固定式可转位的刀具 本发明总的涉及一种将长型管材切割成预选长度的装置，具体而言，是一种切割平直模壁状管材用的固定切割装置，该切割装置具有可作横向移动以实现横向切割管上下壁作用的对置的切割刀片。
平直模壁状管材具有各种应用，如用于热加换器或类似装置。鉴于各种应用及各个应用的不同要求，有必要将长的平直模壁管材切成各种预选长度。
为有效切割长的平直模壁管材，常用切具包括一般是横向移过对应管材的上下表面并在那儿施行切割的、具有旋转圆切刀片的那些切割装置。而起切割效应的最直接的方法是完全切通上下管壁并分离管材，作成该管材的材料，一般是如铝的韧性金属，在施行切割中相对容易变形。结果是切刀施加了过大地垂直力于管壁致使壁的内表面附近的材料倾向于朝内偏移，造成不希望有的径向朝内突出的毛边等类似的变形。
为使毛边变形减小，现用的旋转切刀片于管壁切槽，该槽只部分地切过管壁的厚度。这样减小了管内部毛边的变形。此后，通过夹具夹住被切槽部的相对侧边，并在其后使该夹具的至少之一相应其他的加以替换以在槽处折断该管。然而，在减小毛边形成量的同时，旋转刀片还是将过大的力作用到了管壁上，结果以这种工艺还是要形成毛边。
在克服有关旋转圆形切割刀片局部切割力的努力中， 美国专利5,388,745中公开了一种由相对切刀片协同作用的切削装置，每个切刀片都有于一个切削刀头的底边上的两条直切刃，它们在两相对方向上定位，其中之一于一个第一方向上切削而另一个在与第一方向相反的第二方向上切削。每条切刃均与被切割的上下壁形成一个锐角。这些直切刃相对管的纵向轴线作横向的移动，完全切过壁厚以分割管子。由于直切刃是横向前进的，其切深增加并且这种切割于渐进中径向向内。
然而，上述的各直切刃在其全长上有一个不变的角度，因此造成作用的切削力均匀地分布于全部管壁的厚度上。这样，当壁厚最厚时于切割开始处施以大致相等的切削力，之后当壁厚最薄时切削接近于该管的内表面。还有，由于切刃只沿着切削刀头的底边设置而该上部用作切削刀头的安装，所以切刃钝了切削刀片就得替换。
因此，需要提供进行管子切割的一种固定圆形切刀片，同时使毛边的变形及其他非所希望的切割效果为最小。还需要切刀片是可转位的以对各切刀片提供多个切割部分使换切刀片的频次减少。还要求各个切割部分随时可从一个不起作用的辅助位置移至起作用的切割位置、用以替换相邻的已被用饨的、先前起作用的切割部分。由不起作用的辅助位置至起切削作用位置、或其相反的这种移动是通过该切刀片的递增转动实现的，另外，在切割操作中该刀片保持静止不动。另外还要求提供一个可转位的切刀片，它用以改变该作用接触部全长上的切削力分布，致使在该切割接近管内表面时该切削力的垂直分量逐渐减小。
本发明涉及用以切割例如用作热交换器平直模壁管的那种长型管材的一种切割装置。它包括作横向移动的对置切刀片以横向切割管的上下壁。切刀片最好是圆的、并以可转动方式装于切割装置的切割头上。各切刀片包括被分割成许多依次排布的接触部分的周边切刃、并采用防止该切刀片转动的措施将接触部分逐一地固定在一个切割位置上。
更具体地说，各切刀片是可分度转位的，其中包括一个其上做有第一种众多凹槽的毂及一个具有嵌坐于凹槽之一中、不让切刀片转动的凸部的锁块。当该凸部坐定于一个凹槽时，定位住该接触部之一以与管壁限制接触，从而，当切刀片横向移动时实现横跨切割，一旦被设置于该切位上的部分接触部被磨钝，锁块可被移开而切刀片递进转动致使相邻的不起作用的接触部前进至切位上定位，并同时令磨损的接触部再行定位于一个不起作用的位置上。
还可以在切刀片的相对侧上设置第二种多个凹槽，用作对上述的第一种多个凹槽成角度倾斜设置。采用这种角度倾斜设置，可在第一种或第二种的众多凹槽间作任意选择的接触部分。于是在有关第一种众多凹槽的接触部被磨损后让切刀片绕垂直轴转180°，结果有关该第二种众多凹槽的接触部可被定位使用。
还可通过提供一种圆形的切刀片，各个接触部具有一个弧形，致使与该切刃的切线沿该切刃逐渐变化而在切割的最大深度处成水平定向，为的是使该切割力的垂直分量接近于零。这样，该力的垂直分量在切割趋近管内壁的过程中逐渐减小。最好的形状是弓形，按本发明的教导，只要相对内表面的垂直力分量被减小而提供的切刃的其他形状也是可适用的。采用上述的发明可完成本发明的目的和使用。
图1为本发明的具有对置可转位切刀片的一种切割装置的上游侧的局部侧视图，以实线表示切管前的第一位置和以虚线示出的切管后的第二位置；
图2为一张正投影局部轴侧图，用以说明具有锁块的上切割头，以实线表示的在装配位置上及以虚线表示在移开位置上；
图3为带剖面的局部正视图，表示的是沿图1箭头3-3方向看的切割装置；
图4为放大的局部横剖视图，表示的在切割方向上看管的上下管壁切割中的对置切刀片；和
图5为该可转位切刀片之一的正视图。
如图1中可见，本发明的切割装置10具有将长形平直模壁管14切成预选长度的相隔布置的对设的上下切刀片12a和12b，该切刀片12a和12b是可被分度转位的并防止转动时为按角度固定的。
具体而言，管子14典型地被用作热交换装置(图未示)。未装成热交换器前、如图3中可见的那样需提供有相应长度的管材，它随后由本发明的切割装置10切成预选长度，其长度按照被用管子14的具体应用决定。
见图1和3，管14最好由传统结构的传送器(未示)以水平定向方式送至切割装置10。传送中，管14以箭头A(图3)所指一个下游供料方向朝前输送，该供料方向A相对管14的纵轴为同轴延伸。
参见图1和4，管14有两个相对的上下平直模壁的管壁16和18及弧形端壁19。各个管壁16和18是由一个外朝向的外表面20所限定，并于传送操作中水平定向管壁16和18。管14还有以平行相间隔方式沿管14的长度作纵向延伸的多个内腔22。各内腔22一般由内管表面所限定，并且相互邻接的成对内腔22由在上下管壁16和18间延伸的大致垂直的内腔壁26使其横向彼此分隔。虽说是任何适用的材料都能用，可还是以诸如铝一类的一种金属来制作管子14为好，以最终用于一种热交换器装置(未示)。由于该材料一般有延展性，材料易于在管14未被切的邻近内管表面的该管14的区域内形成毛边。不同于在此说及的管14的特定结构也当认为是适用的。
为使管14切成预定长度，切割装置10设在管14的一侧，并包括可滑动地装于支撑组件(未示)上去的一个可横向移动的基件28。基件28具体地为以可操作方式装在支撑组件上(图未示)致使它可按由参考箭头B1所示的切割方向作横向左移，以及以参考箭头B2所示与切割方向B1相反的返回方向朝右移。
按箭头B1和B2所示切割与返回方向的切割装置10的这种横向运动是由一个马达30来执行的，如图1中图示的那样，马达与基件28以操作方式相接合。马达30以通常技术操作以控制起动，停止，加速以及该切割装置10的其他操作参数。
切割装置10还有垂直延伸的、如于图3中可见到的有朝后开口的C型截面的支撑组件32(图1和3)。具体为，该支撑组件32包括一个水平取向的底支承板34，它由紧固件或类似物牢固地装在滑件28的上表面；和从支板34向上延伸的一个垂直取向的L型支架36，它有以其前边缘被牢固地装于该支承板34上的一个下端38。该L型支架36由从下端38向上延伸的垂直壁40，和一个从位于上游侧的垂直壁40向后悬伸的水平顶板42组成，上游一侧的顶壁42自该支承板34向上与其间隔开并与其取向相平行。
支撑组件32还有两个支柱或支件44(图中只示出一个)。各支柱44在支承板34和顶板42间纵向延伸并具有分别固定到顶板42和支承板34上的顶底端46和48。各支柱44最好是从垂直壁40向后与其间隔出一段距离。
为施行对管14的切割，相对的上下切割头50和52以可滑动方式装在支柱44上，以可沿图1中箭头C和D指示的各自纵向的调整路线移动。如图1和3所示，上下切割头50和52基本做成一样的但为相反、即“镜象”结构。这样，切割操作中，上切头50起到对上管壁16的切割而下切头52起到对下管壁18的切割作用。为便于此处构件的描述，上切头50构件的标引号示以参考字母“a”而与之相同只是相反的“镜象”构件于下切头52上的示以相同的标引号并带“B”。
上下切割头50和52有传统的调整装置(图未示)，例如以液压缸或类似物沿各自垂直调整路线C和D控制垂直运动。另外，调整装置(未示)使上下切割头50和52沿支柱44限定在选定的位置，为的是以选择方式改变切头50和52间的距离以及得到施加于管14上所要切割的深度。该调整装置以可控制方式与在图1中图示的一个传统结构的位置控制装置54相连接，只要使上下切头50和52能沿支柱44调整并随后限制在选定位置上则任何适用的调整装置均可以。
见图1至3，上切割头50包括了以滑动方式套装于支柱44上和横向离开支柱44延伸的一个可滑动的安装部分56a使在切割方向上对着管14。这个可滑动的安装部56a接纳上述调整装置。另外，该可滑动安装部分56a包括有朝前、朝后的侧壁60a和62a，该侧壁60a和62a作成台阶形并在如图2和3中所示，于各前后支承壁64a和66a处有紧邻管14的终端。后支臂66a在上游侧上与前支臂64a向后隔开，以构成其间的容纳刀片的凹槽，凹槽为三向敞开的、即是上，下及朝管14的侧向为敞开的。前支臂64a也有水平螺纹孔67a，它向后敞开进到该盛刀片槽内。相类似，后支臂66a有端部敞开的光孔68a，它穿通后支臂并同轴对准螺纹孔67a。
上切割头50有一个大体为平面的底表面，它从支臂64a和66a横穿可滑动安装部56a的余部。然而，与其相对的、上切割头50的面朝上的表面有在各前后支臂64a和66a上形成的一个台阶部70a，该台阶部70a由面朝上的水平面72a和面朝侧向的垂直面74a构成。前支臂64a的面朝上的水平面72a也有一对固定件孔76a，它们以横向隔开并向下延伸进前支臂64a的关系成形。
为便于切割管14，切刀片78a以可转动方式装在前后支臂64a和66a间的容刀槽内，并且由一个穿插进的枢轴螺钉80a将其固定。再具体点说，该枢轴螺钉80a有与前支臂64a螺纹孔67a作螺纹连接的螺纹端82a。该枢轴螺钉80a还有光的圆柱轴部84a和螺纹头部86a，以将该切刀片78a安装在位。该枢轴螺钉80a穿插过光孔68a和切刀片78a的容轴孔88a，而后与螺纹孔67a以螺纹方式固定。
见图1和5，切刀片78a中心部作有长向容轴孔88a，而内中以可转动方式装有该枢轴螺钉80a的轴部84a。容轴孔88a有一个旋轴轴线并且尺寸作得能让绕该轴部84a作自由的转动。可转动的同时，于切割操作中切片78a尚需保持成角度的固定、如可在下文的讨论中被说明的那样。
切刀片78a最好是圆形并具有径向向外有斜度的一个环状刀片部90a，并且终结部为切刃92a，切刃构成了该切刀片78a的外圆周。各切刃92a分割成许多接触部93a，彼处延伸的该接触部93a之一在切割操作中处于起切割作用的位置而与管14相接触，而该接触部93a的剩余部分则被设置于不起切割作用的位置。
切刀片78a作成圆形，沿切刃92a该接触部93a则成弧形而起到切断管14材料的作用。由于这种弧形，该切刃92a的切线就会从首先接触管14的切刃92a上点(P1)处的一个成角定向(AO)变化到在施最深切割的沿该接触部93a的点(P2)处的一个水平定向(HO)。当该切线成水平时，切割力的垂直分量即可忽略不计。所以随着切割深度接近该管内表面该力的垂直分量逐渐减小。由于在切割的最深处管壁最薄，并因此最弱使得毛边形成最少。所以如管壁16的厚度减小一样，施加于该处的力的垂直分量也减小。切刃92a可以是圆形，但只要是沿该接触部93a的垂直力分量是逐渐减小的，它也可作成对旋转轴对称延伸的许多线性扇部。
见图3和4，刀片部90a的相对面最好其间有10°角的斜度，使有一个相当锐利的刃以有效切割管14的材料。如在图5中所见，该刀片部90a在径向向内形成该切刃92a的结止，具体而言终结于一个圆柱的中央毂部94a，它有一个大体为圆形的外圆周、并如在图3中可见的是在相对的两侧面上绕着该刀片部90a向前向后突起。
毂部94a(图5)包括在刀片部90a相对侧边上的第一种和第二种多个弧形凹槽96a，它们沿毂94a外圆周形成并由凸台97a将彼此隔开。见图5，于切刀片78a各侧的毂94a上最好作有12个弧槽96a。各相邻的成对弧形槽96a最好是被这样间隔，即从切刀片78a的旋转轴作径向延伸并平分一个凹槽96a的中心线(CL)，相对那里邻接的弧形槽96a的中心线(CL)成30°角。各个弧形槽96a有助于将切刀片78a锁定在不可转状态，以能进行下文中要说及的按角度的固定，以及限定该切刀片78a的多个切削位置。每个弧形槽96a以及由此限定的各个切削位置对应着一个接触部分93a。与之对应的特定接触部分93a即是该刀片78a于该特定角度定向的起切割作用位置上所设置的接触部分93a。
另外，该第一种多个弧形槽(图5中以实线表示)相对切刀片78a相对侧上设置的第二种多个弧形槽(以虚线表示者)有一个偏置角度。该偏置角度最好是为两相互邻接弧形槽96a的两相邻中心线(CL)间距离的一半。在优选实例中的该角偏置为15°。于是，交替的接触部93a对应于第一种多个弧形槽96a而剩余的接触部93a则对应于第二种多个弧形槽96a。按这样布局的切刀片78a，在对应于第一种多个弧形槽的接触部分93a已被磨钝之后，最好是可以取下以及使其绕垂直轴线转180°，这样与第二种多个弧形槽有关的接触部93a则可被定位以供使用。
为使切刀片78a保持在成角度的固定位置上，则于切割操作中只能有切刃92a的一个接触部分93a接触管14，一个锁块98a(图2)以可拆方式坐进前后支臂64a和66a的台阶部分70a。该锁块98a由一个面朝下的与台阶部70a的面朝上水平面72a相接触并得到支撑的底表面100a以及紧靠于台阶部70a相对垂面74a的面朝侧向的侧表面102a所定位。该锁块98a包括有两个槽向隔开的、朝着前支臂64a的水平表面72a作向下延伸的紧固件孔104a，该孔对准对应的紧固件孔76a。两个普通紧固件106以可拆卸方式插进并穿过该紧固件孔104a并与紧固件孔76a螺纹连接致使可拆方式将锁块98a装配到前后支臂64a和66a上去。
该锁块98a还有朝下垂伸的锁凸108a，其末端为两个接触齿110a，当锁块98a坐落在台阶部70a上时接触齿110a之一正好对准于此处的一个弧形凹槽96a而坐入锁定，致使切刀片78a保持在一个选定的切割位置上。该接触齿110a锁定并坐进该弧形槽96a，防止切刀片78a转动致使对应于该选定切割位的该切刃92a的一个接触部93a定位于该起切割作用的位置上。
第二接触齿110a与在前描述的接触齿110a横向隔开致使以该锁决98a的一种设计就能将上切刀片78a和下切刀片78b都锁定。在常规操作中，离管14最远的第二接触齿110a是不用的。
该向下突伸的锁凸108a还有面朝前的弧形部112，其形状和尺寸如图3中所示，以收容与该处相邻的切刀片78a的刀片部90a。该锁凸108a还有隔开的有相对前后面的矩形部分114，这样就能坐落于前后支撑臂64a和66a的相对面间并防止锁块98a坐在台阶部70a上时其在上下游方向上的前后移动。
操作中的锁块98a被固定在图2中实线表示的一个锁定位置以防止切刀片78a旋转，而且还可按图2中虚线所示那样被拆下，一旦被用于切割管14的切刃部92a变钝后以允许选择切刀片78a的递增旋转。这种切刀片78a的选择转动允许一个新的，没用过的切刃92a的接触部93a由一个不起作用的辅助位置被转至用以改善管14切割的该起切割作用的位置上。
虽然下切割头52作成了其上下切刀片78b向上突伸并相对上切刀片78a相对设置的方式，但下切割头52与上切割头50是大致相同的。由于下切割头52的构件为上切割头50的镜象构件，于此讨论相应于上切头50一样的适用于下切头52构件结构的另外的讨论就没有必要了。
上下切刀片78a和78b最好是彼此隔开致使各自切刃92a和92b的各切割部分93设在起切割作用的位置上，对管14进行切割并且只部分切进到各自上下管壁16和18。如图4中所示，只施加部分切割于管壁16和18，切割操作后管14上所形成的任何毛边为最少。
为在该处已施行切割之后使管14有效地分开，在被切的管14部分的相对侧上预备有上下游夹具116和118，如图2所示。一旦管14被定位切割，该上下游夹具就被起动，于是施以夹紧力给管子14并保持管14不动。一经通过在切割方向B上的切刀片78a和78b从一个预切位置(实线示)至切后位置(虚线示)的运动而作完这种切割，该上下游夹具116和118再行动作致使管14轴向拉开切割区。这样在管14的切割处所形成的毛边的最少。上下游夹具116和118为传统结构，因此无需在此作详细的说明。
运作中，上下切头50和52相应于位置控制54而沿垂向位置路线C和D作垂向移动，致使该上下切刀片78a和78b相互隔开一个选定的距离。更具体地说，如从图4中见到的、上下切刀片78a和78b被设置成部分地切割过各自的上下管壁16和18。当设置于这样的位置上时，各切刃92a和92b的切割部93被定位于对应的起切割作用的位置上以与上下管壁16和18相接触。该切割部93的剩余部分留在不起作用的辅助位置上。由于设在起切割作用位置的该切割部分93的弧形，作用于管14的切割力的垂直分量沿着该接触部分93的长度从左至右逐渐减小，致使形成毛边的及其他非所希望的变形降至最小。
一旦该切刀片78a和78b被设置于所要求的位置上，由马达30驱动的、连在可滑动基件28上的上下切头50和52以滑动方式移动致使该切刀片78a和78b在切割方向B1上从图1中以实线表示的预切位置移至用虚线表示的切割完了的位置上。在上下管壁16和18被切出槽后，马达30逐被致动以返回上下切头50和52，使它们从返回方向B2上移动至预切位置。此时夹具116和118被轴向移动起到在槽处分离管子14的作用。随着管子被重复上述操作，遂被切割成许多预选的长度。
但重复使用后，设置在起切割作用位置上的被切刃92的切割部93最终会被磨损，对管14所作的切割质量将下降。至该质量到达低于要求水准时该切刀片78被步进式转至一个新的切割位置。这种调整乃是通过拆下锁块98a和98b来实现的，以便将锁凸108a和108b从相应在那儿被限制的弧形槽96a和96b中移开。移开后，绕转轴递增转动切刀片78a致使下个后续弧形槽96a和96b被定位，由于放回锁决98a和98b以接纳该锁凸108a和108b。因转动该切刀片78至新的切割位置，该钝切割部93就从起切割作用位置移至不起作用的辅助位置，与此同时，对应于新切割位置的下个切割部93从该不起作用的辅助位置逆时针方向转至该起切割作用位置上。
对应于切刀片一侧上的12个弧形凹槽96a的所有接触部93一旦被用过变钝后，切刀片78就可从盛刀片槽中取出，绕垂直轴转动180°，然后再装到位。这将露出一组新的弧形凹槽96a，它们相对先前用过的弧形槽96a成一定角度偏置。通过露出的新弧形槽96a，与之关联的该接触部93就可完成切割操作。这样，在优选实例中的每个切刀片78包括切割部分93致使切刀片78的更换降至最少。
应该知道，弧形槽96a和切割部93a的数目是可以改变的。另外，只要需要该弧形槽96a可以只在切刀片78的一侧边制做。
虽然是为了说明的目的已经详细地公开了本发明的具体的优选实例，应该认识到在本发明的范围之内存在有好多已公开装置的变化和修改方案，包括部件的布置。
以下为由权利要求所限定的对本发明实施例的专利权或特权。