CN105855993A - 高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具及测量方法，包括支架、一对上滚轮、一对侧滚轮和测量机构，支架呈C字形且开口朝下设置，一对上滚轮通过一滚轮轴分别连接于支架上端的两侧面，一对侧滚轮通过另一滚轮轴分别连接于支架一端的两侧面，测量机构设于支架的另一端，测量机构包括拨杆、测量头和百分表，拨杆呈纵向设置，其上端通过拨杆轴连接于支架上，使得拨杆能够绕拨杆轴摆动，拨杆的下端设有一通孔，测量头的一端穿设过通孔与支架设于支架的外侧，并连接于百分表，测量头的另一端设于支架的内侧。本发明能够实现在不停车床的情况下，在线就能够测量加工工件的外圆尺寸。

Description

高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具及测量方法

技术领域

本发明涉及一种外圆测量技术，更具体地说，涉及一种高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具及测量方法。

背景技术

高温气冷堆属于第四代核反应堆技术，全球首座高温气冷堆示范工程华能石岛湾核电站反应堆是十六个国家科技重大专项之一，是世界上第一座具有第四代核能系统安全特性的核电机组。该工程于2012年底开工建设，计划于2017年底投产发电。换热单元是它的一个重要组成部分，内筒组件是换热单元的关键零部件，其主要外形尺寸为外径粗糙度Ra≤3.2，长度8815mm，内筒组件由材料6625制成，该材料价格比较昂贵。在外径的精车加工过程中，在8815mm的长度加工过程中需要随时监控尺寸，否则一旦超差，将造成巨大的损失。

而现在常用的测量尺寸常规的量具和测量方法均要求退刀、停车后才能进行测量。且材料6625属镍基高温合金，镍基高温合金具有硬质点多、导热性极差的特点，切削力大、切削温度高、加工硬化倾向大的特点，属于典型的难加工材料，非常难以进行车削加工，一旦退刀、停车，将破坏原来形成的稳定加工状态，再重新开车、进刀必须较稳定切削时更大的横向力才能将车刀刀刃切入材料，对材料形成有效的剪切和滑移。从进刀至形成稳定的切削状态，需要一个过程，将不可避免地在两次车削的衔接处留下接刀痕，影响形状、尺寸精度，甚至产生类似刀具磨钝时的强行磨擦，严重影响表面粗糙度和刀具耐用度，且频繁停车，大大影响加工效率。如采用非接触式的测量方式，由于被测量表面反光、车削所采用的特殊切削液的影响、超长工件旋转时产生的振动等诸多因素的影响，效果并不好，且这种测量设备价格昂贵，对使用者要求高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具及测量方法，实现在不用停车床的情况下，在线就能够测量加工工件的外圆尺寸。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，包括支架、一对上滚轮、一对侧滚轮和测量机构，支架呈C字形且开口朝下设置，一对上滚轮通过一滚轮轴分别连接于支架上端的两侧面，一对侧滚轮通过另一滚轮轴分别连接于支架一端的两侧面，测量机构设于支架的另一端，测量机构包括拨杆、测量头和百分表，拨杆呈纵向设置，其上端通过拨杆轴连接于支架上，使得拨杆能够绕拨杆轴摆动，拨杆的下端设有一通孔，测量头的一端穿设过通孔与支架设于支架的外侧，并连接于百分表，测量头的另一端设于支架的内侧，通过拨动拨杆，拨杆绕拨杆轴旋转，带动测量头向百分表方向作内缩回，使得测量头不与组件相碰。

所述上滚轮与组件的切点至所述侧滚轮的中心距离为组件半径，所述侧滚轮与组件的切点至所述上滚轮的中心距离为组件半径，所述测量头的轴线延长后通过侧滚轮的中心。

所述拨杆上还设有一把手部位，把手部位呈向支架外侧凸起的圆弧状。

所述支架设有测量机构一端上设有一开口，能够便于操作者抓握支架，以及操作测量机构。

所述支架的截面为T字形。

另一方面，一种高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具的测量方法，具有以下步骤：

S1.在进行测量前，先在侧滚轮和测量头之间用标准量棒进行校准；

S2.操作人员再用手指拨动拨杆，使拨杆下端向支架外侧摆动，并带动测量头和百分表缩回，处于工作预备状态；

S3.测量时，机床不需要处于停车状态，工件连续旋转，将量具套于工件外圆上，先使量具上的上滚轮和侧滚轮与工件外圆相切；

S4.再用手指拨动拨杆，使拨杆下端向支架内侧摆动，并带动测量头和百分表前进，使测量头与工件外圆相切，然后在百分表上读出工件的外 径尺寸。

本发明具有以下几点有益效果：

1.本发明相对于各种非接触式测量方法结构简单，对操作者要求低，系统误差小；

2.本发明支架的截面所采用T形结构，这既保证了支架的强度和刚度，又减轻了支架的重量，操作起来更便捷；

3.本发明所采用的不停车测量方法，能够保证刀具稳定的切削状态不被破坏，提高了刀具的使用寿命，也提高加工表面的质量和加工效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的后视图；

图3是本发明工作状态的示意图；

图4是图3中a部的放大图；

图5是本发明测量时工作原理的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

结合图1至图2所示，本发明所提供的高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，包括支架1、一对上滚轮2、一对侧滚轮3和测量机构，支架1呈C字形且开口朝下设置，一对上滚轮2通过一滚轮轴4分别连接于支架1上端的两侧面，一对侧滚轮3通过另一滚轮轴5分别连接于支架1一端的两侧面，测量机构设于支架1的另一端，测量机构包括拨杆6、测量头7和百分表8，拨杆6呈纵向设置，其上端通过拨杆轴9连接于支架1上，使得拨杆6能够绕拨杆轴9摆动，拨杆6的下端设有一通孔10，测量头7的一端穿设过通孔10与支架1设于支架1的外侧，并连接于百分表8，测量头7的另一端设于支架1的内侧，通过拨动拨杆6，拨杆6绕拨杆轴9旋转，带动测量头7向百分表8方向作内缩回，使得测量头7不与组件相碰。

较佳的，所述上滚轮2与组件的切点至所述侧滚轮3的中心距离为组件半径，所述侧滚轮3与组件的切点至所述上滚轮2的中心距离为组件半径，所述测量头7的轴线延长后通过侧滚轮3的中心。

较佳的，所述拨杆6上还设有一把手部位11，把手部位11呈向支架1外侧凸起的圆弧状，为操作人员方便拨动拨杆6。

较佳的，所述支架1设有测量机构一端上设有一开口12，能够便于操作者抓握支架1，以及操作测量机构。

较佳的，所述支架1的截面为T字形，这既保证了支架1的强度和刚度，又减轻了支架1的重量，操作起来更便捷。

结合图4至图5所示，采用本发明的高温气冷堆换热单元筒组件外圆精车在线量具的测量方法，具有以下步骤：

S1.在进行测量前，先在侧滚轮3和测量头7之间用标准量棒进行校准，这样可以有效的减少或消除系统误差；

S2.操作人员再用手指拨动拨杆6，使拨杆6下端向支架1外侧摆动，并带动测量头7和百分表8缩回，处于工作预备状态，这样可以使得测量头7不会与工件99相碰撞；

S3.测量时，机床100不需要处于停车状态，工件99连续旋转，将量具套于工件99外圆上，先使量具上的上滚轮2和侧滚轮3与工件99外圆相切；

S4.操作人员再用手指拨动拨杆6，使拨杆6下端向支架1内侧摆动，并带动测量头7和百分表8前进，使测量头7与工件99外圆相切，然后在百分表8上读出工件99的外径尺寸。

结合图5所示，本发明在线测量时的工作原理，图中δ为加工余量，当δ不存在时本发明与被测工件的三个接触点为A、B、C，这三点均在工件的正确轮廓上。

当δ存在时，本发明与被测工件的三个接触点为A'、B'、C'，这三点均不在工件的正确轮廓上，而是在工件有余量的轮廓上，BC长即为工件的实际直径。B'C'长不为工件的实际直径D，而是工件加工过程中用本发明的不停车量具所测得的直径，即B'C'之间的长度D'。D与D'之间的差值是本 发明的系统误差，下面对这一误差做一个分析，由几何学可知

$D-D^{\′}=2\·\[\frac{D}{2}-\frac{D}{2}\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\δ}}{\frac{D}{2}}\right)}^2}\]=D\·\[1-\sqrt{1-{\left(\frac{\mathrm{\δ}}{\frac{D}{2}}\right)}^2}\]$

以精车余量δ取0.25mm为例，则δ＝0.25，D＝280，则

${\left(\frac{\mathrm{\δ}}{\frac{D}{2}}\right)}^2=3.1888\×{10}^{-6}$

当δ远小于D/2时，趋向于0。即在精车余量的情况下，在内筒组件其主要外形尺寸这一精度要求的情况下，可以认为D＝D’。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，其特征在于，包括支架、一对上滚轮、一对侧滚轮和测量机构，支架呈C字形且开口朝下设置，一对上滚轮通过一滚轮轴分别连接于支架上端的两侧面，一对侧滚轮通过另一滚轮轴分别连接于支架一端的两侧面，测量机构设于支架的另一端，测量机构包括拨杆、测量头和百分表，拨杆呈纵向设置，其上端通过拨杆轴连接于支架上，使得拨杆能够绕拨杆轴摆动，拨杆的下端设有一通孔，测量头的一端穿设过通孔与支架设于支架的外侧，并连接于百分表，测量头的另一端设于支架的内侧，通过拨动拨杆，拨杆绕拨杆轴旋转，带动测量头向百分表方向作内缩回，使得测量头不与组件相碰。

2.如权利要求1所述的高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，其特征在于，所述上滚轮与组件的切点至所述侧滚轮的中心距离为组件半径，所述侧滚轮与组件的切点至所述上滚轮的中心距离为组件半径，所述测量头的轴线延长后通过侧滚轮的中心。

3.如权利要求1所述的高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，其特征在于，所述拨杆上还设有一把手部位，把手部位呈向支架外侧凸起的圆弧状。

4.如权利要求1所述的高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，其特征在于，所述支架设有测量机构一端上设有一开口，能够便于操作者抓握支架，以及操作测量机构。

5.如权利要求1所述的高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具，其特征在于，所述支架的截面为T字形。

6.一种高温气冷堆换热单元内筒组件外精车在线量具的测量方法，其特征在于，具有以下步骤：

S1.在进行测量前，先在侧滚轮和测量头之间用标准量棒进行校准；

S2.再用手指拨动拨杆，使拨杆下端向支架外侧摆动，并带动测量头和百分表缩回，处于工作预备状态；

S3.测量时，机床不需要处于停车状态，工件连续旋转，将量具套于工件外圆上，先使量具上的上滚轮和侧滚轮与工件外圆相切；

S4.再用手指拨动拨杆，使拨杆下端向支架内侧摆动，并带动测量头和百分表前进，使测量头与工件外圆相切，然后在百分表上读出工件的外径尺寸。