CN105817884B - 一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，包括：床体；卧式镗铣数控加工组件，其包括主轴电机；立式镗铣数控加工组件，立式镗铣数控加工组件包括主轴电机；以及用以将卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件进行相互转换的转换装置，转换装置连接在床体上，其包括：用以提供转换力矩使主轴电机旋转的力矩电机和用以对主轴电机的旋转位置进行限制的限位装置，力矩电机与主轴电机相连。实施本发明的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，可将卡死在压力容器的螺栓快速、安全的取出，并完成螺栓孔的修复工作，能够提升现场加工修复的效率；结构紧凑，运行精度高且速度快，安全可靠。

Description

一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置。

背景技术

现有多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置多采用砂轮机切割，因结构设计不合理，主要存在如下技术缺陷：

1、砂轮机切割的过程中需要更换2次砂轮；同时，砂轮片也要更换3种规格，耗时较长且存在较大工业安全风险。

2、自动化程度低、处理时间长.。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，可将卡死在压力容器的螺栓快速、安全的取出，并完成螺栓孔的修复工作，能够提升现场加工修复的效率；结构紧凑，运行精度高且速度快，安全可靠。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，用以切割和取出核电站压力容器法兰面上的卡涩螺栓并修复相应的螺孔，卡涩螺栓处理及螺孔修复装置采用无冷无润滑螺旋插补铣工艺实现螺栓的掏空，螺栓的扩孔修复；包括：床体；设置在床体上的用以切割螺栓的卧式镗铣数控加工组件，卧式镗铣数控加工组件包括主轴电机；设置在床体上的用以掏空螺栓和修复螺孔的立式镗铣数控加工组件，立式镗铣数控加工组件包括主轴电机,立式镗铣数控加工组件包括：多台驱动电机、多条同步带、丝杠以及多条导轨，其中：驱动电机通过同步带的传动将转动传递给丝杠，然后通过导轨将转动转化为沿相互垂直三个方向上的直线运动以协同完成螺栓的掏空和螺纹的修复；以及用以将卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件进行相互转换的转换装置，转换装置连接在床体上，其包括：用以提供转换力矩使主轴电机旋转的力矩电机和用以对主轴电机的旋转位置进行限制的限位装置，力矩电机与主轴电机相连。

其中，转换装置还包括设置在限位装置上的用以对主轴电机的旋转位置进行定位的定位螺栓。

其中，还包括：能够与核电站压力容器法兰面上的螺孔位置相适配的定位套筒，定位套筒设置在床体的底部。

其中，还包括：与主轴电机相连的刀杆、与刀杆相连的刀具，卧式镗铣数控加工组件切削卡涩螺栓时，刀具具有第一中心轴，刀具以第一中心轴为轴心进行自转，卡涩螺栓具有第二中心轴，刀具以第二中心轴为旋转轴进行公转。

其中，立式镗铣数控加工组件修复卡涩螺栓对应的螺孔时，刀具在一定的插补半径下沿卡涩螺栓螺孔的螺纹轮廓线进行移动。

其中，还包括：用以收集螺栓掏空和螺纹修复过程中固废的吸屑装置，吸屑装置包括设置在刀具邻侧的吸屑管道。

其中，还包括：用以对刀具进行全方位监控及远程操控的视频监控及远程操作组件，其中：在螺纹修复的过程中，视频监控及远程操作组件的至少一个监测装置能够获取刀具刀头处的完整图像。

其中，转换装置还包括设置在床体具有的机架顶部的用以观察卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件相互转换角度的水平仪。

本发明所提供的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，具有如下有益效果：

第一、床体上分别集成卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件，卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件可通过转换装置进行快速转换，设备集成度高，可实现螺栓的掏空、螺纹的修复等工作，能够提升现场加工修复的效率。

第二、采用的螺旋插补方式无需冷却液和润滑液，在一个工作循环中不更换刀具，提升现场加工修复的效率，解决频繁更换刀具和更换设备、效率低下的问题，安全可靠。

第三、所设置的视频监控及远程操作组件可实现本地或远程操作的自由切换，能够减少维修人员的辐射剂量。

第四、安装方便、快捷定位且精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置的结构示意图。

图2是本发明多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置的卧式镗铣数控加工组件的结构示意图。

图3是本发明多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置的立式镗铣数控加工组件的运动示意图。

图4是本发明多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置的快速转换的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图4，为本发明用于核电站压力容器法兰及螺孔修复现场加工装置的实施例一。

本实施例中的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，用以切割和取出核电站压力容器法兰面上的卡涩螺栓并修复相应的螺孔。具体地说，主要用于放射性环境中压力容器主螺栓出现异常卡涩情况下，对残余螺栓进行取出，并可实现对严重损伤螺孔进行在线加工成形修复，以解决螺纹修复过程中的繁琐工艺、设备更换频繁的技术问题。

本实施例中的卡涩螺栓处理及螺孔修复装置包括：床体1、卧式镗铣数控加工组件2、立式镗铣数控加工组件3以及转换装置4。

床体1主要起到支撑和安装固定的作用，其形状并不限定，卧式镗铣数控加工组件2、立式镗铣数控加工组件3以及转换装置4等机构紧固在其上。

卧式镗铣数控加工组件2设置在所述床体上，其作用对螺栓进行切割，本实施例中：卧式镗铣数控加工组件2包括一主轴电机T；立式镗铣数控加工组件3设置在床体上，其作用是掏空螺栓和修复螺孔。需要说明的是，卧式镗铣数控加工组件2和立式镗铣数控加工组件3包含有一部分共同的结构件，是该相同的结构件在卡涩螺栓处理及螺孔修复装置切割螺纹或掏空螺栓和修复螺孔时所对应的两种不同的结构状态，所包含共同的结构件例如主轴电机T。

卧式镗铣数控加工组件2和立式镗铣数控加工组件3进行相互转换主要通过转换装置4实现，转换装置4连接在床体1上，其包括：用以提供转换力矩使主轴电机T旋转的力矩电机41和用以对主轴电机T的旋转位置进行限制的限位装置42，力矩电机41与主轴电机T相连。

具体实施时，卧式镗铣数控加工组件2还包括:与主轴电机T相连的刀杆、与刀杆相连的刀具21，卧式镗铣数控加工组件切削卡涩螺栓时，刀具21具有第一中心轴，刀具21以第一中心轴为轴心进行自转，卡涩螺栓具有第二中心轴，刀具以第二中心轴为旋转轴进行公转。

优选的，刀具21设为可更换，通过更换不同的刀具便能够完成核电站压力容器咬死主螺栓的取出、螺纹的修复等工作。

立式镗铣数控加工组件3包括：多台驱动电机31、多条同步带32、丝杠以及多条导轨33，其中：驱动电机31通过同步带32的传动将转动传递给丝杠，然后通过导轨33将转动转化为沿相互垂直三个方向上的直线运动以协同完成螺栓的掏空和螺纹的修复。

进一步说，立式镗铣数控加工组件3由相应的三台电机驱动，通过同步带传动将转动传递给丝杠，然后通过丝杠副和直线导轨，将转动转化为沿X、Y、Z三个方向的直线运动，并且通过编程来实现三个运动的组合，实现三轴联动，通过协同作用完成螺栓的掏空和螺纹修复。

优选的，立式镗铣数控加工组件3修复卡涩螺栓对应的螺孔时，刀具21在一定的插补半径下沿卡涩螺栓螺孔的螺纹轮廓线进行移动。

转换装置4包括：机头40、分别设置在机头40上的力矩电机41和限位装置42。优选的，还包括:设置在限位装置42上的用以对主轴电机T的旋转位置进行定位的定位螺栓43。

进一步的，还包括:用以与核电站压力容器法兰面上的螺孔位置相适配的定位套筒5，定位套筒5设置在床体1的底部。具体实施时，套筒5设为两个，两套筒之间的距离和核电站法兰面螺栓孔之间的距离保持一致，因此可利用法兰本身的螺孔实现快速定位。

进一步的，还包括:用以收集螺栓掏空和螺纹修复过程中固废的吸屑装置，吸屑装置包括设置在刀具邻侧的吸屑管道6。

具体实施时，卡涩螺栓处理及螺孔修复装置采用无冷无润滑螺旋插补铣工艺实现螺栓的掏空，螺栓的扩孔修复。刀具21进行切削时，除刀具21自身旋转，还绕螺栓轴线公转，而螺纹的扩孔修复过程，刀具21轨迹则是沿原螺纹轮廓线在合适的插补半径下完成。螺栓掏空和螺纹修复过程中无废液排出，产生的废屑能通过安装在刀具一侧的吸屑管道6，实现自动收集。

进一步的，还包括：用以对刀具21进行全方位监控及远程操控的视频监控及远程操作组件7，其中：在取出压力容器法兰面上咬死螺栓及螺纹修复的过程中，视频监控及远程操作组件7的至少一个监测装置能够获取刀具刀头处的完整图像。具体实施时，视频监控及远程操作组件7的作用是实现加工过程的实时监控，通过远程操作台，可实现设备的远程操作，可以有效降低人员受照射剂量。

进一步的，转换装置4还包括设置在床体1具有的机架顶部的用以观察卧式镗铣数控加工组件2和立式镗铣数控加工组件3相互转换角度的水平仪。

本发明的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置在具体实施时，压力容器螺栓卡涩的情况下，卧式镗铣数控加工组件对卡涩螺栓在螺栓法兰面处进行切割。螺栓切断后，转换装置4通过其力矩电机41提供力矩使得主轴电机T旋转90°，卧式镗铣数控加工组件2变为立式镗铣数控加工组件3，锁紧主轴，更换刀具21，开始进行螺栓的掏空，掏空至螺栓小径附近。取残余光头螺栓和螺孔内残丝，对螺孔进行螺孔局部或者整体扩孔修复。

实施本发明的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，具有如下有益效果：

第一、床体上分别集成卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件，卧式镗铣数控加工组件和立式镗铣数控加工组件可通过转换装置进行快速转换，设备集成度高，可实现螺栓的掏空、螺纹的修复等工作，能够提升现场加工修复的效率。

第二、采用的螺旋插补方式无需冷却液和润滑液，在一个工作循环中不更换刀具，提升现场加工修复的效率，解决频繁更换刀具和更换设备、效率低下的问题，安全可靠。

第三、所设置的视频监控及远程操作组件可实现本地或远程操作的自由切换，能够减少维修人员的辐射剂量。

第四、安装方便、快捷定位且精度高。

Claims (8)

1.一种多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，用以切割和取出核电站压力容器法兰面上的卡涩螺栓并修复相应的螺孔，卡涩螺栓处理及螺孔修复装置采用无冷无润滑螺旋插补铣工艺实现螺栓的掏空，螺栓的扩孔修复,其特征在于，包括：

床体；

设置在所述床体上的用以切割螺栓的卧式镗铣数控加工组件，所述卧式镗铣数控加工组件包括主轴电机；

设置在所述床体上的用以掏空螺栓和修复螺孔的立式镗铣数控加工组件，所述立式镗铣数控加工组件包括所述主轴电机,所述立式镗铣数控加工组件包括：多台驱动电机、多条同步带、丝杠以及多条导轨，其中：所述驱动电机通过所述同步带的传动将转动传递给所述丝杠，然后通过所述导轨将转动转化为沿相互垂直三个方向上的直线运动以协同完成螺栓的掏空和螺纹的修复；以及

用以将所述卧式镗铣数控加工组件和所述立式镗铣数控加工组件进行相互转换的转换装置，所述转换装置连接在所述床体上，其包括：

用以提供转换力矩使所述主轴电机旋转的力矩电机和用以对所述主轴电机的旋转位置进行限制的限位装置，所述力矩电机与所述主轴电机相连。

2.如权利要求1所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，所述转换装置还包括设置在所述限位装置上的用以对所述主轴电机的旋转位置进行定位的定位螺栓。

3.如权利要求1或2所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，还包括：能够与核电站压力容器法兰面上的螺孔位置相适配的定位套筒，所述定位套筒设置在所述床体的底部。

4.如权利要求1所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，还包括：与所述主轴电机相连的刀杆、与所述刀杆相连的刀具，所述卧式镗铣数控加工组件切削卡涩螺栓时，所述刀具具有第一中心轴，所述刀具以所述第一中心轴为轴心进行自转，卡涩螺栓具有第二中心轴，所述刀具以所述第二中心轴为旋转轴进行公转。

5.如权利要求4所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，所述立式镗铣数控加工组件修复卡涩螺栓对应的螺孔时，所述刀具在一定的插补半径下沿卡涩螺栓螺孔的螺纹轮廓线进行移动。

6.如权利要求4所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，还包括：用以收集螺栓掏空和螺纹修复过程中固废的吸屑装置，所述吸屑装置包括设置在所述刀具邻侧的吸屑管道。

7.如权利要求1所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，还包括：用以对刀具进行全方位监控及远程操控的视频监控及远程操作组件，其中：在螺纹修复的过程中，所述视频监控及远程操作组件的至少一个监测装置能够获取所述刀具刀头处的完整图像。

8.如权利要求1所述的多功能核电站压力容器卡涩螺栓处理及螺孔修复装置，其特征在于，所述转换装置还包括设置在床体具有的机架顶部的用以观察所述卧式镗铣数控加工组件和所述立式镗铣数控加工组件相互转换角度的水平仪。