用于管的轨道切割和校准的设备
阅读说明：本技术 用于管的轨道切割和校准的设备 (Apparatus for orbital cutting and calibration of tubes ) 是由 克里斯蒂安·瓦尔瑟奇 于 2020-02-26 设计创作，主要内容包括：描述了一种用于管(T)的轨道切割和校准的设备(14),其包括：具有中心孔(20)的转子(18),待切割的管(T)可通过该中心孔沿其纵向轴线移动,转子(18)可被驱动以围绕第一旋转轴线(x1)旋转,该第一旋转轴线在使用中与进给到设备(14)的管(T)的纵向轴线一致；切割装置(22,24),其包括安装成可在转子(18)上径向移动的第一支撑体(22)和由第一支撑体(22)承载的切割工具(24)；以及校准装置(34,36),其包括安装成可在转子(18)上径向移动的第二支撑体(34)和由第二支撑体(34)承载的校准工具(36)。(Described is a device (14) for orbital cutting and calibration of a tube (T), comprising: a rotor (18) having a central bore (20) through which a pipe (T) to be cut can be moved along its longitudinal axis, the rotor (18) being drivable to rotate about a first axis of rotation (x1) which, in use, coincides with the longitudinal axis of the pipe (T) fed to the apparatus (14); a cutting device (22, 24) comprising a first support (22) mounted so as to be radially movable on the rotor (18) and a cutting tool (24) carried by the first support (22); and a calibration device (34, 36) comprising a second support (34) mounted so as to be radially movable on the rotor (18) and a calibration tool (36) carried by the second support (34).)
技术领域
本发明涉及一种用于管的轨道切割(orbital cutting)以及用于在切割后对管自身进行校准的设备。
背景技术
已知所称的轨道切割工艺用于切割具有圆形横截面的管，例如在弯管机上经受弯曲的管或在管端成型机上经受端部变形的管。
圆形横截面管的轨道切割是一种无屑移除的操作，该操作通过操作圆形切割器(通常称为切割辊)来执行，以围绕管进行多次转动，逐渐刻划管，以允许从起始棒或卷分离出管段。因此，管段以下列已知的方式之一从棒或卷上分离：
-贯穿切割，根据该切割，切割辊逐渐刻划管道以完全穿过其厚度；
-刻划和断裂，由此切割辊在不穿过管的厚度的情况下逐渐刻划管，并且通过在切割辊的前进期间或紧接其后施加的张力作用来进行管段的分离；以及
-刻划和折断，根据这种方法，切割辊在不穿过管的厚度的情况下逐渐在管上刻槽，并且通过挠曲作用分离管段。
附图中的图1示出了用于进给和切割管的已知流水线的示例，其包括用于进给管T(可能源自被翻转和拉直的管卷)的进给单元10、用于夹紧管T的夹紧单元12、用于管T的轨道切割的切割单元14以及用于在被切割单元14切割之后断裂管T的段的断裂单元16。如果管段的分离通过前述的贯穿切割方法进行，也可以不设置或不使用断裂单元16。
在附图的图2和图3中具体示出了切割单元14，其中，图3以放大的比例示出了图2的细节A。
参照图2和图3，切割单元14包括具有中心孔20的转子18，用于切割的管T穿过该中心孔。转子18装配有承载切割辊24的支撑体22。转子18例如由包括电动马达26的齿轮马达单元驱动围绕与管T的纵向轴线一致的第一旋转轴线x1旋转。支撑体22可相对于转子18在径向方向(以y表示)上移动。切割辊24可相对于支撑体22绕平行于第一旋转轴线x1的第二旋转轴线x2自由旋转。
参照附图中的图4至图7，通过切割单元(比如图2和图3所示的切割单元)对管T进行的切割过程是根据以下步骤进行的(为简单起见，考虑用于将管段从由进给单元10进给的管棒分离的贯穿切割技术)。
首先(图4)，管T被轴向移动(即，在管的纵向轴线的方向上，如上所述，该方向与转子18的旋转轴线x1一致)，直到管T的要进行切割的部分位于切割辊24处。
此时(图5)，切割辊24被移动成与管T的表面接触，导致支撑体22朝向管T的纵向轴线径向平移，并且转子18被驱动围绕第一旋转轴线x1旋转，使得切割辊24围绕管T进行一系列转动。
如图6所示，在转子18的旋转运动过程中，支撑体22以及由其承载的切割辊24朝着管T的纵向轴线径向平移，使得切割辊24在管的厚度上产生逐渐变深的周向凹槽C，直到其导致管段(用P表示)的分离。
最后，如图7所示，转子18的旋转被中断并且切割辊24返回到径向起始位置，远离管T的表面。
轨道切割工艺受到以下缺点的影响，即切割辊从管的外部向内的推力产生材料在径向方向上朝向管的内部的移位，从而导致该管的内径减小。除了由于管的外径的减小而使管的内径减小之外，还必须考虑由于毛刺的形成而使管的内径减小。
管的内径的减小是切割的不良影响，因为其可能影响管上的后续操作，特别是使用芯使管产生任何的弯曲(管的内径在切口周围区域的减小需要使用直径小于管的内径的芯，结果存在弯曲缺陷的风险)，并且因为其可能影响最终产品的性能。
管的内径由于轨道切割而减小的程度与许多因素密切相关，其与工具的几何形状(比如尺寸、前角、锋利度–然而，后者易于随着使用而减小)相关，与切割参数(例如穿透速度)以及被加工的管的机械和冶金特性都相关。
由于涉及许多因素，在操作过程中，并不总是能够经常将管的内径的减小保持在可接受的范围内。
因此，已知在轨道切割之后，在布置在切割单元的下游的特定单元中，对切割的管段执行校准操作，以使管的内径回到标称值。校准操作例如可以包括修整或去毛刺操作。
然而，这种解决方案并不是最佳的，因为它增加了设施的成本、尺寸和复杂性，因为需要提供特定的处理单元，因为管必须在切割单元和校准单元之间正确处理，并且需要适当地处理校准操作产生的废料。此外，这种额外操作的执行涉及循环时间的增加，这因此不利于管的加工厂(例如弯曲)的生产率。
还已知根据所称的“推动”技术来执行校准操作，即使用相对于管同轴定位并且被推动到管内一定距离(例如几毫米)的特殊冲头，从而实现管的内径的校准扩大。虽然通过修整(squaring)的方式克服了校准的一些负面影响，但是推动校准的缺点是会使毛刺在管内移动，这可能会在管的后续加工步骤或管本身的最终使用中产生问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于管的轨道切割及其切割后的校准的设备，该设备不受上述现有技术缺点的影响。
根据本发明，该目的和其他目的通过具有所附独立权利要求1中限定的特征的设备来完全实现。
从属权利要求中限定了本发明的有利实施例，其内容应被理解为以下描述的组成部分。
简而言之，本发明基于产生用于切割和校准管的设备的想法，该设备包括：
转子，其具有中心孔，待切割的管将被移动通过该中心孔，该转子可被驱动以围绕第一旋转轴线旋转；
切割装置，其包括第一支撑体和切割工具，该第一支撑体安装成可在转子上径向移动，并且该切割工具由所述第一支撑体承载；以及
校准装置，其包括安装成可在转子上径向移动的第二支撑体和由所述第二支撑体承载的校准工具；
其中，该校准工具可径向向外移动，以扩大管段的内径。
由于该设备包括安装在同一转子上的切割装置和校准装置的事实，避免了在切割后使用在切割单元的下游的附加处理单元来执行管校准，因此避免了与这种附加处理单元的存在相关的所有前述缺点。此外，由于校准工具安装在可相对于转子(以及因此相对于正被加工的管)径向移动的支撑体上，管的校准是通过工具相对于管的径向移动来进行的，而不是如在推动校准中发生的那样轴向移动(即，沿着管的纵向轴线的直接移动)，因此避免了推动校准中典型的使毛刺在管内移动的缺点。
优选地，第一支撑体和第二支撑体是不同的主体并且都安装在转子上，使得它们可以在相同的径向方向上移动。然而，替代地，可以提供承载切割工具和校准工具两者的单个支撑体。
根据一个实施例，为了驱动第一支撑体和第二支撑体(从而驱动切割工具和校准工具)相对于转子(从而相对于管)的径向移动，该设备包括与第一支撑体和第二支撑体配对的单个驱动装置，以相对于转子的旋转轴线(即相对于管的纵向轴线)对称地控制所述支撑体的径向移动。替代地，可以提供第一驱动装置和第二驱动装置，每个驱动装置与相应的支撑体配对，使得第一支撑体和第二支撑体的径向移动可以彼此独立地被驱动。
优选地，切割工具由安装在所述第一支撑体上的辊形成，从而可围绕平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线自由地旋转，并且其具有周向切割刃。
就校准工具而言，其可以被构造成通过塑性变形或者替代地通过屑移除来扩大管。在第二种情况下，校准工具将装配有被适当地定形状以便加工管的自由端的切割刃。
如权利要求9所述的本发明的另一主题是一种用于加工管的机器，比如用于拉直和切割来自卷的管的机器，其包括具有前述特征的用于切割和校准管的设备。
根据一个实施例，所述机器被构造成执行以下步骤：
在转子旋转的情况下，通过切割工具从管上切割管段；
使该管段轴向移动，使其远离管的剩余部分；
朝着管的纵向轴线径向移动校准工具，直到它到达管的径向尺寸内的预定位置；
朝着校准工具轴向移动该管段；
随着转子旋转，径向向外移动校准工具，以扩大管段的内径。
附图说明
从下面的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，下面的详细描述仅通过参考附图的非限制性示例来提供，附图中：
图1是示出根据现有技术的用于进给和切割管的流水线的透视图；
图2是显示图1中的进给和切割流水线的切割单元的透视图；
图3以放大的比例显示了图2的细节A；
图4至图7依次示出了使用图2和图3中的切割单元切割管的过程中的一些步骤；
图8是根据本发明的实施例的用于切割管并在切割后对它们进行校准的设备的透视图；
图9是详细示出图8中的设备的切割装置和校准装置的透视图；以及
图10至图16依次示出了使用图8中的设备校准管的过程的一些步骤。
具体实施方式
首先参考图8和图9，其中，与图1至图7(现有技术)中的部件和元件相同或对应的部件和元件被给予相同的附图标记，切割和校准设备(为了方便起见，下文中简称为“设备”)被共同地标示为14，其适于依次执行管T的切割和如此切割的管段P的校准，以便使管段P的内径回到其初始值(标称直径)。
设备14包括具有中心孔20的转子18，待切割的管T通过进给单元(此处未示出，但是是本身已知的类型，例如参见图1中的进给单元10)沿着其纵向轴线被移动通过该中心孔20。转子18被支撑以围绕与管T的纵向轴线一致的第一旋转轴线x1旋转。设备14还包括第一驱动装置26(例如，电动齿轮马达)，以驱动转子18围绕第一旋转轴线x1旋转。
转子18装配有承载切割工具24的支撑体22。该切割工具24例如构造成具有锋利的周向边缘的辊。切割工具24可相对于支撑体22绕平行于第一旋转轴线x1的第二旋转轴线x2自由旋转。
支撑体22可相对于转子18沿径向方向y移动。在这方面，支撑体22例如刚性连接到滑动件28，该滑动件28可滑动地安装在转子18的沿径向方向y延伸的狭槽30中。第二驱动装置32(例如，电动齿轮马达)与支撑体22配对，或者更确切地说，与滑动件28配对，以驱动滑动件28的平移运动，并因此驱动支撑体22沿着径向方向y的平移运动。
根据本发明，除了由切割工具24及其支撑体22形成的切割装置之外，设备14还包括校准装置，该校准装置包括支撑体34和由支撑体34承载的校准工具36。
支撑体34可径向移动地安装在转子18上，优选地沿着承载切割工具24的支撑体22可沿其移动的相同径向方向y移动。优选地，支撑体34刚性连接到滑动件38。该滑动件38可滑动地安装在转子18的狭槽40中。该狭槽40相对于转子18的旋转轴线x1在与狭槽30相对的一侧沿着径向方向y延伸。
支撑体34，或者更确切地说滑动件38，也与驱动装置配对，以驱动滑块38的平移运动，并因此驱动支撑体34沿着径向方向y的平移运动。优选地，滑动件38由还驱动滑动件28的同样的驱动装置32驱动，使得两个滑动件28和38以及相关的支撑体22和34与它们一起相对于转子18的旋转轴线x1，即相对于管T的纵向轴线恰好对称地移动。
使用切割工具24以与上面参考现有技术解释的相同方式(参见图4至图7和相关的描述)切割管T。
参考图10至图16，现在将描述一种利用根据本发明的设备执行校准新切割的管段的操作的可行的方式，如所述的操作用于将管段的在切割区域处的内径恢复到初始值(标称直径)，以便补偿由于切割操作而产生的减小管的内径的影响。
当校准工具36处于一般的起始位置(图10)时，并且在已经轴向移动(如果必要的话，通过特殊的断裂单元)新切割的管段P以使其远离管棒T的剩余部分(图11)之后，管T通过进给单元(此处未示出)缩回，以从切割和校准装置的轴向尺寸中露出(图12)。
此时，如图13所示，校准工具36朝着管的纵向轴线径向移动，直到它到达预定位置。在所示的示例中，仅提供了用于切割装置和校准装置两者的一个驱动单元，因此切割工具24也在径向方向上朝着管的纵向轴线移动，但是在两个独立运动的工具的情况下，切割工具当然可以在起始位置保持静止，因为其在校准操作期间不介入。
随后，管段P朝向校准工具36轴向移动，直到其到达用于操作该工具的位置(图14)。
此时，使转子18旋转(即使转子在上述先前的步骤中可能保持连续旋转，可能具有与实际校准操作期间使用的速度不同的速度)，同时，校准工具36在径向方向上适当地向外移动到预定位置(或以预定的力)，以便产生管段P的内径的必要扩大(图15)。如前所述，校准工具36可以被布置成通过管的塑性变形来执行校准，如在这里所示的示例中那样，或者可替换地，其可以被布置成通过屑移除来执行校准。
最后，如图16所示，一旦校准操作完成，新加工的管段被卸载，并且校准工具36被径向向外移动到管T的径向尺寸之外，直到其到达起始位置。
从上面给出的描述中可以明显看出，利用根据本发明的设备，可以在切割管之后立即实施校准操作，从而将周期时间减少到最小。实际上，不再需要将新切割的管段转移到另一个专门用于校准管的工作站。此外，校准工具和切割工具在同一设备中的集成大大简化了设施，并降低了制造成本和空间要求。
自然地，在不改变本发明的原理的情况下，在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，实施例和实现的细节可以相对于那些仅通过非限制性示例描述和示出的实施例和细节有很大变化。