CN101579887A - 一种蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机 - Google Patents

Abstract

蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，由切割装置、直线工作台、液压系统、除尘装置和控制系统组成，切割装置采用双刀结构，二片平行的圆形金刚石刀片分别联接于一台或二台电机带动的主轴上；直线工作台为切割装置移送坯体，由坯体装夹装置和设有控制运动的行程开关的坯体输运装置构成。坯体的装夹装置由气缸、坯体夹具、坯体垫板组成，用于装夹切割干坯体，通过调压阀调节压缩空气的压力控制坯体的夹紧程度，使切割后的成品不变形、无损伤；坯体运送装置在液压系统和行程开关控制下驱动工作台作直线进给运动。

Description

一种蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机

技术领域

本发明涉及一种蜂窝陶瓷干坯体切割机，特别是具有双刀结构的干坯体切割机。

背景技术

蜂窝陶瓷是一种多孔陶瓷，具有比表面积大、热稳定性好，气孔率高、化学性能稳定，耐高温等特点，广泛用做汽车尾气净化器的载体和冶金工业的蓄热体。蜂窝陶瓷成品的质量与加工工艺密切相关，当原料经混合、挤压并经切割得到的湿坯体虽然尺寸相同，但由于湿坯体内所含水分、原料成分的差异，往往经过高温干燥后会引起收缩，造成干坯体的尺寸大小不一，因此还需要对干坯体进行切割。

蜂窝陶瓷干坯体是一种硬脆材料，切割易损坏，对切割技术和设备的要求很高。市场上已出现了少量蜂窝陶瓷专用切割机，但都是单刀结构，精度也有待提高，因此切割速度慢、工效低、坯体切割不能一次完成。其中“FSC-SAT系列切割机”是一种单刀切割机，刀片安装在轴承座的轴上通过皮带轮和电机带动刀片运动。切割时产品位置固定于装夹装置中，刀片和电机固定在摇臂上，通过安装在摇臂另一端的气缸运动来实现切割刀片的上下运动对坯体进行切割。

目前尚未见到有关蜂窝陶瓷切割机的专利。本发明提出的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，能克服单刀切割机速度慢、切割精度差的缺陷，也提高了切割的精确度和自动化程度。

发明内容

本发明的目的是：本发明提出一种蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，旨在提高切割速度和精确度，使切割后的成品不变形、无毛刺、无损伤、高精度，能满不同尺寸和形状蜂窝陶瓷干坯体的切割。本发明提供的切割机能实现一机多功能用途，既能全自动切割，又能人为选择分步切割；既能双刀切割，又能选择单刀切割。本发明提供的切割机也要能及时清除切割过程产生的粉尘，实现清洁工艺生产。

本发明的技术方案是：蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，由切割装置、直线工作台、液压系统、除尘装置和控制系统组成，其特征是切割装置采用双刀结构，二片平行的圆形金刚石刀片分别联接于一台或二台电机带动的主轴上；直线工作台为切割装置移送坯体，由坯体装夹装置和坯体输运装置(包括直线导轨和油缸)构成(可设有控制运动的行程开关)。

本发明使蜂窝陶瓷实现同步双面平行切割。切割后的成品不变形、无损伤、精确度和自动化程度高、切割过程中及时清除粉尘。该装置适合切割截面形状为圆形、椭圆形、正方形和矩形等尺寸不同的蜂窝陶瓷干坯体。

坯体的装夹装置由气缸、坯体夹具、坯体垫板组成，用于装夹切割干坯体，通过调压阀调节压缩空气的压力(由气缸产生压力)控制坯体的夹紧程度，使切割后的成品不变形、无损伤；坯体运送装置在液压系统和行程开关控制下驱动工作台作直线进给运动。液压系统是常规的装置，由油箱、油泵、电机、电磁阀组、压力表、油管、油缸等部件组成，通过调节溢流阀控制直线工作台的进退和速度。

使用一台电机或变频电机带动的主轴时，此时，主轴的一端与电机轴固定，另一端设有一固定支架，二刀片在主轴的两个位置固定且可调，两刀片之间的间距等于所需要切割干坯体的长度。

使用二台电机或变频电机带动的主轴时，这二根主轴在一条直线上。切割装置为二片圆形金刚石刀片分别联接于二台变频电机上，刀片之间相向平行。尤其是采用高速变频电机驱动二片平行的刀片旋转运动，实现两平行平面的同步切割。为了适应不同材质、形状、大小坯体的切割，采用改变电机频率以调整切割速度或更换不同直径的切割刀片。

采用轴套式自定心螺母螺帽将高速变频电机轴与刀片的轴心联接，以减小刀片径向震动偏差，确保切割的精确度。间距调节装置调节二片平行刀片之间的距离，决定坯体的切割长度，间距调节装置由燕尾槽、滚轴丝杆、螺旋调节器组成。程序控制系统由控制面板、变频器、PLC等电气元件组成，它控制切割装置、坯体装夹和坯体运送装置、液压系统的操作等。PLC控制电器元件可以设置自动切割、手动键钮切割、单刀切割等方式。当选用自动操作程序时，切割机在PLC的指令下进行切割，切割完成后，坯体装夹装置自动退回到初始位置，夹具自动打开，取出坯体后即完成一次切割程序。当选用手动键钮程序时，启动控制面板的相应键钮可实现各步动作。当关闭一台变频电机时，则可进行单刀切割。尤其是采用高速变频电机驱动二片平行的刀片旋转运动，实现两平行平面的同步切割。为了适应不同材质、形状、大小坯体的切割，采用改变电机频率以调整切割速度或更换不同直径的切割刀片。

本发明的特点是：蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机一次可以完成两平行平面的切割，大大提高了功效；采用高速电动机驱动切割、工作台作直线进给运动、配备专用夹具，使切割后的成品不变形、无损伤、切割精度和自动化程度高、切割过程中及时清除粉尘。实现了一机多用，既可以选择全自动双刀切割，也可以人为选择分步切割或单刀切割；可适应不同尺寸和形状蜂窝陶瓷干坯体的切割；结构简单，操作简便，自动化程度高，只需人工取放坯体便能自动夹紧，自动进给，自动切割；切割操作实现清洁工艺生产，环保无粉尘。该装置适合切割截面形状为圆形、椭圆形、正方形和矩形等尺寸不同的蜂窝陶瓷干坯体。

附图说明

图1是本发明蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机的示意图

图2是本发明设备的侧视图

1机台，2变频电机平台，3电机高度调整块，4变频电机，5螺旋调节器，6轴套式自定心螺母螺帽，7金刚石刀片，8坯体夹具，9干坯体，10直线工作台，11气缸，12控制面板，13直线道轨，14油缸，15坯体垫块，16油管，17油箱，18液压阀组，19油泵电机，20吸尘口，21除尘罩，22电机罩，23排尘口，24电控箱。

具体实施方案

如图所示，图中整套蜂窝陶瓷干坯体双刀(双电机结构)切割机由切割装置、直线工作台、液压系统、除尘装置和程序控制系统组成。切割装置为二片圆形金刚石刀片分别支承于二台变频电机上，刀片之间相向平行。采用轴套式自定心螺丝将高速变频电机与刀片联接，以减小刀片径向震动偏差。二片平行刀片之间的距离依靠间距调节装置进行调节，间距调节装置由燕尾槽、滚轴丝杆、螺旋调节器组成。直线工作台由坯体装夹装置和坯体运送装置组成，在液压系统和行程开关控制下作直线进给运动，承担切割前后蜂窝陶瓷干坯体的装卸与传送。坯体装夹装置由气缸、坯体夹具、坯体垫板组成，用于固定坯体，通过调压阀调节压缩空气的压力控制对坯体的夹紧程度；坯体运送装置由直线导轨、行程开关、油缸组成，对坯体装夹装置进行传送。液压系统由油箱、油泵、电机、电磁阀组、压力表、油管、油缸等液压元件组成，通过调节溢流阀来控制坯体装夹装置的进退和速度。除尘装置是由固定在机台上的除尘罩、吸尘口和外联接的除尘器组成，用于吸收坯体切割操作过程产生的粉尘。程序控制系统由控制面板、变频器、PLC等电气元件组成，它控制切割装置、坯体装夹、运送装置和液压系统的运行。PLC控制器元件设置了自动切割、手动按键切割、单刀切割等方式供选择。在选材和加工方面，主要零部件均选用特种材料，并采用精密机床及电火花、线切割机机床进行加工。蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机主要由切割装置、直线工作台、液压系统、除尘装置和程序控制系统组成，本装置适合切割壁厚0.10～12mm、大小和形状不同的蜂窝陶瓷干坯体。所需要切割干坯体的长度可以任意调节。高速变频电机驱动二片(把)平行的刀片旋转运动，实现两平行平面的同步切割。

切割装置采用双刀结构，它是二片圆形金刚石刀片分别支承于二台变频电机上，刀片之间相向平行。电机和刀片固定在同一轴线的间距调节装置上，采用轴套式自定心螺母螺帽将高速变频电机与刀片联接，使刀片在径向轴向震动范围小于0.03mm，从而保证切割后坯体的尺寸精度。同时可以根据坯体的材质和大小调节变频电机转速，以选择合适的切割速度，使坯体切割后无毛刺、无损伤。通过改变变频电机下面调整块的高度和更换不同直径的圆形金刚石刀片，可以对不同厚度的蜂窝陶瓷干坯体进行切割。调整块的高度在20～50mm、金刚石刀片外径在400～600mm的范围内可选。使刀片的半径大于坯体的直径。

调节蜂窝陶瓷干坯体的切割长度是由间距调节装置实现，间距调节装置是由电机平台、电机高度调整块、燕尾槽、滚轴丝杆、螺旋调节器组成，其切割长度为50～400mm，精度调节小于0.01mm。

直线工作台上的坯体装夹装置，是通过与坯体夹具连接气缸的电磁换向阀开关来控制对坯体的装夹和放松，通过调节压缩空气的压力以控制对坯体夹紧的程度，可以根据坯体的大小、型状、长短更换夹具。采取对坯体中间夹紧方式进行固定，使坯体两端不受压，坯体要用垫板垫平，保证精确切割。

直线工作台的运动靠运送装置实现，由直线导轨、行程开关和油缸组成，通过液压系统溢流阀可调节坯体输送速度，通过调节换向阀来调节进慢、退快或进快、退慢，这就能够针对不同的坯体选择不同的切割工艺。行程开关和液压系统的配合更能确保坯体运送装置平稳传送。

在切割部位设有吸尘或除尘装置，除尘装置能及时排除坯体切割产生的粉尘污染，大大改善工作环境，也能提高设备运转的安全性。机体内装有集尘箱，可定时把收集的粉尘取走。

程序控制系统由控制箱及面板、变频器、PLC等电气元件组成，控制面板上设置“电源”、“A电机开”、“A电机关”、“A电机调速显示”、“B电机开”、“B电机关”、“B电机调速显示”、“手动/自动切换”、“锁紧”、“液压”、“单刀”等带有显示灯的键钮，通过选择键钮可进行相关操作。可选择全自动切割、人为选择分步切割，及选择单刀切割。当选用自动操作程序时，切割机将在PLC程序指令下实现切割过程的自动化。

本设备的主要制造方法是常规的精密机械加工方法：根据蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机产品规格要求，以双刀切割装置为核心，设计各配套组件的结构与尺寸；采用轴套式自定心螺母螺帽将高速变频电机与刀片联接，以增加刀片旋转的稳定性；设置精密的间距调节装置和坯体运送装置；增强气动坯体装夹装置的灵活性；强化程序控制系统和去尘装置等。在选材和加工方面，主要零部件均选用特种钢材并采用用精密机床及电火花、线切割机床进行加工。

整机安装调试：将制好的切割装置、直线工作台、液压系统、除尘装置和程序控制系统组进行组装，然后进行调试，步骤如下：按“电源”键钮→设置电机的“调速显示”→开两部电机，使2刀片旋转(旋转方向相反)→“手动/自动切换”，选择切割方式→坯体装夹装置处于装夹位置，夹具打开→放好坯体，按“锁紧”按钮→夹具在气缸的作用下锁紧坯体→3秒钟后工作台向刀片方向移动，进行切割→切割完成后工作台退回到坯体装夹位置→夹具自动打开，取出切割好的坯体，完成一个切割周期。再按“锁紧”键钮进入下一切割周期。当选用手动按键程序时，按相应的键钮可实现各步动作；当选用单刀操作时，可当做单刀切割机使用。调试后切割机必须达到：二台装有金刚石刀片的变频电机必须在同一轴线、同一水平面上，二片刀片平行度偏差小于0.02mm，垂直度偏差小0.02mm，切割时刀片的轴向震动小于0.03mm。

实施例：按照上述实施方案制得的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机样机，其主要参数为：

1、外形尺寸：1400mm×1200mm×1400mm

2、总机重量：600kg

3、电机总功率：3.5KW

4、直线平台最大行程：500mm

5、直线平台速度：0.75～1000mm/min

6、直线平台运动直线性：0.02mm/500mm

7、直线平台尺寸：600×400mm

8、可切割材料最大厚度：50mm～260mm

8、圆形刀片规格：Φ_外径400～600mm，Φ_内径32mm，刀口厚3～4mm

9、两刀片间的可调距离：50mm～400mm

10、切割坯体精度：±0.05mm

11、变频电机转速：0～2840r/min

13、刀轴旋转精度≤0.01mm

14、产量：120～200件/h

15、坯体切割机产生的噪音及粉尘均低于国家标准

Claims (9)

1、蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，由切割装置、直线工作台、液压系统、除尘装置和控制系统组成，其特征是切割装置采用双刀结构，二片平行的圆形金刚石刀片分别联接于一台或二台电机带动的主轴上；直线工作台为切割装置移送坯体，由坯体装夹装置和设有控制运动的行程开关的坯体输运装置构成。

2、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，其特征是坯体的装夹装置由气缸、坯体夹具、坯体垫板组成，用于装夹切割干坯体，通过调压阀调节压缩空气的压力控制坯体的夹紧程度，使切割后的成品不变形、无损伤；坯体运送装置在液压系统和行程开关控制下驱动工作台作直线进给运动。

3、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，其特征是使用一台电机或变频电机带动的主轴时，此时，主轴的一端与电机轴固定，另一端设有一固定支架，二刀片在主轴的两个位置固定且可调，两刀片之间的间距等于所需要切割干坯体的长度。

4、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，其特征是使用二台电机或变频电机带动的主轴时，这二根主轴在一条直线上。切割装置为二片圆形金刚石刀片分别联接于二台变频电机上，刀片之间相向平行。

5、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，其特征是采用轴套式自定心螺母螺帽将高速变频电机轴与刀片的轴心联接，以减小刀片径向震动偏差，确保切割的精确度。间距调节装置调节二片平行刀片之间的距离，决定坯体的切割长度，间距调节装置由燕尾槽、滚轴丝杆、螺旋调节器组成。

6、根据权利要求4所述的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，其特征是间距调节装置调节二片平行刀片之间的距离，决定坯体的切割长度，电机或变频电机座固定于燕尾槽、滚轴丝杆、螺旋调节器组成间距调节装置上。

7、根据权利要求1所述的蜂窝陶瓷干坯体双刀切割机，其特征是由坯体装夹装置由气缸、坯体夹具、坯体垫板组成，用于装夹切割干坯体，

8、根据权利要求1所述的双刀结构蜂窝陶瓷坯体切割机，其特征是固定在机台上的除尘装置，该装置由除尘罩、吸尘口和联接的袋式除尘器组成，用于吸收坯体切割操过程产生的粉尘，实现清洁工艺生产，保护设备运行。

9、根据权利要求1所述的双刀结构蜂窝陶瓷坯体切割机，其特征是程序控制系统由控制面板、变频器、PLC等电气元件组成，控制切割装置、坯体装夹和坯体运送装置、液压系统的操作；采用一台变频电机时，进行单刀切割；采用高速变频电机驱动二片平行的刀片旋转运动，实现两平行平面的同步切割；采用改变电机频率以调整切割速度或更换不同直径的切割刀片。

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