圆钢管上自动割圆孔设备的设计
摘要 介绍了利用杠杆仿型技术，气割火头自动沿钢管上的圆孔相关线轨迹切割圆孔，并能倒坡口设备的设计。
关键词 钢管 杠杆仿型 气割
分类号 th122在圆钢管上气割加工的圆孔是两圆柱形成的相关线轨迹，如图1所示。本文讨论用杠杆仿型，气割火头沿圆孔轨迹线自动气割，不同直径的钢管和两钢管不同的夹角形成圆孔轨迹，只需调整仿型机构有关机构，就能达到加工要求。
图1 钢管上加工径向圆孔和倾斜向圆孔
1 杠杆仿型的工作原理
在钢管上加工相关线轨迹的圆孔，根据杠杆仿型来实现。设立一根杠杆，仿型加工的比例为1:2,如图2所示，杠杆与支点的联接采用万向铰链，左边为仿型机构，右边为装气割火头。在圆支点上设置机械机构，能使两边杠杆可以伸缩，伸缩的规律是由仿型机构的杠杆以1:2的比例带动火头杠杆运动，假设仿型杠杆伸长长度为a,由于圆支点设置的机械机构，火头杠杆应伸长2a,仿型杠杆的长为l+a,火头杠杆的长为2l+2a,所以仿型杠杆长与火头杠杆长的比值为1:2。
图2 仿型原理
在气割火头切割钢管的圆孔时，火头运行的轨迹如图3所示，在主视图中，d为工件的直径，d'为仿型结构的摆杆长度，d=2d',仿型杠杆与摆杆连接点随摆杆转动，通过杠杆使火头沿工件表面的圆弧移动；在俯视图中，d为工件所需加工孔的直径，d'为仿型机构的转盘直径，d=2d',同时仿型杠杆与摆杆（转盘）连接点随转盘转动，通过圆支点和杠杆使火头沿圆孔的圆周转动。切割钢管上的圆孔火头运行轨迹是由以上两种运动轨迹组合而成。
图3 设备结构示意图
d-工件直径 d-加工孔直径
d'-仿型结构摆杆距离 d'-转盘直径
我们用几何数学可以证明，仿型杠杆端点在水平方向旋转，在垂直方向摆动，通过伸缩杠杆，使火头杠杆的端点必将沿钢管上的圆孔相关线移动，这样就能实现气割火头自动在钢管上加工出圆孔。
2 机械机构的设计
设备加工范围，钢管的直径180～900,在钢管上加工孔直径的尺寸范围为140～750,设备仿型结构和工件加工尺寸比例为1:2,其总体设计如下：
2.1 支撑点和伸缩杠杆的设计
从上面分析，支撑点应多自由度运动，如图4所1999.1示，支点可绕垂直轴转动，同时可以绕水平轴上下摆动，来满足伸缩杠杆的运动要求。
图4 自动气割圆孔设备的整体布局图
1.仿型机构的摆杆 2.仿型机构的转盘 3.步进电机（带减速器）
4.仿型机构的伸缩杠杆 5.杠杆支撑点 6.控制台
7.气割火头的伸缩杠杆 8.被加工工件 9.气割火头
10.工件支撑架（可调节工件高度） 11.仿型机构的支架12设备的底板
杠杆的设计，仿型的伸缩杠杆带动火头伸缩杠杆的运动，并且两者伸缩比为1:2,仿型杠杆通过齿条带动齿轮转动，同轴上有另一个齿轮，齿数是仿型杠杆带动的齿轮2倍，由这个齿轮带动火头杠杆上齿条移动，这样火头杠杆移动距离是仿型杠杆移动距离的2倍。
2.2 仿型机构和主传动的设计
要实现气割火头自动沿钢管上的圆孔轨迹线切割，必须使仿型杠杆端点沿同样的轨迹运动，如图4所示，仿型杠杆端点随转盘转动，同时端点随仿型机构的摆杆摆动，其运动通过伸缩杠杆带动火头运动，转盘上的轴与转盘转动中心距离可调，尺寸为所需加工孔尺寸的1/2,摆杆的长度也可调，其尺寸为钢管直径的1/2。
由于加工孔的尺寸不同，钢管壁厚的不同，气割火头沿圆孔转一圈所需时间也不同，所以主传动由带减速器的步进电机来调速。
2.3 开坡口机构的设计
钢管上加工圆孔孔口需倒坡口时。如图5所示，气割火头喷出的火焰应与圆孔中心线成夹角（为所倒坡口的角），当火头伸缩杆沿圆孔的轨迹移动时，同时火头也沿固定支架旋转，实现倒坡口。
图5 开坡口装置
1.固定支架 2.火头伸缩杠杆 3.火头 4.需加工钢管
2.4 调整设备加工倾斜相交孔
本设备不仅能切割垂直相交的孔，而且能切割一定夹角相交的孔（椭圆孔），调整仿型机构，把仿型机构的转盘支撑轴转动一个角度（相对于摆杆支撑轴），使转盘轴和摆杆轴夹角与两钢管夹角相同，就能实现气割椭圆孔。
3 结束语
我们设计的圆钢管上自动气割圆孔的设备，能实现气割两钢管垂直和倾斜相交孔的相关线，并且能倒坡口，人工上料后，根据钢管直径和所加工孔直径的尺寸，调整设备仿型机构的有关参数和气割速度，加工过程就能实现自动。
热封仪的分类
数控折弯机液压控制系统的几种形式
西安洗地机维修, 坦能清洁设备的保养维护工作要及时进行
德国费斯托FESTO比例阀性能控制
橡塑保温管厂家、厂家报价
圆钢管上自动割圆孔设备的设计
旋片式真空泵可应用在诸多领域中
烟囱更换航标灯文明施工
石棉橡胶垫片分为普通石棉橡胶垫片和耐油石棉橡胶垫片
2019快递之夜，康明斯再次斩获中国快递行业供应商大奖
维修光纤激光切割机故障的方法
AEPS硅质保温板 无机渗透改性聚苯板
上海隆继 1.4835原厂材质证明
JJTD6M台式低速离心机通用特点与技术规格
苏州氧气气体检测仪
购买接触角需要知道的事
磨床吸尘器吸力大小控制保养制度
每天处理70吨生活污水处理设备
德国GEMU盖米蝶阀的功能用途
10kv 35KV 110KV高压验电器多久检验一次？
关键词 钢管 杠杆仿型 气割
分类号 th122在圆钢管上气割加工的圆孔是两圆柱形成的相关线轨迹，如图1所示。本文讨论用杠杆仿型，气割火头沿圆孔轨迹线自动气割，不同直径的钢管和两钢管不同的夹角形成圆孔轨迹，只需调整仿型机构有关机构，就能达到加工要求。
图1 钢管上加工径向圆孔和倾斜向圆孔
1 杠杆仿型的工作原理
在钢管上加工相关线轨迹的圆孔，根据杠杆仿型来实现。设立一根杠杆，仿型加工的比例为1:2,如图2所示，杠杆与支点的联接采用万向铰链，左边为仿型机构，右边为装气割火头。在圆支点上设置机械机构，能使两边杠杆可以伸缩，伸缩的规律是由仿型机构的杠杆以1:2的比例带动火头杠杆运动，假设仿型杠杆伸长长度为a,由于圆支点设置的机械机构，火头杠杆应伸长2a,仿型杠杆的长为l+a,火头杠杆的长为2l+2a,所以仿型杠杆长与火头杠杆长的比值为1:2。
图2 仿型原理
在气割火头切割钢管的圆孔时，火头运行的轨迹如图3所示，在主视图中，d为工件的直径，d'为仿型结构的摆杆长度，d=2d',仿型杠杆与摆杆连接点随摆杆转动，通过杠杆使火头沿工件表面的圆弧移动；在俯视图中，d为工件所需加工孔的直径，d'为仿型机构的转盘直径，d=2d',同时仿型杠杆与摆杆（转盘）连接点随转盘转动，通过圆支点和杠杆使火头沿圆孔的圆周转动。切割钢管上的圆孔火头运行轨迹是由以上两种运动轨迹组合而成。
图3 设备结构示意图
d-工件直径 d-加工孔直径
d'-仿型结构摆杆距离 d'-转盘直径
我们用几何数学可以证明，仿型杠杆端点在水平方向旋转，在垂直方向摆动，通过伸缩杠杆，使火头杠杆的端点必将沿钢管上的圆孔相关线移动，这样就能实现气割火头自动在钢管上加工出圆孔。
2 机械机构的设计
设备加工范围，钢管的直径180～900,在钢管上加工孔直径的尺寸范围为140～750,设备仿型结构和工件加工尺寸比例为1:2,其总体设计如下：
2.1 支撑点和伸缩杠杆的设计
从上面分析，支撑点应多自由度运动，如图4所1999.1示，支点可绕垂直轴转动，同时可以绕水平轴上下摆动，来满足伸缩杠杆的运动要求。
图4 自动气割圆孔设备的整体布局图
1.仿型机构的摆杆 2.仿型机构的转盘 3.步进电机（带减速器）
4.仿型机构的伸缩杠杆 5.杠杆支撑点 6.控制台
7.气割火头的伸缩杠杆 8.被加工工件 9.气割火头
10.工件支撑架（可调节工件高度） 11.仿型机构的支架12设备的底板
杠杆的设计，仿型的伸缩杠杆带动火头伸缩杠杆的运动，并且两者伸缩比为1:2,仿型杠杆通过齿条带动齿轮转动，同轴上有另一个齿轮，齿数是仿型杠杆带动的齿轮2倍，由这个齿轮带动火头杠杆上齿条移动，这样火头杠杆移动距离是仿型杠杆移动距离的2倍。
2.2 仿型机构和主传动的设计
要实现气割火头自动沿钢管上的圆孔轨迹线切割，必须使仿型杠杆端点沿同样的轨迹运动，如图4所示，仿型杠杆端点随转盘转动，同时端点随仿型机构的摆杆摆动，其运动通过伸缩杠杆带动火头运动，转盘上的轴与转盘转动中心距离可调，尺寸为所需加工孔尺寸的1/2,摆杆的长度也可调，其尺寸为钢管直径的1/2。
由于加工孔的尺寸不同，钢管壁厚的不同，气割火头沿圆孔转一圈所需时间也不同，所以主传动由带减速器的步进电机来调速。
2.3 开坡口机构的设计
钢管上加工圆孔孔口需倒坡口时。如图5所示，气割火头喷出的火焰应与圆孔中心线成夹角（为所倒坡口的角），当火头伸缩杆沿圆孔的轨迹移动时，同时火头也沿固定支架旋转，实现倒坡口。
图5 开坡口装置
1.固定支架 2.火头伸缩杠杆 3.火头 4.需加工钢管
2.4 调整设备加工倾斜相交孔
本设备不仅能切割垂直相交的孔，而且能切割一定夹角相交的孔（椭圆孔），调整仿型机构，把仿型机构的转盘支撑轴转动一个角度（相对于摆杆支撑轴），使转盘轴和摆杆轴夹角与两钢管夹角相同，就能实现气割椭圆孔。
3 结束语
我们设计的圆钢管上自动气割圆孔的设备，能实现气割两钢管垂直和倾斜相交孔的相关线，并且能倒坡口，人工上料后，根据钢管直径和所加工孔直径的尺寸，调整设备仿型机构的有关参数和气割速度，加工过程就能实现自动。
热封仪的分类
数控折弯机液压控制系统的几种形式
西安洗地机维修, 坦能清洁设备的保养维护工作要及时进行
德国费斯托FESTO比例阀性能控制
橡塑保温管厂家、厂家报价
圆钢管上自动割圆孔设备的设计
旋片式真空泵可应用在诸多领域中
烟囱更换航标灯文明施工
石棉橡胶垫片分为普通石棉橡胶垫片和耐油石棉橡胶垫片
2019快递之夜，康明斯再次斩获中国快递行业供应商大奖
维修光纤激光切割机故障的方法
AEPS硅质保温板 无机渗透改性聚苯板
上海隆继 1.4835原厂材质证明
JJTD6M台式低速离心机通用特点与技术规格
苏州氧气气体检测仪
购买接触角需要知道的事
磨床吸尘器吸力大小控制保养制度
每天处理70吨生活污水处理设备
德国GEMU盖米蝶阀的功能用途
10kv 35KV 110KV高压验电器多久检验一次？