Устройство для безотходной резки вращающихся тонкостенных труб большого диаметра

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам для безотходной резки вращающихся тонкостенных труб большого диаметра преимущественно из алюминиевых сплавов клиновыми дисковыми ножами.
Известна отрезная головка к станку для резки труб дисковыми ножами, содержащая расположенные в корпусе и кинематически связанные между собой ножи, шпиндель с кулачковыми дорожками, установленную концентрично шпинделя втулку, на конце которой закреплена планшайба, и приводной механизм (смотри авторское свидетельство SU 1353585, МКИ А1 B23D 21/04, опубликовано 23.11.87).
Известен способ резки труб дисковым ножом и устройство для его осуществления, при котором трубу зажимают с двух сторон относительно плоскости разделения, и осуществляет радиальную подачу дискового ножа с одновременной обкаткой его вокруг оси трубы (смотри авторское свидетельство SU 1017441, МКИ А B23D 21/04, опубликовано 15.05.1983).
Основными недостатком этих устройств является то, что они имеют сложное конструктивное исполнение и не позволяют осуществлять резку труб большого диаметра.
Известно устройство для резки труб дисковыми ножами, содержащее корпус, планшайбу, на которой шарнирно закреплены рычаги с дисковыми ножами, соосно ножам установлены опорные ролики, на шпинделе закреплены копиры, которые нажимают на опорные ролики. Привод вращения планшайбы и шпинделя осуществляется через дифференциал. Гидроцилиндр позволяет изменять скорость вращения шпинделя (смотри авторское свидетельство SU 1279759, МКИ A1 B23D 21/04, опубликовано 30.12.86).
Основные недостатки этого устройства те же, что и в выше представленных устройствах.
Известно устройство для резки труб дисковыми ножами, содержащее связанный с приводом вращения и подачи клиновой дисковой нож и опорные ролики (смотри авторское свидетельство СССР №994160, МКИ B23D 21/04, опубликовано 07.02.1983).
Основным недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для резки труб диаметром только до 150 мм и не позволяет осуществлять резку труб большого диаметра.
Известно устройство для резки труб на заготовки отрезными дисковыми ножами, содержащее корпус, смонтированные в нем отрезные дисковые ножи, расположенные в одной плоскости, и надрезной дисковой нож, расположенный в плоскости, параллельной плоскости дисковых ножей, привод радиального перемещения дисковых ножей и средство поддержания разрезаемой трубы (смотри авторское свидетельство SU 1207657 А, МПК B23D 21/04, опубликовано 30.01.1986).
Устройство предназначено для резки толстостенных труб и имеет сложное конструктивное исполнение (механизмы вращения опорных роликов, перемещения дисковых отрезных ножей, перемещения надрезного дискового ножа, перемещения трубы).
В качестве ближайшего аналога полезной модели принято устройство для безотходной резки вращающихся труб, содержащее механизм зажима и вращения трубы в виде токарного патрона, размещенного на станине с направляющими, инструментальный блок с клиновым дисковым ножом на ползушке с механизмом перемещения (смотри авторское свидетельство СССР 967690, МПК B23D 21/00, опубликовано 23.10.1982).
Основные недостатки этого устройства:
- сложность конструктивного исполнения (механизм зажима и вращения трубы, механизм настройки на различный диаметр разрезаемых труб, механизм синхронного перемещения ползушек, механизм рассогласования перемещения ползушек, пневмопривод);
- ограниченные технологические возможности по диаметру разрезаемых труб, а именно, затруднены условия для разрезания труб большого диаметра.
Задачей полезной модели является создание простого устройства для резки тонкостенных труб большого диаметра клиновыми дисковыми ножами с расширенными технологическими возможностями.
Поставленная задача решается тем, что в отличие от ближайшего аналога на направляющих станины размещены две стойки, каждая из которых выполнена с двумя опорными роликами с механизмами их продольного и поперечного перемещения, причем на одной из стоек установлен инструментальный блок с клиновым дисковым ножом с возможностью вертикального перемещения и поворота на 90°.
Наличие двух стоек на направляющих станины, каждая из которых выполнена с двумя опорными роликами, позволяет фиксировать на устройстве разрезаемую на заготовки трубу достаточно большой длины (до нескольких метров).
Наличие механизма продольного перемещения каждой стойки, выполненного в виде приводного цилиндрического зубчатого колеса, размещенного в стойке, обеспечивает возможность настройки устройства для отрезки от трубы заготовок различной длины.
Установленный на одной из стоек инструментальный блок с клиновым дисковым ножом с возможностью вертикального перемещения позволяет непосредственно выполнять процесс резки трубы.
Поворот инструментального блока на 90° обеспечивает возможность легкой установки трубы в устройство и удаления отрезанной заготовки с устройства.
Задача решается также тем, что устройство снабжено механизмом продольного перемещения каждой стойки, выполненным в виде приводного цилиндрического зубчатого колеса, размещенного в стойке.
Задача решается также тем, что опорные ролики по наружной поверхности облицованы эластичным материалом (например, полиуретан и др.). Это предотвращает появление повреждений на наружной поверхности трубы при взаимодействии ее с опорными роликами.
Задача решается также тем, что токарный патрон выполнен четырехкулачковым с проходным отверстием не менее максимального диаметра разрезаемой трубы. Наличие четырехкулачкового токарного патрона в устройстве обеспечивает возможность быстрого закрепления и открепления трубы, поскольку для этого достаточно перемещения одного кулачка токарного патрона.
Наличие токарного патрона с проходным отверстием не менее максимального диаметра разрезаемой трубы при наличии такого же диаметра в шпинделе механизма вращения позволяет уменьшить длину станины устройства за счет размещения части трубы в шпинделе механизма вращения и за его пределами.
Задача решается также тем, что инструментальный блок выполнен в виде ролика, облицованного эластичным материалом, с расположенным по его середине клиновым дисковым ножом с наружным диаметром больше наружного диаметра облицовки на две толщины максимальной стенки разрезаемой трубы.
Задача решается также тем, что опорные ролики стойки с инструментальным блоком имеют ширину, которая в 1,5-2,0 раза больше ширины инструментального блока.
Выполнение этого и предыдущего условий обеспечивает удержание отрезаемой заготовки на опорных роликах в процессе резки и после отрезки за счет упругой деформации облицовки инструментального блока.
Общий вид устройства представлен на Фиг. 1, на Фиг. 2 разрез по А-А на Фиг. 1, на Фиг. 3 разрез по Б-Б на Фиг. 1, на Фиг. 4 кинематическая схема механизмов у стойки 4.
Основные узлы устройства (см. Фиг. 1, 2, 3) размещены на станине 1 с направляющими. Слева на станине размещен механизм зажима трубы в виде четырехкулачкового токарного патрона 2, закрепленного на шпинделе механизма вращения 3 (шпиндель и привод вращения шпинделя не показаны). На направляющих станины размещены две стойки 4 и 5.
На стойке 4 установлены два опорных ролика 6 и инструментальный блок 7 с клиновым дисковым ножом на корпусе 8 с возможностью поворота его на 90° относительно стойки 4.
На стойке 5, аналогичной по конструкции стойке 4 без корпуса 8, установлены два опорных ролика 6, таких же, как и на стойке 4.
Исходная разрезаемая труба 9 на Фиг. 1, 2, 3 изображена условно штрихпунктирными линиями.
На Фиг. 4 приведена кинематическая схема механизмов, поясняющая перемещения инструментального блока 7 с клиновым дисковым ножом, опорных роликов 6 и стойки 4.
Инструментальный блок 7 установлен на ползушке 10, которая размещена (см. Фиг. 1) в корпусе 8 на стойке 4. Перемещение ползушки и, следовательно, дискового ножа в вертикальном направлении для разрезания трубы 9 осуществляется с помощью винтовой пары 11, например, с ручным приводом.
Опорные ролики 6 на стойке 4 установлены на ползушках 12. Перемещение ползушек в горизонтальном направлении для настройки поддержки труб различных диаметров осуществляется с помощью винтовых пар 13 с левой и правой резьбой, например, с ручным приводом.
Перемещение стойки 4 по направляющим станины, необходимое для настройки длины отрезаемых заготовок, осуществляется с помощью конической передачи 14, например, с ручным приводом, цилиндрического зубчатого колеса 15, взаимодействующего с зубчатой рейкой 16, закрепленной на станине 1.
Кинематическая схема механизмов, поясняющая перемещения опорных роликов 6 и стойки 5, аналогична схеме для стойки 4.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Предварительно устройство настраивают на резку трубных заготовок необходимой длины из труб определенного диаметра путем соответствующего перемещения стоек 4 и 5 и опорных роликов 6, а также выставления трех кулачков на токарном патроне 2. При этом ось трубы 9 после закрепления ее четвертым кулачком токарного патрона 2 должна находиться на оси шпинделя механизма вращения 3 трубы, а труба должна наружной поверхностью опираться на ролики 6.
На стойке 4 поворачивают на 90° корпус 8 инструментального блока 7. Устанавливают разрезаемую трубу 9 на опорные ролики 6 стоек 4 и 5. Продвигают трубу в токарный патрон 2 и зажимают кулачком. Поворачивают корпус 8 инструментального блока 7 на 90° в исходное положение. При этом инструментальный блок с дисковым ножом расположится перпендикулярно оси трубы.
Включают привод вращения трубы и, перемещая инструментальный блок в вертикальном направлении на трубу, осуществляют отрезку заготовки необходимой длины. Отрезанная заготовка будет находиться на опорных роликах 6 стоек 4 и 5 и удерживаться на них инструментальным блоком 7 за счет упругой деформации эластичной облицовки ножа.
После этого отключают механизм 3 вращения трубы, инструментальный блок 7 поднимают вверх, поворачивают корпус 8 инструментального блока на 90° и удаляют отрезанную заготовку с устройства.
Далее цикл резки может быть повторен.
Заявляемое устройство успешно испытано на одном из предприятий г. Ижевска.
На устройстве осуществляют резку труб из алюминиевого сплава 6061 по ASTM В 221-05а (АД 33 ГОСТ 4784-97). Используют трубы диаметром до 370 мм, с толщиной стенки до 8,5 мм, длиной до 5200 мм при получении заготовок для изготовления лейнеров металлокомпозитных баллонов.
Устройство имеет простое конструктивное исполнение за счет ручных приводов настроечных механизмов и механизма резки трубы и обладает расширенными технологическими возможностями, поскольку позволяет осуществлять резку тонкостенных труб различных диаметров и различной длины.