CN101850431A - 在卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的方法，包括(1)制作底座和装于底座上的轴上的能绕轴旋转的旋转工作台；(2)在镗床主轴上装上有刀盘的镗杆；(3)底座和旋转工作台装在镗床工作台上，工件弯头放在旋转工作台上，并找正，压紧；(4)镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与弯头端面划线圆找圆，镗杆与弯头端面垂直，镗杆轴向位置固定，镗杆旋转，旋转工作台旋转，弯头内孔壁与镗杆即将挨着时，停止旋转工作台的转动；(5)按同样的方法，掉头加工弯头另一端的内孔，即成。本发明方法能保证产品质量，提高弯头内孔的尺寸精度，提高效率。本发明还提供了在卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的装置。

Description

在卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的方法及装置

技术领域：

本发明与加工管道弯头弯曲内孔的方法及装置有关，特别与直接应用于镗削核电主管道90°、50°、40°、28°22′弯头的弯曲内孔，也可镗加工其他类似的弯曲内孔的方法及装置有关。

背景技术：

核电主管道弯头不仅内在质量要求高而且其化学成分、机械性能、晶相、着色检查、超探、射探、必须符合法国的RCCM标准；几何尺寸精度要求也很高；弯头各截面、各点的壁厚是变化的。RCC-M(2000版+2002增补)标准对主管道弯头的外圆和内孔的圆度、平整度、粗糙度和各点的壁厚，都有严格规定；同时，还有严格的防止污染要求，即要防止铁素体污染和卤族元素(氟、氯、溴、碘)的污染及硫的污染。

按照法国RCCM标准，为了保证其质量，内外圆必须去除一定的余量，因此，铸造毛坯内外圆的加工余量较大，要去除20mm左右。外圆弯曲表面比较好操作，可采用立车按线找正后车去一部分后，然后打磨，而内孔就无法用机加工的方法去除多余的部分。如果用人工打磨的方法去除多余的部分，不但费工费时，也难于达到RCC-M(2000版+2002增补)标准对它的内孔圆度、平整度、粗糙度和各点的壁厚的要求，它成了束缚我公司核电主管道弯头加工制造的拦路虎。

目前国内的铸造弯头和压制弯头的内弯曲孔都是不加工的。对于弯头内孔加工来讲，镗床受其本身功能和弯头本身形状的限制，一般只能镗直孔，而不能加工弯头弯曲内孔。数控镗床虽然通过编程能加工曲面，但受其刚度和弯头本身形状的干涉，也难于加工出来，而且目前没有先例；国外，如法国也仅对50°弯头，采用机加工方式加工出来了，但它加工出来的不是标准的弯曲圆柱面，机理不一样，其它弯头仍然采用打磨的方法进行加工。国内也只能采用打磨的方法加工弯头内孔。该方法是：

1、根据毛坯划弯头弯曲半径的中心线，两端找正圆线和水平找正围线。

2、在立车上按线找正、找平，车弯头外圆并留一定的打磨余量，并打磨平整圆滑。

3、以外圆为基准，划内外圆经、纬网格线，并注上标记符号。

4、用特殊的量具测量内外圆相交网格交叉点的壁厚，作好记录并填上表格。

5、按照测量表格上的数值计算出实际测量值与理论壁厚值的差值，并分配该点内外圆处打磨去除量，并制成表格。

6、根据计算表格上的数值，用手电钻钻出打磨基准孔，一般基准孔深度不能一次钻到位，要留出余量。

7、根据基准孔，对内外圆进行打磨并用粗磨样板比对检查，既要保证其圆度，平整度，又要保证其厚度。

8、反复3～7的步骤，最后用精磨样板检查，直到符合图纸要求为止。

上述方法虽说简单，但实际操作起来却十分困难，其难点有：

1、内孔空间位置小，不便于操作和使力，劳动环境十分恶劣，效率低。

2、特殊不锈钢磨削性能差，它易粘砂轮，新砂轮很快就会变钝，磨销效率很低。

3、磨削力不能太大，连续磨削的时间不能过长，否则磨削温度过高，会产生过烧。

4、由于是弯曲曲面，尽管有样板，尺寸精度也难于测量和控制。弯头最终尺寸检查，难于达到RCC-M(2000版+2002增补)标准对它的内孔圆度、平整度、粗糙度和各点的壁厚的要求，

5、由于防污染的限制，只能用AL₂O₃的白色砂轮磨削，限制了效率的提高。

由于以上原因致使弯头内孔打磨效率特别低，磨削时间过长，尽管采用三班倒，磨削一根弯头时间大约要三四个月时间左右，磨削后的废砂轮要用车子拉，成本很高，工期很长。

发明内容：

本发明的目的是为了克服人工打磨弯头内孔的不足，提供一种保证产品质量，提高弯头内孔的尺寸精度；缩短工期，减轻工人的劳动强度，提高效率；改善劳动条件的在卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的方法。本发明的另一个目的是为了提供一种在卧式镗床上加工核核电主管道弯头弯曲内孔的装置。

本发明的目的是这样来实现的：

本发有卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的方法，包括以下步骤：

(1)制作底座和装于底座上的轴上的在电机及减速机构带动下能绕轴的旋转工作台，

(2)在镗床主轴上装上镗杆，镗杆上装刀盘，刀盘上装上装有镗刀并能调节镗刀的径向位置的刀盒；

(3)将底座和旋转工作台装在镗床工作台上，工件弯头放在旋转工作台上，使工件弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合，并找正，压紧；

(4)，镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与工件弯头端面划线圆找圆，镗杆与工件弯头端面垂直，将镗杆轴向位置固定，镗杆随镗床主轴以25～30转/分速度旋转，同时旋转工作台在电机及减速机构带动下旋转，调整旋转工作台的进刀速度：镗杆每转进刀量为0.10～0.50mm，此时镗杆刀头和旋转工作台的复合运动在工件弯头内孔的运动轨迹，就是一个规则的弯曲内孔圆柱面，当工件弯头内孔壁与镗杆即将挨着时，停止旋转工作台的转动；

(5)按上述同样的方法，掉头加工弯头另一端的内孔，即成。

上述的方法包括如下步骤：

(1)根据核主管道弯头铸件毛坯划线：工件弯头弯曲半径中心线，水平找正围线和工件弯头弧长两端终止线，找正圆线；

(2)将底座和旋转工作台装在镗床工作台上，工件弯头放在旋转工作台上，使工件弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合，并找正，压紧；

(3)在镗床方头上装上弧形刀壳，在弧形刀壳内装上受镗床主轴带动的动力传动和转向机构，受动力传动和转向机构带动的镗杆装有刀盘的一端伸出弧形刀壳外，镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与工件弯头端面划线圆找圆，使刀盘刀尖旋转平面与工件弯头起始端面相重合，此时将镗杆轴向位置固定，镗杆以20～30转/分速度旋转，同时旋转工作台慢慢旋转，根据加工的需要，调整旋转工作台的进刀速度，镗杆每转进刀量0.10～0.50mm范围内，此时刀盘的刀头和旋转工作台的复合运动在弯头内孔的运动轨迹就是一个规则的弯曲内孔圆柱面，当加工到工件弯头二分之一角度左右后，停止旋转工作台的转动；

(4)工件弯头调头，按上同样的方法，加工弯头另一端内孔即成。

本发明装置包括受卧式镗床主轴带动的镗杆，装于镗杆一端上的刀盘，装于刀盘上能装镗刀并能调节镗刀的径向位置的刀盒，装于镗床工作台上的底座，装于底座上的轴，一端装在轴上且受电机和减速机构带动能绕轴转动的旋转工作台。

上述的底座的横截面形状为半圆形，旋转工作台的横截面形状是圆心角为118°的扇形，电机和减速机构输出轴上装有主动齿轮，旋转工作台上周边有与主动齿轮啮合的扇形齿。

上述的底座和旋转工作台相对应位置上分别有弧形槽，弧形槽内装有平面滚子轴承。

上述的镗杆一端装在镗床主轴上的锥孔内。

上述的镗杆上装有加强套，可提高镗杆的刚度。

上述的装置中有一端装在镗床方头上的弧形刀壳，位于弧形刀壳内受主轴带动的动力传动和转向机构，镗杆支撑在弧形刀壳另一端且受动力传动和转向机构带动。

上述的弧形刀壳的弯曲半径为1300毫米。

工件弯头内孔是一个规则弯曲圆柱面。它是由一个标准圆围绕半径为R的圆心(点)旋转一定角度(如90°)，该圆的运动轨迹，就是一个标准弯曲圆柱面。如果镗杆伸出一定长度固定不动，装上刀盘旋转，刀尖旋转一周形成一个标准圆，弯头放在旋转工作台上以一定速率绕旋转中心旋转，刀尖(运动轨迹)加工出(就是)一个标准的弯曲圆柱孔。

本发明具有如下优点：

(1)以机械加工的方法代替了手工打磨的方法，不但速度快，效率高，而且尺寸精度高，便于测量，便于控制。使弯头的加工质量得到了保证.完全能达到RCC-M(2000版+2002增补)标准对它的内孔圆度、平整度、粗糙度和各点的壁厚的要求。

(2)减少了很多繁杂的工序，以前打磨需要3～4个月，现在只需十天左右，大大节约了时间，降低了成本，加快了进度，缩短了工期。

(3)改善了工人的劳动强度和环境条件，减少了环境污染，大大保护了工人身体健康。

(4)采用弧形刀壳刚度好，制造容易，操作方便，适用范围较大。

只须作一种弯曲半径R1300的弧形刀壳，动力传动和转向机构，就可以把弯曲半径为R 1450的90°弯头～弯曲半径为R1300的28°22′、40°、50°弯头加工出来。无须每种弯曲半径弯头作一种弧形刀壳。

附图说明：

图1为本发明装置结构示意图。

图2为图1的弧形刀壳、动力传动和转向机构、镗杆位置示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为旋转工作台、底座装配关系图。

图5为图4的俯视图。

图6为本发明装置另一结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1～图5给出了本实施例1加工90°长弯头内孔的装置结构示意图。参见图1～图5，本实施例装置有一端装在镗床方头1上的弧形刀壳2，位于弧形刀壳内动力传动和转向机构3中的主动圆锥齿轮轴4一端装在镗床锥柄5上并通过镗床锥柄受主轴5带动。弧形刀壳另一端内有带轴承的支撑7，镗杆8一端伸入支撑中且与动力传动和转向机构中的从动圆锥齿轮轴9连成一体从而受动力传动和转向机构带动。弧形刀壳的弯曲半径为1300毫米。镗杆一端上装有刀盘10，装于刀盘上能装镗刀11并能调节镗刀的径向位置的刀盒12。装于镗床工作台13上的底座14。底座上装有轴15，旋转工作台16一端装在轴15上。底座的横截面形状为半圆形，旋转工作台的横截面形状是圆心角为118°的扇形。变频电机和减速机构17输出轴上装有主动齿轮18，旋转工作台上周边有与主动齿轮啮合的扇形齿19。在底座和旋转工作台相对应位置上分别有弧形槽20、21两弧形槽中装有平面滚子轴承22。

本实施例1加工90°长弯头内孔的方法包括如步骤：

(1)根据铸件毛坯划线：工件弯头23弯曲半径中心线，水平找正围线和90°弧长两端终止线，找正圆线。

(2)将底座旋转工作台装在镗床工作台上，90°弯头放在旋转工作台上，使弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合，并找正，压紧。

(3)镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与弯头端面划线圆找圆，使刀盘刀尖旋转平面与弯头90°起始端面相重合，此时把镗杆轴向位置固定，镗杆以20～30转/分速度旋转，同时旋转工作台慢慢旋转，根据加工的需要，调整旋转工作台的进刀速度，刀盘每转进刀量，一般刀盘每转进刀量在0.10～0.50mm范围内，此时刀盘的刀头和旋转工作台的复合运动在弯头内孔的运动轨迹，就是一个规则的弯曲内孔圆柱面。当加工到45°左右后，终止加工，即停止旋转工作台的转动。按同样的方法，掉头加工弯头另一端的内孔。

(4)按同样的方法，弯头调头，加工另一端内孔。

用上述的的装置和方法同样可加工28°22′、40°、50°等短弯头内孔。

实施例2：

图4～图6给出了本实施例2装置结构示意图。本实施例2装置基本与实施例1同，不同处是镗杆是直接装于主轴锥孔内的直镗杆。镗杆上装有加强套24。本装置可加工28°22′、40°、50°等短弯头内孔。

加工28°22′、40°、50°等短弯头内孔的方法步骤如下：

(1)把旋转工作台装在镗床工作台上，工件弯头放在旋转工作台上，使弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合，并找正，压紧。

(2)镗杆装在镗床主轴上，镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与弯头端面划线圆找圆，镗杆与弯头端面垂直，将镗杆轴向位置固定，镗杆以25～30转/分速度旋转，同时旋转工作盘慢慢旋转，调整旋转工作台的进刀速度，根据加工的需要，选择镗杆每转进刀量，一般镗杆每转进刀量在0.10～0.50mm范围内，此时镗杆刀头和旋转工作台的复合运动在弯头内孔的运动轨迹，就是一个规则的弯曲内孔圆柱面。当其弯头内孔壁与镗杆挨着时，停止旋转工作台的转动。

(3)按同样的方法，掉头加工弯头另一端的内孔。

用这样的方法可以镗加工短弯头28°22′、40°、50°弯头的内孔。此方法简单可靠，但只能加工短弯曲内孔。

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims (9)

1.在卧式镗床上加工核电主管道弯头弯曲内孔的方法，该方法包括以下步骤：

(1)制作底座和装于底座上的轴上的在电机及减速机构带动下能绕轴的轴心旋转的旋转工作台；

(2)在镗床主轴上装上镗杆，镗杆上装刀盘，刀盘上装上装有镗刀并能调节镗刀的径向位置的刀盒；

(3)将底座和旋转工作台装在镗床工作台上，工件弯头放在旋转工作台上，使工件弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合，并找正，压紧；

(4)镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与工件弯头端面划线圆找圆，镗杆与工件弯头端面垂直，将镗杆轴向位置固定，此时镗杆以25～30转/分速度旋转，同时旋转工作台在电机及减速机构的带动下旋转，调整旋转工作台的进刀速度：镗杆每转进刀量为0.10～0.50mm，此时镗杆刀头和旋转工作台的复合运动在工件弯头内孔的运动轨迹就是一个规则的弯曲内孔圆柱面，当工件弯头内孔壁与镗杆即将挨着时，停止旋转工作台的转动；

(5)按同样的方法，掉头加工弯头另一端的内孔，即成。

2.如权利要求1所述的在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)根据核主管道弯头铸件毛坯划线：工件弯头弯曲半径中心线，水平找正围线和工件弯头弧长两端终止线，找正圆线；

(2)将底座和旋转工作台装在镗床工作台上，工件弯头放在旋转工作台上，使弯头的弯曲半径的圆心与旋转中心重合，并找正、压紧；

(3)在镗床方头上装上弧形刀壳，在弧形刀壳内装上受镗床主轴带动的动力传动和转向机构，受动力传动和轴向机构带动的镗杆装有刀盘的一端伸出弧形刀壳外，镗杆和刀盘旋转，用刀盘刀尖与工件弯头端面划线圆找圆，使刀盘刀尖旋转平面与工件弯头起始端面相重合，将镗杆轴向位置固定，镗杆以20～30转/分速度旋转，同时旋转工作台慢慢旋转，根据加工的需要，调整旋转工作台的进刀速度，镗杆每转进刀量0.10～0.50mm范围内，此时刀盘的刀头和旋转工作台的复合运动在工件弯头内孔的运动轨迹就是一个规则的弯曲内孔圆柱面，当加工到弯头二分之一角度左右时，停止旋转工作台的转动；

(4)工件弯头调头，按上述同样的方法，加工弯头另一端内孔即成。

3.在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于包括受卧式镗床主轴带动的镗杆，装于镗杆一端上的刀盘，装于刀盘上能装镗刀并能调节镗刀的径向位置的刀盒，装于镗床工作台上的底座，装于底座上的轴，一端装在轴上且受电机和减速机构带动能绕轴转动的旋转工作台。

4.如权利要求3所述的在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于底座的横截面形状为半圆形，旋转工作台的横截面形状是圆心角为118°的扇形，电机和减速机构输出轴上装有主动齿轮，旋转工作台周边上有与主动齿轮啮合的扇形齿。

5.如权利要求3或4所述的在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于在底座和旋转工作台相对应位置上分别有弧形槽，两弧形槽内装有平面滚子轴承。

6.如权利要求3或4所述的在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于镗杆一端装在镗床主轴上的锥孔内。

7.如权利要求6所述的在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于镗杆上装有加强套。

8.如权利要求3或4所述的卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于有一端装在镗床方头上的弧形刀壳，位于弧形刀壳内受主轴带动的动力传动和转向机构，镗杆支撑在弧形刀壳另一端且受动力传动和转向机构带动。

9.如权利要求8所述的在卧式镗床上加工核电主管道弯曲内孔的装置，其特征在于弧形刀壳的弯曲半径为1300毫米。

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