本發(fā)明涉及機(jī)械加工相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種型材數(shù)控多軸等離子切割裝置及方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，中國的制造業(yè)正處于蓬勃發(fā)展時期，對各種型材的需求量非常大，因此多種型材制孔設(shè)備正在得到越來越廣泛的應(yīng)用，這也使得當(dāng)前國內(nèi)數(shù)控型材加工設(shè)備有很大的需求。

當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控型材加工設(shè)備大多為機(jī)械式、液壓式?jīng)_床、鉆床等機(jī)床，面對大批量加工任務(wù)時工作效率較低，故障率高，也會產(chǎn)生很大的噪聲；加工不同孔型時需不同的模具，更換時較為麻煩；同時模具的壽命較短,增加了制造成本。

對于特殊孔型以及厚壁型材時，采用傳統(tǒng)機(jī)械式加工不能滿足加工要求。采用火焰切割時加工精度低，廢品率高。采用激光切割時，設(shè)備成本極高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種型材數(shù)控多軸等離子切割裝置。本裝置通過設(shè)計全新的結(jié)構(gòu)，可以使等離子割炬進(jìn)行多軸移動，以實現(xiàn)對特殊孔型及壁厚型材的高效加工。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種型材數(shù)控多軸等離子切割裝置，包括：

機(jī)架；

該機(jī)架的一端具有支撐梁，所述支撐梁上固定連接有X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)；

所述X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有X軸滑塊，X軸滑塊與Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定連接；

所述Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有Z軸滑塊，Z軸滑塊上固定連接有第一等離子割炬及Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)；

所述Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有Y軸滑塊，Y軸滑塊上固定連接有第二等離子割炬。

優(yōu)選的，所述機(jī)架上具有X軸向的齒條及導(dǎo)軌，機(jī)架的另一端具有送料機(jī)構(gòu)，送料機(jī)構(gòu)與所述齒條配合并在導(dǎo)軌的導(dǎo)向下進(jìn)行X軸移動。

優(yōu)選的，所述送料機(jī)構(gòu)包括底板，底板上具有夾嘴及驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)通過同步帶將動力傳遞給與所述齒條相適配的齒輪。夾嘴中心高可調(diào)，由氣缸帶動連桿夾緊工件。

優(yōu)選的，所述X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括X軸底板，X軸底板上具有X軸伺服電機(jī)、絲杠副、X軸滑塊及導(dǎo)軌副，伺服電機(jī)通過絲杠副帶動X軸滑塊在導(dǎo)軌副的導(dǎo)向下移動。

優(yōu)選的，所述Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括Z軸底板，Z軸底板上具有Z軸伺服電機(jī)、絲杠副、Z軸滑塊及導(dǎo)軌副，伺服電機(jī)通過絲杠副帶動Z軸滑塊在導(dǎo)軌副的導(dǎo)向下移動；

其中，所述Z軸滑塊的一個側(cè)面與第一等離子割炬固定連接，另一個側(cè)面與Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)固定連接。

優(yōu)選的，所述Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括Y軸底板，Y軸底板上具有Y軸伺服電機(jī)、絲杠副、Y軸滑塊及導(dǎo)軌副，伺服電機(jī)通過絲杠副帶動Y軸滑塊在導(dǎo)軌副的導(dǎo)向下移動。

優(yōu)選的，所述X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)下方具有抽塵機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，任一軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)上均具有用于確定零點(diǎn)的接近開關(guān)。

優(yōu)選的，所述支撐梁與用于定位工件的壓緊機(jī)構(gòu)固定連接。

所述的X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)、Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)和Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，每個進(jìn)給機(jī)構(gòu)的底板上均設(shè)置有用于確定零點(diǎn)位置的接近開關(guān)。

上述的支撐梁，由方管焊接而成，內(nèi)部澆灌水泥用來增加其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

上述的機(jī)架上，還裝有限位機(jī)構(gòu)和支撐機(jī)構(gòu)。所述的支撐機(jī)構(gòu)主要包括滾輪I及滾輪支撐架。

所述的夾緊機(jī)構(gòu)主要包括氣缸、滾輪II和滾輪支撐架。通過氣缸活塞桿安裝的壓頭向下運(yùn)動實現(xiàn)工件的夾緊。夾緊機(jī)構(gòu)為采用機(jī)械式夾緊，可根據(jù)不同的規(guī)格的工件調(diào)整水平間距。

所述的絲杠副均為滾珠絲杠絲母副。

上述的多個伺服電機(jī)，氣缸及多個接近開關(guān)均又CNC控制中心控制。等離子切割割炬分別由一個等離子主機(jī)控制。

在提供上述結(jié)構(gòu)方案的同時，本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置進(jìn)行工件加工的方法，主要包括如下步驟：

A、X軸、Y軸和Z軸歸零；

B、送料機(jī)構(gòu)帶動工件至設(shè)定位置；

C、第一等離子割炬和/或第二等離子割炬起弧后進(jìn)行移動，實現(xiàn)對工件的加工。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)在加工工件時，等離子切割割炬距離工件3-8mm，等離子割炬不與工件直接接觸，極大的提升的割炬的壽命。

(2)一個割炬可進(jìn)行二軸聯(lián)動，另一個割炬可進(jìn)行三軸聯(lián)動，實現(xiàn)了復(fù)雜孔型的加工，加工效率以及適用性得到了極大的提升。

(3)割炬可單獨(dú)工作，也可聯(lián)動工作。在加工對穿孔時，加工效率得到極大提升；同時由于此種特性，本設(shè)備可加工多種孔型，加工范圍極廣。

(4)為實現(xiàn)工件等距、不等距孔型的加工，本設(shè)備配備有送料裝置，工件送進(jìn)時有滾輪支撐，可減少工件的磨損。

(5)為實現(xiàn)對不同寬度尺寸工件的柔性加工，夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件時，工件之間通過夾緊機(jī)構(gòu)調(diào)整間距，并可由氣缸提供夾緊力；并且針對不同長度，不同孔的加工位置，通過調(diào)整夾具的位置來適應(yīng)不同工件的加工。

(6)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。

(7)本發(fā)明具備罩殼以及抽煙裝置，能夠有效防止光污染以及煙塵污染。

(8)本裝置由數(shù)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制工作，完成給定型材的給定形狀的切割加工。主體結(jié)構(gòu)采用掛壁式多軸聯(lián)動結(jié)構(gòu)，借助一定結(jié)構(gòu)的工裝將等離子割炬沿型材工件空間布局，實現(xiàn)工件和等離子切割裝置的快速柔性聯(lián)動切割運(yùn)動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1CNC控制中心、2壓緊機(jī)構(gòu)、3支撐梁、4X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)、5Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)、6Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)、7抽塵機(jī)構(gòu)、8限位機(jī)構(gòu)、9支撐機(jī)構(gòu)、10等離子切割主機(jī)、11工件、12機(jī)架、13送料機(jī)構(gòu)；

4.1伺服電機(jī)I、4.2聯(lián)軸器、4.3伺服電機(jī)座、4.4X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)底板、4.5導(dǎo)軌座、4.6直線導(dǎo)軌、4.7直線滑塊、4.8絲母、4.9絲母座、4.10滾珠絲杠、4.11接近開關(guān)I；

5.1伺服電機(jī)II、5.2伺服電機(jī)座、5.3聯(lián)軸器、5.4安裝板I、5.5滾珠絲杠、5.6絲母、5.7絲母座、5.8導(dǎo)軌座、5.9直線導(dǎo)軌、5.10直線滑塊、5.11安裝板I、5.12等離子割炬支架、5.13接近開關(guān)II、5.14第一等離子割炬；

6.1伺服電機(jī)III、6.2伺服電機(jī)座、6.3聯(lián)軸器、6.4安裝板II、6.5滾珠絲杠、6.6絲母、6.7絲母座、6.8導(dǎo)軌座、6.9直線導(dǎo)軌、6.10直線滑塊、6.11安裝板III、6.12等離子割炬支架、6.13接近開關(guān)III、6.14第二等離子割炬；

12.1機(jī)架底座、12.2齒條、12.3直線導(dǎo)軌、12.4直線滑塊、12.5接近開關(guān)IV；

13.1安裝板III、13.2夾嘴、13.3伺服電機(jī)III、13.4傳動裝置。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例：一種型材數(shù)控多軸等離子切割裝置,其結(jié)構(gòu)如圖1-6所示:

包括設(shè)置于機(jī)架12上的支撐梁3，支撐梁3側(cè)部設(shè)置有壓緊機(jī)構(gòu)2。在支撐梁3頂部裝有X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4，X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4由伺服電機(jī)I4.1來驅(qū)動滾珠絲杠4.10帶動安裝板I5.4做X向進(jìn)給運(yùn)動。

X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4具有X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)底板4.4，X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)底板4.4上設(shè)有導(dǎo)軌座4.5伺服電機(jī)座4.3及接近開關(guān)I4.11。兩個相互平行的直線導(dǎo)軌4.6安裝在導(dǎo)軌座4.5上，在直線導(dǎo)軌4.6上設(shè)有直線滑塊4.7，在X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4的中間設(shè)有一個滾珠絲杠4.10，滾珠絲杠4.10上面設(shè)有一個絲母4.8及絲母座4.9，滾珠絲杠4.10通過一個聯(lián)軸器4.2連接伺服電機(jī)I4.1，伺服電機(jī)I4.1與滾珠絲杠4.10安裝在伺服電機(jī)座I4.3上，X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)底板4.4安裝在支撐梁3上。

Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5由絲母座4.9帶動進(jìn)行X軸移動，即Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5的底部固定在絲母座4.9上，且Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5的底部與直線滑塊4.7配合。Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5由伺服電機(jī)II5.1驅(qū)動滾珠絲杠5.5帶動直線導(dǎo)軌5.9上的安裝板I5.11做Z向進(jìn)給運(yùn)動；Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5上裝有等離子割炬支架5.12及第一等離子割炬5.14。

具體來說，Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5包括安裝板I5.4，置于安裝板I5.4上的伺服電機(jī)座5.2、導(dǎo)軌座5.8及接近開關(guān)II5.13。導(dǎo)軌座5.8上設(shè)有兩個相互平行的直線導(dǎo)軌5.9。在直線導(dǎo)軌5.9上設(shè)有直線滑塊5.10，Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5的中間設(shè)有一個滾珠絲杠5.5，滾珠絲杠5.5上面設(shè)有一個絲母5.6及一個絲母座5.7。滾珠絲杠5.5通過一個聯(lián)軸器5.3連接伺服電機(jī)II5.1。伺服電機(jī)II5.1與滾珠絲杠5.5安裝在伺服電機(jī)座II5.2上。安裝板I5.4安裝在X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4的直線滑塊4.7上。等離子割炬支架5.12與安裝板I5.11配合，第一等離子割炬5.14安裝在等離子割炬支架5.12上，安裝板I5.11固定在座絲母座5.7，且安裝板I5.11與直線滑塊5.10配合。

Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6由Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5驅(qū)動。所述的Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6包括安裝板II6.4、伺服電機(jī)座6.2、導(dǎo)軌座6.8及接近開關(guān)III6.13。Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6固定在Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5上。Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6由伺服電機(jī)III6.1驅(qū)動滾珠絲杠6.5帶動直線導(dǎo)軌6.9上的安裝板III6.11做Y向進(jìn)給運(yùn)動。Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6上裝有等離子割炬支架6.12及第二等離子割炬6.14。

具體來說，Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6其兩側(cè)上設(shè)有兩個相互平行的直線導(dǎo)軌6.9，直線導(dǎo)軌6.9安裝在導(dǎo)軌座6.8上，在直線導(dǎo)軌6.9上設(shè)有直線滑塊6.10，在Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5的中間設(shè)有一個滾珠絲杠6.5，滾珠絲杠6.5上面設(shè)有一個絲母6.6及絲母座6.7。滾珠絲杠6.5通過一個聯(lián)軸器6.3連接伺服電機(jī)III6.1，伺服電機(jī)III6.1與滾珠絲杠6.5安裝在伺服電機(jī)座6.2上，安裝板II6.4固定在Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5的安裝板I5.4上。等離子割炬支架6.12與安裝板III6.11配合，第二等離子割炬6.14安裝在等離子割炬支架6.12上，安裝板III6.11固定在座絲母座6.7上，且安裝板III6.11與直線滑塊6.10配合。Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6固定在安裝板I5.4。

機(jī)架12主要包括機(jī)架底座12.1，機(jī)架底座12.1上設(shè)置有齒條12.2和直線導(dǎo)軌12.3，直線滑塊12.4與直線導(dǎo)軌12.3相配合。機(jī)架底座12.1的端部裝有送料機(jī)構(gòu)13及接近開關(guān)IV12.5。

送料機(jī)構(gòu)13，主要包括夾嘴13.2、伺服電機(jī)Ⅲ13.3及傳動裝置13.4；上述的各個部件固定在安裝板Ⅲ13.1上。伺服電機(jī)Ⅲ13.3與傳動裝置13.4相配合，安裝板Ⅲ13.1固定直線滑塊12.4上，傳動裝置13.4與齒條12.2和伺服電機(jī)Ⅲ13.3配合。其中，所述傳動裝置為一個從動輪，該從動輪通過同步帶接收來自伺服電機(jī)Ⅲ13.3的動力，從動輪通過傳動軸帶動位于安裝板Ⅲ13.1底部的驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，來使得驅(qū)動齒輪與齒條12.2嚙合，實現(xiàn)安裝板Ⅲ13.1沿直線導(dǎo)軌12.3在機(jī)架底座12.1上做X向移動。

在機(jī)架底座12.1的下部分別設(shè)有抽塵機(jī)構(gòu)7及等離子切割主機(jī)10，靠近X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4的機(jī)架底座12.1上具有限位機(jī)構(gòu)8及用于支撐工件的支撐機(jī)構(gòu)9。支撐機(jī)構(gòu)9上具有滾輪，來輔助工件運(yùn)動并起到支撐作用。與等離子切割主機(jī)10可與CNC控制中心1通信。CNC控制中心1控制所有的伺服電機(jī)動作。

如圖1所示，本裝置在工作前X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4需通過接近開關(guān)I4.11在CNC控制中心1歸零，Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5需通過接近開關(guān)II5.13在CNC控制中心1歸零，Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6需通過接近開關(guān)Ⅲ6.13在CNC控制中心1歸零，送料機(jī)構(gòu)13需通過接近開關(guān)IV12.5在CNC控制中心1歸零，同時需將加工工件11的程序錄入CNC控制中心1。

進(jìn)行數(shù)控兩軸等離子切割機(jī)工作時，人工將工件11送進(jìn)至夾嘴13.2，夾嘴13.2將工件11夾緊，工件11移動時在限位機(jī)構(gòu)8的限制下定向移動。

利用本裝置進(jìn)行切割的主要步驟如下：

步驟一：送料機(jī)構(gòu)13將工件11送進(jìn)至需加工孔型的位置后，壓緊機(jī)構(gòu)2將工件壓緊，CNC控制中心1控制第一等離子割炬5.14起??；

同時CNC控制中心1控制伺服電機(jī)I4.1驅(qū)動直線滑塊4.7做X向進(jìn)給運(yùn)動，CNC控制中心1控制伺服電機(jī)II5.1驅(qū)動直線滑塊5.10做Z向進(jìn)給運(yùn)動，X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4與Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)5聯(lián)動配合送料機(jī)構(gòu)13送料完成工件側(cè)邊孔型的加工。

步驟二：送料機(jī)構(gòu)13將工件11送進(jìn)至需加工孔型的位置后，壓緊機(jī)構(gòu)2將工件壓緊，CNC控制中心1控制第二等離子割炬6.14起弧；同時CNC控制中心1控制伺服電機(jī)I4.1驅(qū)動直線滑塊4.7做X向進(jìn)給運(yùn)動，CNC控制中心1控制伺服電機(jī)Ⅲ6.1驅(qū)動直線滑塊6.10做Y向進(jìn)給運(yùn)動，X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)4與Y軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)6聯(lián)動配合送料機(jī)構(gòu)13送料完成工件上方孔型的加工。循環(huán)步驟一和步驟二直至加工完成工件所有孔型，

對于特殊結(jié)構(gòu)的加工位置而言，可令第二等離子割炬6.14起弧后進(jìn)行三軸聯(lián)動，來完成加工。

加工完成后，夾嘴13.2和壓緊機(jī)構(gòu)2松開，人工下料，整個加工流程完畢。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)，未予以詳細(xì)說明和局部放大呈現(xiàn)的部分，為現(xiàn)有技術(shù)，在此不進(jìn)行贅述。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。