的两端接触。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述第一夹持部与所述移动座固定连接，所述第二夹持部与所述移动座之间设置有弹性伸缩装置；

当所述弹性伸缩装置全部伸出时，所述第二夹持部的夹持端与所述移动座的距离大于所述第一夹持部的夹持端与所述移动座的距离；

当所述第一夹持部的夹持端抵紧在所述环锻件的内侧壁时，所述弹性伸缩装置驱动所述第二夹持部的夹持端抵紧在所述环锻件的内侧壁。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述第一直线移动组件、所述第二直线移动组件和所述第三直线移动组件均包括丝杠螺母机构。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述圆盘锯的两侧与所述主轴箱之间设置有防抖夹块，所述防抖夹块与所述圆盘锯的端面之间设置有间隙，以限制所述圆盘锯沿自身轴向的抖动幅度。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述圆盘锯通过平衡轴与所述主轴箱转动连接。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述主轴箱上还设置有挡板，所述挡板阻挡在所述圆盘锯与所述第一直线移动组件之间。

根据本发明提供的环锻件切割设备，所述圆盘锯的厚度小于或等于4毫米。

本发明提供的环锻件切割设备，包括机架、回转夹紧机构和切割机构。回转夹紧机构包括回转平台、第一旋转驱动组件和夹持组件，回转平台与机架转动连接，第一旋转驱动组件用于驱动回转平台相对机架转动。夹持组件设置在回转平台上，用于夹持环锻件，且使环锻件的轴线与回转平台的轴线共线。切割机构设置在回转夹紧机构的一侧，切割组件包括主轴箱、第一直线移动组件、圆盘锯和第二旋转驱动组件。主轴箱通过第一直线移动组件与机架移动连接，第一直线移动组件用于驱动主轴箱沿回转平台的径向移动。圆盘锯通过主轴箱与第二旋转驱动组件传动连接，圆盘锯的转动轴线平行于回转平台的轴线。使用时，通过夹持组件将环锻件固定在回转平台上，且使环锻件的轴线与回转平台的轴线共线。第二旋转驱动组件在驱动圆盘锯转动的同时，第一直线移动组件通过主轴箱带动圆盘锯沿回转平台的径向移动，当圆盘锯与环锻件接触时，实现对环锻件到的切割。在切割的同时，第一旋转驱动组件驱动回转平台转动，进而带动环锻件的转动，完成对环锻件的环切。本发明提供的环锻件切割设备，使用圆盘锯进行切割，圆盘锯厚度小，转速高，可在降低切口宽度的同时提升切割效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施例提供的环锻件切割设备的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的切割机构的结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的切割机构的局部放大图一；

图4是本发明的实施例提供的切割机构的局部放大图二

图5是本发明的实施例提供的回转夹紧机构的结构示意图；

图6是本发明的实施例提供的第二夹持部与移动座的爆炸图；

图7是本发明的实施例提供的回转夹紧机构的底部放大图；

附图标记：

100：机架；110：架体；120：移动架；121：第二导轨；130：支承板；140：加强筋；200：回转夹紧机构；210：回转平台；221：第一电机；222：减速机；223：驱动齿轮；2311：移动座；2312：第一夹持部；2313：第二夹持部；2314：弹簧；2315：第三导轨；2321：螺帽；300：切割机构；310：主轴箱；311：第一导轨；312：挡板；321：第二电机；322：第一丝杠；330：圆盘锯；331：防抖夹块；341：第三电机；342：第一带轮；343：第二带轮；400：环锻件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在挖掘机、起重机等工程机械的转台上会设置由大型环锻件加工而成的齿轮，大型环锻件一般指外径大于1500毫米的环锻件。目前，为了提高环锻件的加工速度，对于轴向高度较小的环锻件，通常采用双件辗环的方式进行加工，辗环成型后再将其分割为两个独立的环锻件。

对于辗环成型的半成品进行分割时，通常采用两种方式，一种为使用开槽刀进行分割，另一种为使用立式锯床进行分割。

对于使用开槽刀进行分割的方式，为了保证开槽刀的强度，开槽刀的厚度需要达到8毫米以上，在进行分割时，切口的宽度也会达到8毫米以上，甚至在环锻件的径向厚度较大时，还需要正反面切割，此时切口还会再次增加，导致材料的严重浪费，同时也会增加加工工时，导致生产效率降低。

对于使用立式锯床进行分割的方式，受到锯条自身特性的限制，切割速度难以得到大幅提升，导致分割时间较长，使生产效率大大降低。

为了解决上述的技术问题，本发明的实施例提供一种环锻件切割设备，该设备使用圆盘锯对环锻件的半成品进行切割，圆盘锯的轴向厚度小，转速高，可以实现在降低切口厚度的同时提高生产效率，使材料的利用率得以大幅提升。

下面结合图1至图7描述本发明实施例提供的环锻件切割设备。

本发明的实施例提供一种环锻件切割设备，包括机架100、回转夹紧机构200和切割机构300，回转夹紧机构200和切割机构300均设置在机架100上，且切割机构300设置在回转夹紧机构200的一侧。回转夹紧机构200用于夹持环锻件400，并带动环锻件400绕环锻件400的轴线转动。切割机构300用于沿环锻件400的周向切割环锻件400。

机架100可以包括两部分，一部分为操作台，另一部分为工作台，操作台和工作台可以沿左右方向分布。

操作台用于环锻件400的上料，并在工作台上完成对环锻件400的切割，切割完成后，将环锻件400从工作台上取下。工作台用于对操作台上的环锻件400进行切割。

回转夹紧机构200包括回转平台210、第一旋转驱动组件和夹持组件。

回转平台210可以为圆盘，回转平台210可以设置在机架100的操作台的顶部，回转平台210可以通过转动轴与机架100的操作台转动连接，或者也可以通过回转支承与机架100的操作台转动连接。在一个优选的实施例中，回转平台210的转动轴线沿竖直方向。

第一旋转驱动组件可以包括第一电机221、减速机222和驱动齿轮223，第一电机221的输出端与减速机222的输入端传动连接，驱动齿轮223与减速机222的输出端连接，减速机222连接在机架100上。其中，第一电机221可以为伺服电机。

当回转平台210通过转动轴与机架100的操作台连接时，转动轴可以设置在回转平台210的底部中心，在回转平台210的底部可以设置内齿圈或外齿圈，第一旋转驱动组件的驱动齿轮223可以与内齿圈或外齿圈啮合传动。

当回转平台210通过回转支承与机架100转动连接时，回转平台210的底部可以与回转支承的内圈螺栓连接，回转支承的外圈可以与机架100螺栓连接，回转支承的内圈的内侧设置有内齿，第一旋转驱动组件的驱动齿轮223与回转支承的内圈的内齿啮合传动。

回转平台210的底部还可以与回转支承的外圈螺栓连接，回转支承的内圈可以与机架100螺栓连接，回转支承的外圈的外侧设置有外齿，第一旋转驱动组件的驱动齿轮223与回转支承的外圈的外齿啮合传动。

夹持组件设置在回转平台210的顶部，当环锻件400放置到回转平台210后，夹持组件用于将环锻件400固定在回转平台210上，用以限制环锻件400的径向及轴向的运动，同时还可以限制环锻件400绕自身轴线的转动。当夹持组件将环锻件400固定在回转平台210上后，环锻件400的轴线与回转平台210的轴线共线，如此可以保证环锻件400与回转平台210同轴转动。

切割机构300包括主轴箱310、第一直线移动组件、圆盘锯330和第二旋转驱动组件。

主轴箱310与机架100的工作台移动连接，主轴箱310和工作台可以通过第一导轨311和第一导向槽进行连接。例如，可以在主轴箱310的底部沿移动方向的两侧各设置一个第一导轨311，第一导轨311的延伸方向平行于主轴箱310的移动方向。对应的，在工作台的顶部设置两个与第一导轨311配合滑动的第一导向槽。

第一直线移动组件设置在主轴箱310与工作台之间，用于驱动主轴箱310沿回转平台210的径向移动。第一直线移动组件可以包括第二电机321、第一丝杠322和第一滑块。

其中，第二电机321可以为伺服电机，第一丝杠322的两端通过轴承与工作台转动连接，且第一丝杠322的轴线沿回转平台210的径向延伸。第二电机321可以通过螺栓固定在工作台上，且第二电机321的输出端与第一丝杠322的其中一端传动连接。第一滑块可以通过螺栓连接在主轴箱310的底部，且第一滑块上设置有第一螺纹孔，第一螺纹孔的轴线与第一丝杠322的轴线共线，且第一丝杠322与第一滑块的第一螺纹孔螺纹连接。

当第二电机321带动第一丝杠322转动时，第一丝杠322驱动第一滑块沿第一丝杠322的轴线移动，进而带动主轴箱310沿回转平台210的径向移动。

圆盘锯330与主轴箱310的输出轴连接，圆盘锯330的转动轴线平行于回转平台210的转动轴线。

第二旋转驱动组件用于通过主轴箱310内的齿轮组驱动圆盘锯330转动，第二旋转驱动组件包括第三电机341、第一带轮342和第二带轮343。第三电机341可以通过螺栓固定在主轴箱310上，第一带轮342与第三电机341的输出轴传动连接，第一带轮342和第二带轮343通过传动带传动连接，第二带轮343与主轴箱310的输入轴传动连接，主轴箱310的输出轴与圆盘锯330传动连接。第三电机341带动第一带轮342转动，第一带轮342通过传动带带动第二带轮343转动，第二带轮343通过主轴箱310的齿轮组带动圆盘锯330转动。

其中，第二带轮343的外径大于第一带轮342的外径，如此，可以实现降速增扭的效果。

主轴箱310内的齿轮组可以为增速齿轮组，以实现圆盘锯330的高速转动，提升切割速度，提高环锻件400的切割效率。

该实施例中，第二旋转驱动组件使用带传动的方式具有以下优点：当出现环锻件400卡锯的情况时，若第二旋转驱动组件继续为圆盘锯330提供转动力，可能会导致圆盘锯330损坏。使用带传动的方式可有效解决该问题，因为当出现卡锯的情况时，带与带轮之间可打滑，使第三电机341的动力无法传输到圆盘锯330上，可有效降低圆盘锯330损坏的风险。

在切割时，首先将环锻件400吊装到回转平台210上，调整夹持组件，将环锻件400固定在回转平台210上，且使环锻件400的轴线与回转平台210的轴线共线。

通过控制第二电机321带动第一丝杠322转动，进而通过第一滑块带动主轴箱310向靠近环锻件400的方向运动，开启第三电机341，通过第一带轮342、第二带轮343和主轴箱310带动圆盘锯330转动，再次控制第二电机321驱动主轴箱310缓慢靠近环锻件400，待切割出火花后，后退0.1～0.3毫米，完成对刀。

开启配套的水、电气等系统，启动切削加工程序，第二电机321驱动主轴箱310沿回转平台210的径向移动，对环锻件400进行切割，当圆盘锯330贯穿环锻件400后，第一电机221转动，通过减速机222减速，带动回转平台210缓慢转动，在转动过程中，圆盘锯330完成对环锻件400的360度切割。切割完成后，将分成两部分的环锻件400分别吊离回转平台210。

本发明的实施例提供的环锻件切割设备使用圆盘锯330对环锻件400进行切割，切口较窄，可以降低原料的浪费，而且圆盘锯330转速较高，可以提高环锻件400的切割效率。

为了切割不同轴向厚度的环锻件400，本发明的一个实施例提供的环锻件切割设备，机架100包括架体110和移动架120，移动架120设置在主轴箱310与架体100之间，第二直线移动组件用于驱动移动架120沿平行于回转平台210的轴线的方向移动，进而带动主轴箱310沿平行于回转平台210的轴线的方向移动。

在工作台的前后两侧可以分别设置竖直的支承板130，支承板130的外侧面可以设置加强筋140进行加强。在支承板130的内侧面可以设置两个第二导向槽，两个第二导向槽均沿竖直方向设置，即沿回转平台210的轴向延伸，且沿支承板130的左右方向分布。在移动架120的外侧面，即靠近支承板130的一侧可以与第二导向槽对应的设置两个第二导轨121，移动架120通过第二导轨121和第二导向槽的配合滑动，实现移动架120的上下滑动。

第二直线移动组件包括第四电机、第二丝杠和第二滑块，第二丝杠可以沿竖直方向设置，且第二丝杠的两端通过轴承与支承板130转动连接。第四电机与支承板130可以通过螺栓固定连接，第四电机的输出轴与第二丝杠的其中一端传动连接。第二滑块可以通过螺栓固定在移动架120上，在第二滑块上设置有第二螺纹孔，第二丝杠与第二螺纹孔螺纹连接。

当第四电机转动时，可以驱动第二丝杠转动，第二丝杠驱动第二滑块沿第二丝杠的轴向上下移动，进而带动移动架120上下移动，最终移动架120带动主轴箱310上下移动。

当对一种环锻件400切割完成，进行下一个轴向高度不同的环锻件400进行切割时，可以通过第四电机驱动移动架120上下移动，以使圆盘锯330对准环锻件400的切割位置。

在本发明的一个实施例中，夹持组件可以包括多个夹具和多个第三直线移动组件。

多个夹具沿回转平台210的周向分布，换言之，相邻两个夹具之间的夹角可以为六十度。夹具与回转平台210移动连接，移动方向沿回转平台210的径向。具体的，在夹具的底部沿宽度方向的两侧可以各设置一个第三导轨2315，在回转平台210与夹具对应的位置设置有第三导向槽，第三导向槽与第三导轨2315相配合，夹具的中心线沿回转平台210的径向延伸，第三导轨2315和第三导向槽沿平行于夹具的中心线的方向延伸。

此外，还可以在回转平台210的顶部设置六个安装槽，六个安装槽沿回转平台210的周向分布，换言之，相邻两个安装槽之间的夹角为六十度。六个夹具一一对应的设置在六个安装槽内。

第三直线移动组件用于驱动夹具沿回转平台210的径向移动，第三直线移动组件可以包括螺帽2321、第三丝杠和第三滑块。其中，第三丝杠沿回转平台210的径向延伸，且第三丝杠的两端通过轴承与回转平台210转动连接。螺帽2321可以连接在第三丝杠的其中一端。第三滑块可以通过螺栓固定在夹具的底部，且第三滑块上设置有第三螺纹孔，第三丝杠螺接在第三螺纹孔内。

在需要调整夹具的位置时，可以使用扳手等工具与螺帽2321卡合，并驱动螺帽2321转动，进而带动第三丝杠转动，第三丝杠驱动第三滑块沿第三丝杠的轴向运动，进而驱动夹具沿回转平台210的径向移动。

在本发明的一个实施例中，夹具可以包括移动座2311和夹持部。

移动座2311用于与回转平台210移动连接，移动座2311可以包括底板和安装板，上述的第三导轨2315和第三滑块均设置在底板的底部。安装板与底板垂直的设置在底板的顶部，且位于底板靠近回转平台210中心的一端。

夹持部可以包括第一夹持部2312和第二夹持部2313，第一夹持部2312和第二夹持部2313均可以为顶块，第一夹持部2312和第二夹持部2313均可以使用螺栓固定连接在安装板上。第一夹持部2312和第二夹持部2313沿安装板的上下方向分布，分别用于与环锻件400的内侧顶部和内侧底部接触。

当环锻件400被吊装到回转平台210时，移动座2311的底板用于承托环锻件400的底面，此时可旋转螺帽2321，以驱动移动座2311带动夹持部向靠近环锻件400的内侧壁的方向运动，直至夹持部抵紧在环锻件400的内侧壁，完成环锻件400的定位及固定。当环锻件400被切割完成后，再次转动螺帽2321，以驱动移动座2311带动夹持部向回转平台210的中心运动，使夹持部与环锻件400的内侧壁脱离接触。

当环锻件400被切割超过180度后，位于切口下方的环锻件400会在重力的作用下向下运动，导致下方的环锻件400发生扭转，进而导致即将切割的位置的切口发生变形而产生夹持圆盘锯330的问题。

因此，本发明的实施例提供的环锻件切割设备中，将夹持部设置为第一夹持部2312和第二夹持部2313，第一夹持部2312可以用于抵紧位于上方的环锻件400的内侧壁，第二夹持部2313可以用于抵紧位于下方的环锻件400的内侧壁，使两个待切开的环锻件400在轴向方向始终保持固定，不会受重力的影响产生夹持圆盘锯330的问题。

在实际生产过程中，环锻件400的内侧壁势必会出现加工误差，导致环锻件400的内壁可能会形成锥面，因此，当第一夹持部2312与环锻件400的上半部分的内侧壁抵紧时，第二夹持部2313不一定也会抵紧环锻件400的下半部分的内侧壁，反之亦然。若出现环锻件400的上半部分或下半部分未夹紧的情况，当切割角度大于180度后仍然会出现夹持圆盘锯330的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明的实施例中提供的环锻件切割设备，可以使第一夹持部2312与安装板固定连接，在第二夹持部2313与安装板之间设置弹性伸缩装置。

具体的，可以在第二夹持部靠近安装板的一侧设置多个第一导向孔，在安装板靠近顶块的一侧设置数量与第一导向孔对应的多个第二导向孔，在第一导向孔和第二导向孔内穿设弹簧2314。在顶块沿宽度方向的两端附近设置贯穿顶块的通孔，在安装板上与通孔对应的位置设置第四螺纹孔，使用螺栓穿过通孔并旋入第四螺纹孔内，安装板可通过通孔在螺栓的外侧滑动。通过转动螺栓，可以调整第二夹持部与安装板之间的初始距离，且保证作第二夹持部2313远离安装板的一侧与安装板之间的距离大于作为第一夹持部2312远离安装板的一侧与安装板之间的距离。

当环锻件400吊装到回转平台210后，通过转动螺帽2321驱动夹具向靠近环锻件400的方向运动，第二夹持部2313首先与环锻件400的内侧壁接触，螺帽2321继续驱动夹具移动，第二夹持部2313与安装板之间的弹簧2314受压，并驱动第二夹持部2313与环锻件400的内侧壁抵紧，当第一夹持部2312与环锻件400的内侧壁抵紧时，夹具停止移动，此时，第一夹持部2312和第二夹持部2313均与环锻件400的内侧壁抵紧。

由于圆盘锯330的轴向厚度较薄，因此，在高速旋转时，可能会发生抖动，进而影响切割质量。

为解决该技术问题，在本发明的一个实施例中，在圆盘锯330沿轴向的两侧与主轴箱310之间设置有防抖夹块331，防抖夹块331设置在主轴箱310上，且防抖夹块331远离主轴箱310的一侧与圆盘锯330的端面之间设置有间隙。

具体的，防抖夹块331可以圆盘锯330的两侧沿圆盘锯330的径向的两端各设置一个，防抖夹块331远离主轴箱310的一侧与圆盘锯330之间的间隙可以为0.1毫米～0.3毫米。如此，由于防抖夹块331与圆盘锯330无接触，不会影响圆盘锯330的转动，且由于间隙较小，可以有效限制圆盘锯330在转动过程中发生的剧烈抖动，可以将圆盘锯330的抖动幅度限制在间隙宽度内。

进一步地，圆盘锯330与主轴箱310之间还可以通过平衡轴进行转动连接，提升圆盘锯330转动的稳定性，防止其发生抖动。

由于圆盘锯330位于靠近回转平台210的一侧，在圆盘锯330远离回转平台210一侧的下方即为第一直线移动组件。在切割过程中会产生较多的铁屑。为防止铁屑进入第一直线运动组件内，可以在主轴箱310的底部设置挡板312，且挡板312位于圆盘锯330与第一直线移动组件之间。

在本发明的一个实施例中，圆盘锯330的轴向厚度可以小于或等于4毫米，例如可以为4毫米、3毫米或2毫米等，可以根据实际工况选择不同厚度的圆盘锯330。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。