CN110940564A - 一种小径管内壁非贯穿划痕试块加工装置及方法 - Google Patents

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王广星
张习习
田忠
鹿曼曼
孟倩倩
张微微
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Abstract

一种小径管内壁非贯穿划痕试块的加工装置及方法，通过由底座、导轨、夹持部、进给部和刀具体组成的加工装置，采用刀具伸入小径管内部，通过沿小径管母线方向的进给，实现刀具在小径管内壁的切削，通过一次进给或多次进给实现不同深度划痕缺陷试块的加工，该装置解决了常规机械加工设备无法进入管样内部加工缺陷，同时克服了电火花加工划痕缺陷的局限性，装夹方便，易于找正，加工精度高，有效的解决了小径管内壁缺陷加工难的问题。

Description

一种小径管内壁非贯穿划痕试块加工装置及方法
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，特别是涉及一种小径管内壁非贯穿划痕试块的加工装置及方法，具体的说是在小管径管样内壁加工出沿母线方向非贯穿浅窄槽的装置及方法。
背景技术
随着近几年国内核电技术的不断进步，国内核电机组的装机容量也在不断增加，核电机组的安全运行也成为了工作中的重中之重。核电机组的蒸汽发生器传热管作为核反应堆内部能量转换的关键部件，是由直径19.05mm、壁厚1.05mm左右的小直径不锈钢管制成，在运输或安装过程中，轻微的划痕或损伤都有可能带来重大安全事故。
为了对管样划痕进行检测，需要采用同材质同规格的管样制作划痕对比试块进行比对，对比试块要求在管样内壁加工沿母线方向非贯穿的60°V型浅窄槽，深度0.05mm，由于管样直径较小，常规机械加工设备无法在管样内部进行加工。在电加工中，线切割无法加工非贯穿的槽，电火花加工虽然可以加工内壁非贯穿缺陷，但由于槽太浅，电火花电极放电后形成放电腐蚀，导致加工的V型槽底部圆角较大，与实际的划痕缺陷相差太大。为了解决以上问题，本发明提供了一种采用机械加工的方式在小径管内壁加工非贯穿划痕缺陷的装置及方法。
发明内容
本发明所采取的具体技术方案如下：
所述的小径管内壁非贯穿划痕试块的加工装置，其特征是该装置包括底座、导轨、夹持部（1）、进给部（2）和刀具体（3），其特征是，所述底座的一端设置有夹持部（1），所述底座的另一端与夹持部（1）对应地设置有能够在导轨上滑动的进给部（2），所述夹持部（1）采用双半圆夹紧机构，能够实现装夹找正方便；所述进给部（2）的中部设置有刀具体（3），所述进给部（2）包括能够使刀具体（3）轴向方向移动的轴向进给机构（7）和能够使刀具体（3）径向水平移动的径向调节手柄（8），用来实现刀具体（3）轴向和径向二个方向的移动调节；
所述刀具体（3）包括支撑杆（4）、刀片（5）和压紧螺栓（6），所述支撑杆（4）为圆钢结构，所述支撑杆（4）的端部设置有一垂直支撑杆（4）轴线的通孔，通孔内设置有刀片（5），所述支撑杆（4）的端部轴线位置设置有一轴线方向的螺栓孔，所述螺栓孔与通孔垂直相通，螺栓孔内设置有压紧螺栓（6），压紧螺栓（6）用于调节固定刀片（5）；
所述夹持部（1）的水平中心线与支撑杆（4）的轴心线在同一水平面内；
所述轴向进给机构（7）包括调节手柄和进给丝杠，通过调节手柄实现轴向移动。
所述径向调节手柄（8）包括调节手柄和进给丝杠，通过调节手柄实现径向水平方向移动。
本发明的有益效果是：通过该装置及方法可以用机械加工的方式完成小径管内壁非贯穿划痕缺陷的加工，装夹找正方便，加工精度高，克服了常规加工及电加工的局限性，有效的解决了小径管内壁缺陷加工难的问题。
附图说明
附图1为本发明结构示意图，图示：1为夹持部（1），2为进给部（2），3为刀具体（3），7为轴向进给机构（7）,8为径向调节手柄（8）。
附图2为本发明刀具体结构示意图，图示：4为支撑杆（4），5为刀片（5），6为压紧螺栓（6）。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
所述小径管内壁非贯穿划痕试块的加工装置及方法，其特征在于：
步骤1，将管样试块装夹于双半圆夹紧机构上，调整夹紧机构，用百分表测量管样试块内壁圆跳动，将管样试块内壁圆跳动调整至0.01mm，锁紧夹紧机构，防止管样试块轴向转动，通过双半圆夹紧机构实现快速夹紧，夹紧牢固可靠，装卸方便，可有效防止管样试块变形；
步骤2，安装刀具体（3），使用百分表调整测量沿轴向方向的平直度，保证刀具体（3）与管样试块轴线平行，以实现管样试块划痕缺陷深度的一致性，同时调节刀具体（3）高度，保证刀具体（3）与管样中心高度一致，刀片（5）采用4mm×4mm白钢条制成，在端部切割成60°V型尖角，同时刃部磨出10°后角，即保证刀尖的锋利，同时保证刀尖的抗冲击性，提高刀具寿命；
步骤3，逆时针调节轴向进给机构（7），使刀具体（3）进入管样试块内部5mm，逆时针调节径向调节手柄（8），使刀尖接近管样内壁，在刀尖与内壁中间塞入0.02mm塞尺，反复抽拉塞尺同时逆时针微调径向调节手柄（8）至塞尺夹紧，视为径向对零，记录数据，该位置即为划痕深度起始点，为后续划痕深度计算建立基准；退刀，调节轴向及径向手柄，将刀具体（3）从管样内部移出；
步骤4，逆时针调节径向调节手柄（8），使刀具体向外移动5mm,逆时针调节轴向进给机构（7），使刀片（5）右端面与管样试块左端面贴紧，中间塞入0.02mm塞尺，反复抽拉塞尺至塞尺夹紧，视为轴向对零，零点设置后，通过L轴=L (划痕起始点距右端部距离)+4mm计算轴向进给量，该刀尖点即为划痕缺陷加工起点；
步骤5，逆时针调节轴向进给机构（7），将刀片（5）伸入管样试块内部轴向零点，同时逆时针调节径向调节手柄（8），将刀尖移动至深度零点位置；
步骤6，逆时针调节径向调节手柄（8），进给量0.02mm，然后顺时针匀速调节轴向进给机构（7），轴向进给尺寸即为划痕要求长度；
步骤7，完成后顺时针调节径向调节手柄（8），退刀量0.04mm，逆时针调节轴向进给机构（7），使刀尖复位到零点位置，调节径向调节手柄（8），进给量0.06mm，重复步骤6，径向进给量分三次进给，每次分别为0.02mm、0.02mm、0.01mm，最后一次进给进给量较小，可以实现精加工；
步骤8，加工完成后，逆时针调节径向调节手柄（8），使刀尖离开管样试块内壁，在不触碰管样试块内壁的情况下，顺时针调节轴向进给机构（7），使刀具体（3）从管样试块中退出，完成加工任务。
由于划痕缺陷为内壁缺陷，常规检测方法无法实现对内壁划痕的检测，为了验证加工的可靠性，对管样进行抽样破坏性检测，将管样沿圆形截面剖开，垂直透镜放置于检测台上，校准影像测量仪，在影像测量仪下将划痕缺陷放大20倍，通过影像测量仪进行数据测量，得到划痕缺陷实测值，将检测得到的实测值与理论值进行分析，确定加工的精度。实测值与理论值对比结果如下：
管样 理论值 实测值 理论值 实测值
1 0.05mm 0.0495mm 60° 60.01°
2 0.05mm 0.0497mm 60° 60.04°
通过测量结果可以看出，通过该装置及方法可以用机械加工的方式完成小径管内壁非贯穿划痕缺陷的加工，装夹找正方便，加工精度高，有效的解决了小径管内壁缺陷加工难的问题。

Claims (4)

1.一种小径管内壁非贯穿划痕试块加工装置，包括底座、导轨、夹持部（1）、进给部（2）和刀具体（3），其特征是，所述底座的一端设置有夹持部（1），所述底座的另一端与夹持部（1）对应地设置有能够在导轨上滑动的进给部（2），所述夹持部（1）采用双半圆夹紧机构，能够实现装夹找正方便；所述进给部（2）的中部设置有刀具体（3），所述进给部（2）包括能够使刀具体（3）轴向方向移动的轴向进给机构（7）和能够使刀具体（3）径向水平移动的径向调节手柄（8），用来实现刀具体（3）轴向和径向二个方向的移动调节；
所述刀具体（3）包括支撑杆（4）、刀片（5）和压紧螺栓（6），所述支撑杆（4）为圆钢结构，所述支撑杆（4）的端部设置有一垂直支撑杆（4）轴线的通孔，通孔内设置有刀片（5），所述支撑杆（4）的端部轴线位置设置有一轴线方向的螺栓孔，所述螺栓孔与通孔垂直相通，螺栓孔内设置有压紧螺栓（6），压紧螺栓（6）用于调节固定刀片（5）；所述夹持部（1）的水平中心线与支撑杆（4）的轴心线在同一水平面内；所述轴向进给机构（7）包括调节手柄和进给丝杠，通过调节手柄实现轴向移动；所述径向调节手柄（8）包括调节手柄和进给丝杠，通过调节手柄实现径向水平方向移动。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述刀片（5）采用白钢条制成，长宽尺寸为4mm×4mm，端部切割成60°V型尖角，同时刃部磨出10°后角。
3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述支撑杆（4）的直径为5～10mm，支撑杆（4）的外圆面沿母线方向加工有1～2mm的深平台，防止刀具体在加工过程中沿轴线的转动，保证了划痕缺陷加工的直线度。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的加工装置加工小径管内壁非贯穿划痕试块的方法，其特征在于：
步骤1，将管样试块装夹于双半圆夹紧机构上，调整夹紧机构，用百分表测量管样试块内壁圆跳动，将管样试块内壁圆跳动调整至0.01mm，锁紧夹紧机构，防止管样试块轴向转动，通过双半圆夹紧机构实现快速夹紧，夹紧牢固可靠，装卸方便，可有效防止管样试块变形；
步骤2，安装刀具体（3），使用百分表调整测量沿轴向方向的平直度，保证刀具体（3）与管样试块轴线平行，以实现管样试块划痕缺陷深度的一致性，同时调节刀具体（3）高度，保证刀具体（3）与管样中心高度一致，刀片（5）采用4mm×4mm白钢条制成，在端部切割成60°V型尖角，同时刃部磨出10°后角，即保证刀尖的锋利，同时保证刀尖的抗冲击性，提高刀具寿命；
步骤3，逆时针调节轴向进给机构（7），使刀具体（3）进入管样试块内部5mm，逆时针调节径向调节手柄（8），使刀尖接近管样内壁，在刀尖与内壁中间塞入0.02mm塞尺，反复抽拉塞尺同时逆时针微调径向调节手柄（8）至塞尺夹紧，视为径向对零，记录数据，该位置即为划痕深度起始点，为后续划痕深度计算建立基准；退刀，调节轴向及径向手柄，将刀具体（3）从管样内部移出；
步骤4，逆时针调节径向调节手柄（8），使刀具体向外移动5mm,逆时针调节轴向进给机构（7），使刀片（5）右端面与管样试块左端面贴紧，中间塞入0.02mm塞尺，反复抽拉塞尺至塞尺夹紧，视为轴向对零，零点设置后，通过L轴=L (划痕起始点距右端部距离)+4mm计算轴向进给量，该刀尖点即为划痕缺陷加工起点；
步骤5，逆时针调节轴向进给机构（7），将刀片（5）伸入管样试块内部轴向零点，同时逆时针调节径向调节手柄（8），将刀尖移动至深度零点位置；
步骤6，逆时针调节径向调节手柄（8），进给量0.02mm，然后顺时针匀速调节轴向进给机构（7），轴向进给尺寸即为划痕要求长度；
步骤7，完成后顺时针调节径向调节手柄（8），退刀量0.04mm，逆时针调节轴向进给机构（7），使刀尖复位到零点位置，调节径向调节手柄（8），进给量0.06mm，重复步骤6，径向进给量分三次进给，每次分别为0.02mm、0.02mm、0.01mm，最后一次进给进给量较小，可以实现精加工；
步骤8，加工完成后，逆时针调节径向调节手柄（8），使刀尖离开管样试块内壁，在不触碰管样试块内壁的情况下，顺时针调节轴向进给机构（7），使刀具体（3）从管样试块中退出，完成加工任务。
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