一种金相切割设备

摘要

本发明涉及一种金相切割设备，属于金属切割技术领域，包括底座，底座中部设置有转轴，底座上设置有切刀盘和架杆，架杆穿过转轴，切刀盘设置在架杆顶部，架杆另一端顶部设置有第一轴套，底座上还设置有固定块，固定块设置有第二轴套，还包括液压缸，液压缸两端通过第一轴套和第二轴套连接在固定块和架杆之间，还包括调温装置，调温装置设置有温度传感器；液压缸与轴套接触处设置有压力传感器，液压缸的伸缩处设置有位移传感器，架杆的切刀盘端设置有振动传感器，压力传感器、位移传感器、振动传感器和温度传感器的输出端通讯连接有控制器。通过对稳定、温度、位移、力度实时监测，大大提高了切割钢锭的质量和效率。

权利要求

1.一种金相切割设备，包括底座（1），所述底座（1）上设置有用于切割钢锭（9）的切割机构，其特征在于，所述底座（1）中部设置有垂直于底座（1）上表面的转轴（2），所述切割机构包括切刀盘（3）和架杆（4），所述架杆（4）穿过转轴（2），切刀盘（3）设置在架杆（4）顶部与底座（1）上表面平行，所述架杆（4）另一端顶部设置有第一轴套（5），所述底座（1）上表面还设置有固定块（6），所述固定块（6）设置有第二轴套（7），所述金相切割设备还包括液压缸（8），所述液压缸（8）两端通过第一轴套（5）和第二轴套（7）连接在固定块（6）和架杆（4）之间，所述金相切割设备还包括调温装置，所述调温装置正对钢锭（9）；

所述液压缸（8）与轴套接触处设置有压力传感器，所述液压缸（8）的伸缩处设置有位移传感器，所述架杆（4）的切刀盘（3）端设置有振动传感器，所述调温装置处设置有正对钢锭（9）的温度传感器，所述振动传感器从架杆（4）内部走线，所述压力传感器、位移传感器、振动传感器和温度传感器的输出端通讯连接有控制器，所述控制器用于对设备的运动进行控制，所述温度传感器的输出端经过转换电路连接所述控制器，所述转换电路包括JK触发器U1、JK触发器U3、与非门芯片U2、非门U4、非门U5和放大电路，所述温度传感器的输出端经过单刀双掷开关连接所述放大电路的输入端，所述放大电路设置有用于控制放大电路方向的开关U6，所述与非门芯片U2为三输入与非门，所述放大电路的输出端连接所述与非门芯片U2的

1C管脚，所述与非门芯片U2的1A管脚连接时钟输入，所述与非门芯片U2的1B管脚连接控制器的转换控制输入，所述与非门芯片U2的1Y管脚连接所述JK触发器U1的时钟输入管脚，所述JK触发器U1和JK触发器U3的J、K管脚统一接高电平电位，所述JK触发器U1和JK触发器U3的复位管脚统一经非门U4连接所述转换控制输入，每个JK触发器的前级输出连接后级的时钟输入管脚，最后一级JK触发器的复位管脚还经过非门U5连接所述与非门芯片U2的3A管脚，最后一级JK触发器的输出管脚连接所述与非门芯片U2的3B管脚，所述与非门芯片U2的

3Y管脚与开关K1控制连接，所述转换控制输入经过非门U4还连接所述开关U6，所述JK触发器U1和JK触发器U3中除了最后一级输出外，其他所有输出管脚作为所述转换电路的输出端连接所述控制器。

2.根据权利要求1所述的一种金相切割设备，其特征在于：所述压力传感器经过隔离放大电路连接控制器，所述隔离放大电路包括光耦U9和三极管Q2，所述光耦U9的正输入端连接压力传感器的输出端，所述光耦U9的负输入端经过电阻R6接地，所述光耦U9的8号管脚经过电阻R2连接电压源VCC，所述光耦U9的7号管脚经过电阻R4接地，所述光耦U9的6号管脚连接所述三极管Q2的基极，所述光耦U9的6管脚还经过电阻R3连接所述电压源VCC，所述光耦U9的5管脚接地，所述三极管Q2的集电极连接电压源VCC，所述三极管Q2的的集电极还经过电阻R5连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极经过电阻R7接地，所述三极管Q2的集电极还作为隔离放大器的输出端连接所述控制器。

3.根据权利要求2所述的一种金相切割设备，其特征在于：所述的温度传感器为红外温度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种金相切割设备，其特征在于：所述位移传感器包括滑动变阻器RP1，所述滑动变阻器RP1经过光耦U10连接所述控制器；所述光耦U10的负输出端经过电阻R9连接3.3V电压源，所述光耦U10的正输出端连接控制器的输入端，所述光耦U10的负输入端接地；所述滑动变阻器的滑片一端连接所述光耦U10的正输入端，所述滑动变阻器一端连接电压源VCC，另一端经过电阻R8接地。

5.根据权利要求4所述的一种金相切割设备，其特征在于：所述光耦U10的正负输入端之间并联连接电容C3。

说明书

一种金相切割设备

技术领域

[0001] 本发明属于金属切割技术领域，涉及到一种金相切割设备。

背景技术

[0002] 在机械加工过程中，板材切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。

[0003] 目前，我国机械工业钢材使用量已达到3亿吨以上，钢材的切割量非常大；随着现代机械工业的发展，对钢锭切割的质量要求很高，而在切割钢锭过程中，对于切割设备的稳定、温度以及力度都有很高的要求，严格控制切割钢锭过程中的外界因素是一个重要的有待解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明为了解决上述问题，设计了一种金相切割设备，具有方便操作的同时，还能对钢锭切割过程中的温度、力度、振动实时控制，对切割过程进行记录的功能。

[0005] 本发明的具体技术方案是：

[0006] 一种金相切割设备，包括底座，所述底座上设置有用于切割钢锭的切割机构，所述底座中部设置有垂直于底座上表面的转轴，所述切割机构包括切刀盘和架杆，所述架杆穿过转轴，切刀盘设置在架杆顶部与底座上表面平行，所述架杆另一端顶部设置有第一轴套，所述底座上表面还设置有固定块，所述固定块设置有第二轴套，所述金相切割设备还包括液压缸，所述液压缸两端通过第一轴套和第二轴套连接在固定块和架杆之间，所述金相切割设备还包括调温装置，所述调温装置正对钢锭；

[0007] 所述液压缸与轴套接触处设置有压力传感器，所述液压缸的伸缩处设置有位移传感器，所述架杆的切刀盘端设置有振动传感器，所述调温装置处设置有正对钢锭的温度传感器，所述振动传感器从架杆内部走线，所述压力传感器、位移传感器、振动传感器和温度传感器的输出端通讯连接有控制器，所述控制器用于对设备的运动进行控制。

[0008] 所述温度传感器的输出端经过转换电路连接所述控制器，所述转换电路包括JK触发器U1、JK触发器U3、与非门芯片U2、非门U4、非门U5和放大电路，所述温度传感器的输出端经过单刀双掷开关连接所述放大电路的输入端，所述放大电路设置有用于控制放大电路方向的开关U6，

[0009] 所述与非门芯片U2为三输入与非门，所述放大电路的输出端连接所述与非门芯片U2的1C管脚，所述与非门芯片U2的1A管脚连接时钟输入，所述与非门芯片U2的1B管脚连接控制器的转换控制输入，所述与非门芯片U2的1Y管脚连接所述JK触发器U1的时钟输入管脚，所述JK触发器U1和JK触发器U3的J、K管脚统一接高电平电位，所述JK触发器U1和JK触发器U3的复位管脚统一经非门U4连接所述转换控制输入，每个JK触发器的前级输出连接后级的时钟输入管脚，所述最后一级JK触发器的复位管脚还经过非门U5连接所述与非门芯片U2的3A管脚，最后一级JK触发器的输出管脚连接所述与非门芯片U2的3B管脚，所述与非门芯片U2的3Y管脚与开关K1控制连接，所述转换控制输入经过非门U4还连接所述开关U6，所述JK触发器U1和JK触发器U3中除了最后一级输出外，其他所有输出管脚作为所述转换电路的输出端连接所述控制器。

[0010] 所述压力传感器经过隔离放大电路连接控制器，所述隔离放大电路包括光耦U9和三极管Q2，所述光耦U9的正输入端连接压力传感器的输出端，所述光耦U9的负输入端经过电阻R6接地，所述光耦U9的8号管脚经过电阻R2连接电压源VCC，所述光耦U9的7号管脚经过电阻R4接地，所述光耦U9的6号管脚连接所述三极管Q2的基极，所述光耦U9的6管脚还经过电阻R3连接所述电压源VCC，所述光耦U9的5管脚接地，所述三极管Q2的集电极连接电压源VCC，所述三极管Q2的的集电极还经过电阻R5连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极经过电阻R7接地，所述三极管Q2的集电极还作为隔离放大器的输出端连接所述控制器。

[0011] 所述的温度传感器为红外温度传感器。

[0012] 所述位移传感器包括滑动变阻器RP1，所述滑动变阻器RP1经过光耦U10连接所述控制器；所述光耦U10的负输出端经过电阻R9连接3.3V电压源，所述光耦U10的正输出端连接控制器的输入端，所述光耦U10的负输入端接地；所述滑动变阻器好的滑片一端连接所述光耦U10的正输入端，所述滑动变阻器一端连接电压源VCC，另一端经过电阻R8接地。

[0013] 所述光耦U10的正负输入端之间并联连接电容C3。

[0014] 本发明的有益效果是：

[0015] 切割钢锭时，架杆4一侧的切刀盘3向下对钢锭9进行切割，架杆4以转轴2为中心转动，架杆4另一侧通过第一轴套5连接的液压缸8做竖直收缩运动，位移的距离随着切割盘3的运动变化而变化；第一轴套5和第二轴套7除了很好的将液压缸8固定在固定块6和架杆4之间，还能够方便液压缸8的拆装进行维护检查；压力传感器通过实施检测压力的变化，反馈给控制器进行相应操作，保证切割的稳定性；位移传感器将切割过程中液压缸8的伸缩量发送给单片机实时记录，通过位移量可以计算得出切刀盘3运行到什么位置；振动传感器将检测到的数据发送给传感器，传感器对振动信号进行处理，当判定振动剧烈时，控制液压缸8使切割力度大一些，直到振动变小；调温装置处设置有正对钢锭9的温度传感器，温度传感器对钢锭9实时监测温度，温度传感器将高温信号输入给控制器，控制器控制调温装置向钢锭9进行喷水降温处理。通过实时监测切割过程中的稳定、温度、位移、力度，并采取相应处理措施，大大提高了切割钢锭的质量和效率。

附图说明

[0016] 图1是本发明的结构原理图；

[0017] 图2是本发明的转换电路的电路图；

[0018] 图3是本发明的隔离放大电路的电路图；

[0019] 图4是本发明的位移传感器的电路图；

[0020] 图5是本发明切割过程的流程框图；

[0021] 图6是本发明切割过程中调节液压缸拉力的流程框图。

[0022] 附图中，1、底座，2、转轴，3、切刀盘，4、架杆，5、第一轴套，6、固定块，7、第二轴套，8、液压缸，9、钢锭。

具体实施方式

[0023] 以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

[0024] 参看说明书附图1所示，一种金相切割设备，包括底座1，所述底座1上设置有用于切割钢锭9的切割机构，所述底座1中部设置有垂直于底座1上表面的转轴2，所述切割机构包括切刀盘3和架杆4，所述架杆4穿过转轴2，切刀盘3设置在架杆4顶部与底座1上表面平行，所述架杆4另一端顶部设置有第一轴套5，所述底座1上表面还设置有固定块6

[0025] 所述固定块6设置有第二轴套7，所述金相切割设备还包括液压缸8，所述液压缸8两端通过第一轴套5和第二轴套7连接在固定块6和架杆4之间，所述金相切割设备还包括调温装置，所述调温装置正对钢锭9；

[0026] 切割钢锭时，架杆4一侧的切刀盘3向下对钢锭9进行切割，架杆4以转轴2为中心转动，架杆4另一侧通过第一轴套5连接的液压缸8做竖直收缩运动，位移的距离随着切割盘3的运动变化而变化；第一轴套5和第二轴套7除了很好的将液压缸8固定在固定块6和架杆4之间，还能够方便液压缸8的拆装进行维护；正对钢锭9的调温装置，用于控制钢锭9的温度。

[0027] 所述液压缸8与轴套接触处设置有压力传感器，所述液压缸8的伸缩处设置有位移传感器，所述架杆4的切刀盘3端设置有振动传感器，所述调温装置处设置有正对钢锭9的温度传感器，所述振动传感器从架杆4内部走线，所述压力传感器、位移传感器、振动传感器和温度传感器的输出端通讯连接有控制器，所述控制器用于对设备的运动进行控制。

[0028] 对钢锭进行切割时，有一定的难度，对于力度、温度、稳定都要求很高，所以需要设置传感器来实时监测切割设备运行时的参数，方便反馈给控制器进行处理；

[0029] 液压缸8与轴套接触处设置的压力传感器，切割钢锭过程中，切刀盘3与钢锭切口会产生摩擦力，摩擦力会影响切割质量，摩擦力越大，压力也会随之变大，通过实施检测压力的变化，反馈给控制器进行相应操作，保证切割的稳定性；

[0030] 液压缸8的伸缩处设置有位移传感器，位移传感器将切割过程中液压缸8的伸缩量发送给单片机实时记录，通过位移量可以计算得出切刀盘3运行到什么位置；

[0031] 架杆4的切刀盘3端设置有振动传感器，当切刀盘3在切割时力度较小的话，振动会剧烈一些，振动传感器将检测到的数据发送给传感器，传感器对振动信号进行处理，当判定振动剧烈时，控制液压缸8使切割力度大一些，直到振动变小；

[0032] 调温装置处设置有正对钢锭9的温度传感器，切割设备在运作时，会导致温度的升高，温度过高会使钢锭9的强度降低，从而影响切割质量，温度传感器对钢锭9实时监测温度，温度传感器将高温信号输入给控制器，控制器控制调温装置向钢锭9进行喷水降温处理。

[0033] 参看说明书附图2所示，所述温度传感器的输出端经过转换电路连接所述控制器，所述转换电路包括JK触发器U1、JK触发器U3、与非门芯片U2、非门U4、非门U5和放大电路，所述温度传感器的输出端经过单刀双掷开关连接所述放大电路的输入端，所述放大电路设置有用于控制放大电路方向的开关U6，

[0034] 所述与非门芯片U2为三输入与非门，所述放大电路的输出端连接所述与非门芯片U2的1C管脚，所述与非门芯片U2的1A管脚连接时钟输入，所述与非门芯片U2的1B管脚连接控制器的转换控制输入，所述与非门芯片U2的1Y管脚连接所述JK触发器U1的时钟输入管脚，所述JK触发器U1和JK触发器U3的J、K管脚统一接高电平电位，所述JK触发器U1和JK触发器U3的复位管脚统一经非门U4连接所述转换控制输入，每个JK触发器的前级输出连接后级的时钟输入管脚，所述最后一级JK触发器的复位管脚还经过非门U5连接所述与非门芯片U2的3A管脚，最后一级JK触发器的输出管脚连接所述与非门芯片U2的3B管脚，所述与非门芯片U2的3Y管脚与开关K1控制连接，所述转换控制输入经过非门U4还连接所述开关U6，所述JK触发器U1和JK触发器U3中除了最后一级输出外，其他所有输出管脚作为所述转换电路的输出端连接所述控制器。

[0035] 温度传感器采集到的信号是模拟信号，控制器能够接收识别的信号是数字信号，通过转换电路将温度传感器采集到的信号进行处理，输出给控制器；温度传感器采集的信号经放大器放大后输出给JK触发进行信号的转换，将波形处理的便于控制器处理运算，将三个状态下的稳定信号发送给控制器，实现了对温度采集的高效严谨，实时监测了钢锭在切割过程中的温度变化情况。

[0036] 参看说明书附图3所示，所述压力传感器经过隔离放大电路连接控制器，所述隔离放大电路包括光耦U9和三极管Q2，所述光耦U9的正输入端连接压力传感器的输出端，所述光耦U9的负输入端经过电阻R6接地，所述光耦U9的8号管脚经过电阻R2连接电压源VCC，所述光耦U9的7号管脚经过电阻R4接地，所述光耦U9的6号管脚连接所述三极管Q2的基极，所述光耦U9的6管脚还经过电阻R3连接所述电压源VCC，所述光耦U9的5管脚接地，所述三极管Q2的集电极连接电压源VCC，所述三极管Q2的的集电极还经过电阻R5连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极经过电阻R7接地，所述三极管Q2的集电极还作为隔离放大器的输出端连接所述控制器。

[0037] 压力传感器采集的数据通过光耦U9的处理，将电信号转化为光信号，再转化为电信号，保证通信速率的同时还能隔离外界信号干扰，光耦U2处理后的信号经三极管Q2输入给控制器进行处理。

[0038] 所述的温度传感器为红外温度传感器。

[0039] 因为钢锭是被切割的物体，温度传感器与钢锭不能直接接触，红外温度传感器能保证在不与钢锭接触的情况下，准确测得钢锭的实时温度。

[0040] 参看说明书附图4所示，所述位移传感器包括滑动变阻器RP1，所述滑动变阻器RP1经过光耦U10连接所述控制器；所述光耦U10的负输出端经过电阻R9连接3.3V电压源，所述光耦U10的正输出端连接控制器的输入端，所述光耦U10的负输入端接地；所述滑动变阻器好的滑片一端连接所述光耦U10的正输入端，所述滑动变阻器一端连接电压源VCC，另一端经过电阻R8接地。

[0041] 所述光耦U10的正负输入端之间并联连接电容C3。

[0042] 滑动变阻器的滑片与液压缸8的伸缩处一侧相连接，当液压缸8发生移动时，滑动变阻器收到阻值随之变化，经光耦输出给控制器的信号也会根据位移的距离有所不同，控制器对输入的信号处理运算，得到液压缸8位移的距离，从而可以推断出切刀盘3切割钢锭9的进度。

[0043] 本发明在具体使用时；

[0044] 架杆4一侧的切刀盘3向下对钢锭9进行切割，架杆4以转轴2为中心转动，架杆4另一侧通过第一轴套5连接的液压缸8做竖直收缩运动，位移的距离随着切割盘3的运动变化而变化；第一轴套5和第二轴套7除了很好的将液压缸8固定在固定块6和架杆4之间，还能够方便液压缸8的拆装进行维护检查；正对钢锭9的调温装置，用于控制钢锭9的温度。

[0045] 液压缸8与轴套接触处设置的压力传感器，切割钢锭过程中，切刀盘3与钢锭切口会产生摩擦力，摩擦力会影响切割质量，摩擦力越大，压力也会随之变大，通过实施检测压力的变化，反馈给控制器进行相应操作，保证切割的稳定性；液压缸8的伸缩处设置有位移传感器，位移传感器将切割过程中液压缸8的伸缩量发送给单片机实时记录，通过位移量可以计算得出切刀盘3运行到的位置；架杆4的切刀盘3端设置有振动传感器，当切刀盘3在切割时力度较小的话，振动会剧烈一些，振动传感器将检测到的数据发送给传感器，传感器对振动信号进行处理，当判定振动剧烈时，控制液压缸8使切割力度大一些，直到振动变小；调温装置处设置有正对钢锭9的温度传感器，切割设备在运作时，会导致温度的升高，温度过高会使钢锭9的强度降低，从而影响切割质量，温度传感器对钢锭9实时监测温度，温度传感器将高温信号输入给控制器，控制器控制调温装置向钢锭9进行喷水降温处理。

[0046] 对切刀盘3力度控制的流程为：

[0047] 开启设备切刀液压缸8以一定的速率推动切刀盘3，压力传感器设置在切刀盘3和架杆4连接处，压力传感器实时监测架杆4和切刀盘3间的作用力，记录在控制器的存储单位中，再通过控制器将该作用力值计算转换为切刀盘3与钢锭9间的压力，从而实现对切刀盘3和钢锭9间压力的监控，由于切割质量不止与切刀盘3和钢锭9间的压力有关，也随切割深度需要调整，让切割越深时，切刀盘3侧面与钢锭9的切割面的接触面积会增大，从而需要更大的压力，数据库中存储的参考压力值会随时间进行调整，将记录的作用力与数据库中参考压力值作对比，当检测到的作用力大于参考压力值时会相应降低液压缸8的拉力；当检测到的作用力小于参考压力值时，会增大液压缸8施加的拉力，从而保持钢锭9的受力均匀，保证切割面的质量；同时温度传感器对钢锭9的温度进行监控，当温度过高后，控制器将不同的温度分成不同档位值，控制调温装置对钢锭9进行降温。