CN109332753A - 一种bta钻头扩孔装置及扩孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BTA钻头扩孔装置及扩孔方法，该装置包括BTA扩孔钻头(1)和与其配合使用的辅助扩孔组件，其中，所述BTA扩孔钻头(1)用于对已加工深孔进行扩孔修复；所述扩孔方法通过确定BTA扩孔钻头(1)的规格、在非钻孔侧对已加工深孔进行密封、进行找正处理使得钻头与已加工深孔同轴及调节参数进行扩孔的步骤进行扩孔处理。本发明所公开的扩孔装置结构简单，使用方便，通用性强，扩孔方法操作简单，条件易控，能够有效修复严重划伤的深孔管孔。
Description
技术领域
本发明涉及深孔加工领域，具体涉及蒸汽发生器管孔加工方法，尤其涉及一种BTA钻头扩孔装置及扩孔方法。
背景技术
蒸汽发生器是一种核能发电系统中很重要的大型换热设备，是一回路与二回路连接的枢纽，同时也是一、二回路的屏蔽，还具有防止带有放射性的流体进入二回路的功能，以保持常规岛设备不具有放射性。管板组件是蒸汽发生器的关键组件，在其上有很多用于排水和二次侧排污的疏水接管，接管与管板组装到一起后，需要进行钻孔加工。
现有技术中常采用BTA钻头深孔加工的方法机加管板上的深孔，其中，BTA钻头深孔加工属于内排屑系统，主要由BTA钻头、钻管、冷却润滑油路系统等组成，能够一次机加成型，主要用于钻削深径比(孔深与孔径之比)大于10的深孔。
但是在实际钻孔过程中，受到BTA钻头磨损、导向套磨损、设备自身刚性、BTA钻头与钻管装配情况、油温油压等多个条件的影响，加工的管孔表面容易出现螺旋形划痕、轴向划伤等现象，如发生BTA钻头崩刃而导致管孔严重划伤事故，影响管孔最终使用，导致工件报废，造成严重损失。
目前，常采用球头刷等修磨工具对有严重划伤的管孔进行修复，但多导致修复后的管孔孔径不均匀，孔径既不满足图纸尺寸要求，又会影响后续管子与管孔全程胀接效果，导致管子与管孔全程胀后内壁贴合不紧密，影响疏水管的产品质量，降低此处的使用寿命。
因此，有必要提供一种操作简单、成本低廉且能够对划伤深孔管孔进行有效修复的装置和方法。
发明内容
为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种BTA钻头扩孔装置，该装置选用与已加工深孔孔径相近的已有BTA钻头进行扩孔加工，并在扩孔前采用辅助扩孔装置进行深孔密封、找正，操作简单，成本低廉，且能够对损伤深孔进行有效修复，从而完成了本发明。
具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：
本发明第一方面提供了一种BTA钻头扩孔装置，其中，所述装置包括BTA扩孔钻头1和与其配合使用的辅助扩孔组件，其中，所述BTA扩孔钻头1用于对已加工深孔进行扩孔修复。
其中，所述BTA扩孔钻头1的直径大于已加工深孔的直径，二者的差值为1.0～2.0mm，优选为1.2～1.8mm。
其中，所述辅助扩孔组件包括找正件2和密封件3，其中，所述找正件2用于扩孔前的找正处理，使得BTA扩孔钻头1与已加工深孔同轴；所述密封件3配合设置在已加工深孔的非钻孔侧，以防止扩孔时漏油漏压。
其中，所述找正件2包括圆盘部21和柱状部22，所述柱状部22垂直连接在圆盘部21的圆心处；
优选地，所述柱状部22与已加工深孔间隙配合，所述间隙优选为0.03～0.08mm。
其中，所述密封件3为柱状塞子，其外径小于已加工深孔的内径，差值为0.01～0.03mm。
其中，所述辅助扩孔组件还包括支撑件4，其配合设置在BTA扩孔钻头的外部，用于支撑钻头及密封切削液；
优选地，所述支撑件4包括圆柱状的第一体部41和第二体部42，在第一体部(41)和第二体部(42)之间设置有圆盘状的凸台43。
其中，当已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧均为斜面时，所述辅助扩孔组件还包括楔块，所述楔块包括位于钻孔侧的第一楔块5和位于非钻孔侧的第二楔块6。
其中，所述第一楔块5和第二楔块6均为直角三角形状，斜面与已加工深孔的侧面贴合连接；
所述第一楔块5的斜率与钻孔侧斜面的斜率相同，所述第二楔块6的斜率与非钻孔侧斜面的斜率相同；
优选地，在所述第一楔块5和第二楔块6中均设置有通孔，所述通孔均与已加工深孔同轴。
本发明的第二方面提供了一种BTA钻头扩孔方法，优选采用上述的BTA钻头扩孔装置进行，其中，所述方法包括以下步骤：
步骤1，确定BTA扩孔钻头1的规格；
步骤2，在非钻孔侧对已加工深孔进行密封；
步骤3，进行找正处理，使得钻头与已加工深孔同轴；
步骤4，调节参数，进行扩孔。
其中，步骤2中，采用密封件3对已加工深孔进行焊接密封，角焊缝为2～7mm，优选为3～5mm。
本发明所具有的有益效果包括：
(1)本发明所提供的BTA钻头扩孔装置，结构简单，使用方便，通用性强；
(2)本发明所提供的BTA钻头扩孔装置，可采用加工车间中已有的BTA钻头，极大地降低了加工成本；
(3)本发明所提供的BTA钻头扩孔装置，在已加工深孔的非钻孔侧采用密封件密封，能够防止深孔钻钻孔时漏油漏压，提高加工质量；
(4)本发明所提供的BTA钻头扩孔方法，操作简单，条件易控，对加工设备的要求低；
(5)本发明所提供的BTA钻头扩孔方法，能够有效修复严重划伤的深孔管孔，最大限度的减少质量损失，避免大型工件报废。
附图说明
图1示出本发明一种优选实施方式的BTA钻头扩孔装置的进行扩孔加工的示意图；
图2示出本发明一种优选实施方式的BTA钻头扩孔装置进行找正的示意图；
图3示出本发明一种优选实施方式的找正件的整体结构示意图；
图4示出本发明一种优选实施方式的支撑件的整体结构示意图。
附图标号说明：
1-BTA扩孔钻头；
2-找正件；
21-圆盘部；
22-柱状部；
3-密封件；
4-支撑件；
41-第一体部；
42-第二体部；
43-凸台；
44-凸起；
5-第一楔块；
6-第二楔块。
具体实施方式
下面通过附图和实施方式对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施方式的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明提供了一种BTA钻头扩孔装置，如图1～4所示，所述扩孔装置包括BTA扩孔钻头1和与其配合使用的辅助扩孔组件，其中，所述BTA扩孔钻头1用于对已加工深孔进行扩孔修复。
在本发明中，所述已加工深孔为深径比(孔深与孔径之比)大于10的深孔，孔内壁具有损伤，需要进行修复，本发明中优选采用扩孔的方法对其进行修复。
本发明人经过研究发现，对于深径比大于10的深孔，不能采用常规的扩孔钻进行扩孔加工，本发明优选选择BTA深孔钻进行扩孔。
根据本发明一种优选的实施方式，所述BTA扩孔钻头1的直径大于已加工深孔的直径，二者的差值为1.0～2.0mm，优选为1.2～1.8mm，更优选为1.5mm。
在本发明中，所述BTA扩孔钻头的直径根据已加工深孔表面的损伤情况确定，以接近已加工深孔直径为宜，这样能够在满足产品使用要求的情况下，最大限度地减少质量损失。
根据本发明一种优选的实施方式，所述辅助扩孔组件包括找正件2和密封件3，其中，所述找正件2用于扩孔前的找正处理，使得BTA扩孔钻头与已加工深孔同轴；所述密封件3配合设置在已加工深孔的非钻孔侧，以防止扩孔时漏油漏压。
在本发明中，所述钻孔侧为钻头起始钻孔的一侧，所述非钻孔侧为与之相对的另一侧。
在进一步优选的实施方式中，如图2和图3所示，所述找正件2包括圆盘部21和柱状部22，所述柱状部22垂直连接在圆盘部21的圆心处。
在更进一步优选的实施方式中，所述柱状部22与已加工深孔间隙配合，所述间隙优选为0.01～0.08mm，更优选为0.01～0.05mm，如0.02mm。
在本发明中，工件加工完深孔后，需从加工平台上取下，需要进行扩孔修复时，将其再次安装至加工平台，此时需要对已加工深孔和BTA钻头的主轴进行二次找正。其中，将找正件配合安装在已加工深孔中，利用圆盘部找正定心，确定深孔的主轴位置；再将BTA扩孔钻头的主轴上安装百分表，进而调整钻头主轴与深孔主轴重合，找正精度控制在0.01m以内。
优选地，所述柱状部22插入已加工深孔的深度与深孔总深度的比为(0.5～1.5)：2，优选为(0.8～1.2)：2，更优选为1：2。
本发明人研究发现，当所述柱状部22插入已加工深孔的深度与深孔总深度的比为(0.5～1.5)：2，优选为(0.8～1.2)：2，更优选为1：2时，找正件能够与已加工深孔稳定安装，找正精度较高。
根据本发明一种优选的实施方式中，所述圆盘部21的直径与已加工深孔的直径的比为(8～20)：1，优选为(10～15)：1。
本发明一种优选的实施方式，所述密封件3为柱状塞子，其外径小于已加工深孔的内径，差值为0.01～0.03mm，优选为0.02mm。
在本发明中，利用BTA钻头进行扩孔加工时，在已加工深孔的非钻孔侧采用密封件密封，能够防止深孔钻钻孔时漏油漏压。
在进一步优选的实施方式中，所述密封件3通过焊接固定在已加工深孔的非钻孔侧。
根据本发明一种优选的实施方式，所述辅助扩孔组件还包括支撑件4，其配合设置在BTA扩孔钻头的外部，用于支撑钻头及密封切削液。
在本发明中，由于采用的是BTA深孔钻，孔深与孔径的比值较大，钻杆细而长，刚性差，且易产生震动，钻孔易偏移，因此设置支撑件支撑BTA钻头的钻杆。
此外，将支撑件4压紧在已加工深孔的钻孔侧，还能够有效防止钻孔过程中切削液漏出。
优选地，所述支撑件4与BTA扩孔钻头的主轴固定连接。
在进一步优选的实施方式中，如图4所示，所述支撑件4包括圆柱状的第一体部41和第二体部42，在第一体部和第二体部之间设置有圆盘状的凸台43。
其中，第一体部41的底部设置有圆台状凸起44，以与工件的钻孔侧接触，所述凸起配合设置在已加工深孔中。
优选地，所述第一体部41的直径大于第二体部42的直径，二者的比为(2～3)：4。
在更进一步优选的实施方式中，所述第一体部41、第二体部42与凸台43为同轴设置，在所述支撑件4的轴心处设置有通孔，
优选地，所述BTA扩孔钻头1间隙配合在通孔中，所述间隙为0.003～0.01mm。
根据本发明一种优选的实施方式，如图1所示，当已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧均为斜面时，所述辅助扩孔组件还包括楔块，所述楔块包括位于钻孔侧的第一楔块5和位于非钻孔侧的第二楔块6。
其中，所述第一楔块5和第二楔块6的作用是将斜面调整为平面，利于后续钻扩孔。
在进一步优选的实施方式中，所述第一楔块5和第二楔块6均为直角三角形状，斜面与已加工深孔的侧面贴合连接；
所述第一楔块5的斜率与钻孔侧斜面的斜率相同，所述第二楔块6的斜率与非钻孔侧斜面的斜率相同。
本发明人研究发现，将楔块设置为直角三角形的形状，使得楔块的斜面与已加工深孔两侧固定连接，直角面分别与密封件和支撑件接触，将待钻孔斜面调整为平面，有效降低了加工难度，提高了工作效率。
优选地，所述楔块可在扩孔加工前焊接固定在已加工深孔的两侧斜面上。
在更进一步优选的实施方式中，在所述第一楔块5和第二楔块6中均设置有通孔，所述通孔均与已加工深孔同轴。
优选地，所述密封件3焊接固定在第二楔块通孔远离已加工深孔的一侧，所述支撑件4压紧在第一楔块远离已加工深孔的一侧。
本发明还提供了一种BTA钻头扩孔方法，如图1～4，优选采用上述BTA钻头扩孔装置进行，所述方法包括以下步骤：
步骤1，确定BTA扩孔钻头1的规格；
步骤2，在非钻孔侧对已加工深孔进行密封；
步骤3，进行找正处理，使得钻头与已加工深孔同轴；
步骤4，调节参数，进行扩孔。
以下进一步描述本发明所述的BTA钻头扩孔方法。
步骤1，确定BTA扩孔钻头1的规格。
在本发明中，可以根据深孔实际加工过程中的表面划伤状况及车间已有的钻头规格确定选用的BTA扩孔钻头的规格，以扩孔后能够改善已加工深孔表面的质量为宜。
根据本发明一种优选的实施方式，所述BTA扩孔钻头1的直径大于已加工深孔的直径，二者的差值为1.0～2.0mm，优选为1.2～1.8mm，更优选为1.5mm。
其中，将选择好的BTA扩孔钻头安装至钻头主轴上。
步骤2，在非钻孔侧对已加工深孔进行密封。
根据本发明一种优选的实施方式，采用密封件3对已加工深孔的非钻孔侧进行密封，所述密封件3优选为柱状塞子。
在进一步优选的实施方式中，所述密封件3通过焊接密封在已加工深孔的非钻孔侧，所述密封件3与已加工深孔同轴。
在更进一步优选的实施方式中，所述密封件3的外径小于已经深孔的内径，差值为0.01～0.03mm，优选为0.02mm。
在本发明中，将密封件插入已加工深孔的非钻孔侧，其外径小于深孔的内径，然后焊接密封。
根据本发明一种优选的实施方式，所述密封件3与已加工深孔的角焊缝为2～7mm，优选为3～5mm。
其中，所述角焊缝指的是沿两直交或近直交零件的交线所焊接的焊缝。
在本发明中，将角焊缝设置为2～7mm，使得密封件既能够承受住BTA扩孔钻头在扩孔过程中的压力，防止钻头钻孔时漏油泄压，又能够保证扩孔至非钻孔侧时能够将密封件去除。
根据本发明一种优选的实施方式，当已加工深孔为斜孔，即已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧均为斜面时，在已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧分别焊接固定第一楔块5和第二楔块6。
在进一步优选的实施方式中，所述第一楔块5和第二楔块6均为直角三角形状，斜面与已加工深孔的侧面贴合连接。
在更进一步优选的实施方式中，在所述第一楔块5和第二楔块6中均设置有通孔，所述通孔与已加工深孔同轴。
优选地，所述密封件焊接固定在第二楔块6远离已加工深孔的一侧。
步骤3，进行找正处理，使得BTA扩孔钻头与已加工深孔同轴。
在本发明中，将已加工深孔的工件置于加工平台上，在进行扩孔加工之前，需将BTA扩孔钻头与已加工深孔进行找正处理，使得二者同轴。
根据本发明一种优选的实施方式，将找正件的柱状部22插入已加工深孔，其中，所述柱状部22与已加工深孔为间隙配合，所述间隙优选为0.03～0.08mm，更优选为0.04～0.06mm，如0.05mm。
其中，所述找正件的柱状部以刚好能够插入深孔为宜，利用圆盘部找正定心，确定深孔的主轴位置；再将BTA扩孔钻头的主轴上安装百分表，进而调整钻头主轴与深孔主轴重合，找正精度控制在0.01mm以内。
根据本发明一种优选的实施方式，当已加工深孔为斜孔，即已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧均为斜面时，所述找正件的柱状部22自第一楔块5的端部穿入已加工深孔。
步骤4，调节参数，进行扩孔。
其中，将BTA扩孔钻头的主轴与已加工深孔调整为同轴后，将找正件取出，进行后续加工。
根据本发明一种优选的实施方式，在BTA扩孔钻头1的外部固定连接支撑件4，使得支撑件的第一体部41压紧在已加工深孔的钻孔侧，然后调整参数，进行扩孔加工。
优选地，所述支撑件4通过螺栓与BTA扩孔钻头的主轴固定连接。
在进一步优选的实施方式中，所述扩孔加工的机加参数与已加工深孔的机加参数相同。
根据本发明一种优选的实施方式，当已加工深孔为斜孔，即已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧均为斜面时，所述支撑件的第一体部41压紧在第一楔块5远离已加工深孔的一侧。
在本发明中，扩孔加工完成后，对孔内壁进行检测，以确保深孔内壁损伤全部除去。
实施例
以华龙项目蒸汽发生器下封头疏水孔加工为例，母材材质为低合金钢和不锈钢堆焊层，两侧均为斜面，已加工疏水孔的孔径为Ф17.8mm，孔深为530mm，已加工疏水孔的内壁因钻孔过程中铁屑排出不畅，导致管孔内壁划伤，划伤深度(沿管孔径向方向的深度)为0.20mm。
安装下述步骤对已加工疏水孔进行扩孔加工：
(1)选择Ф19.3mm的BTA扩孔钻头安装至镗床的钻孔主轴上；
(2)在蒸汽发生器下封头疏水孔的钻孔侧焊接第一楔块，非钻孔侧焊接第二楔块，两个楔块均呈直角三角形状，两个楔块的通孔均与疏水孔同轴；
在第二楔块远离疏水孔的一端焊接直径为17.78mm的孔塞，角焊缝为4mm；
(3)将蒸汽发生器下封头装卡在镗床的旋转平台上，将找正件的柱状部由第一楔块的一侧向内插入疏水孔，其中，找正件柱状部的直径为17.78mm，圆盘部的直径为200mm，以圆盘部找正定心，确定疏水孔的主轴位置；再将百分表安装至镗床的钻孔主轴上，调整主轴与疏水孔同轴，精度控制在0.01mm以内；
(4)将找正件从疏水孔中取出，在BTA扩孔钻头的外部通过螺栓安装支撑件，调整镗床使得支撑件紧密压合在第一楔块的钻孔侧，然后采用疏水孔的原机加参数进行扩孔加工。
采用内径百分表(量程范围Ф18～Ф35mm)对扩孔加工后的疏水孔进行检测，结果显示扩孔后的孔径为19.32mm，满足预期要求；采用粗糙度仪(型号为TR100，量程范围Ra0.05μm～Ra15μm)检测管孔的表面粗糙度，结果为Ra0.2μm。
上述结果说明，经过BTA钻头的扩孔加工处理，内壁有划伤的管孔被成功修复，且修复后的管孔孔径满足后续加工需求。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种BTA钻头扩孔装置，其特征在于，所述装置包括BTA扩孔钻头(1)和与其配合使用的辅助扩孔组件，其中，所述BTA扩孔钻头(1)用于对已加工深孔进行扩孔修复。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述BTA扩孔钻头(1)的直径大于已加工深孔的直径，二者的差值为1.0～2.0mm，优选为1.2～1.8mm。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助扩孔组件包括找正件(2)和密封件(3)，其中，所述找正件(2)用于扩孔前的找正处理，使得BTA扩孔钻头(1)与已加工深孔同轴；所述密封件(3)配合设置在已加工深孔的非钻孔侧，以防止扩孔时漏油漏压。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述找正件(2)包括圆盘部(21)和柱状部(22)，所述柱状部(22)垂直连接在圆盘部(21)的圆心处；
优选地，所述柱状部(22)与已加工深孔间隙配合，所述间隙优选为0.03～0.08mm。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述密封件(3)为柱状塞子，其外径小于已加工深孔的内径，差值为0.01～0.03mm。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助扩孔组件还包括支撑件(4)，其配合设置在BTA扩孔钻头的外部，用于支撑钻头及密封切削液；
优选地，所述支撑件(4)包括圆柱状的第一体部(41)和第二体部(42)，在第一体部(41)和第二体部(42)之间设置有圆盘状的凸台(43)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当已加工深孔的钻孔侧和非钻孔侧均为斜面时，所述辅助扩孔组件还包括楔块，所述楔块包括位于钻孔侧的第一楔块(5)和位于非钻孔侧的第二楔块(6)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一楔块(5)和第二楔块(6)均为直角三角形状，斜面与已加工深孔的侧面贴合连接；
所述第一楔块(5)的斜率与钻孔侧斜面的斜率相同，所述第二楔块(6)的斜率与非钻孔侧斜面的斜率相同；
优选地，在所述第一楔块(5)和第二楔块(6)中均设置有通孔，所述通孔均与已加工深孔同轴。
9.一种BTA钻头扩孔方法，优选采用权利要求1至8之一所述的BTA钻头扩孔装置进行，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，确定BTA扩孔钻头(1)的规格；
步骤2，在非钻孔侧对已加工深孔进行密封；
步骤3，进行找正处理，使得钻头与已加工深孔同轴；
步骤4，调节参数，进行扩孔。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤2中，采用密封件(3)对已加工深孔进行焊接密封，角焊缝为2～7mm，优选为3～5mm。
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