CN114083067B - 超大型薄壁环类零件斜切口加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超大型薄壁环类零件技术领域，提供了一种超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，包括如下步骤：S1、在环类零件的内周面上划若干条斜切口加工线；S2、将环类零件侧立放置装卡工装上，将环类零件通过多个第一螺栓结构与装卡工装固定连接；S3、控制线切割机床沿斜切口加工线切割环类零件；S4、将第一螺栓结构松开，旋转环类零件，当下一条斜切口加工线旋转至切割位置后，将环类零件通过第一螺栓结构与装卡工装固定连接；S5、重复步骤S3、S4，直至所有斜切口加工线切割完成。与现有技术相比，本发明在下料时无需额外增加坯料的尺寸，减少了材料的消耗量，降低了机加工量，进而降低了制造成本。

Description

超大型薄壁环类零件斜切口加工方法

技术领域

本发明涉及超大型薄壁环类零件加工技术领域，尤其是一种超大型薄壁环类零件斜切口加工方法。

背景技术

超大型薄壁环类零件指的是内径≥Φ3200mm，内径与壁厚之比≥40，内径与高度之比≥10的零件。冷轧生产线减速机中的卷筒座圈10就属于超大型薄壁环类零件，图1、图2是卷筒座圈10的设计图，外径为φ3400mm，内径为φ3220mm，高度为300mm，材料为34CrNiMo，热处理硬度为HB241-286，净重1935kg。卷筒座圈10设计图中要求全部机加工完成后将零件按8个45°轴向斜切口20分为8段，且每个斜切口20的宽度≤1mm，每段的圆跳动变形量≤1mm。

由于卷筒座圈10的尺寸较大，若将零件全部机加工后再采用常规的铣、锯加工方法分为8段，斜切口20宽度在2mm以上，不能满足设计要求。为了满足设计要求，目前常采用的方法有两种：1、卷筒座圈10采用整体锻件毛坯，下料时额外增加毛坯的尺寸，粗加工时先用棒刀铣或锯片铣刀铣45°斜槽将整圆分成8段，然后再将8段组合在一起进行精加工，以满足设计要求。2、卷筒座圈10采用8段分体锻件，每段锻件在下料时均额外增加毛坯的尺寸，然后再将8段组合在一起进行精加工，以满足设计要求。上述两种加工方法虽然能达到设计要求，但是均需要额外增加毛坯的尺寸，造成材料消耗增加90％以上，机加工量增加80％以上，大大增加了制造成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种降低制造成本的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，包括如下步骤：

S1、在环类零件的内周面上划若干条斜切口加工线，并沿环类零件的轴向将每条斜切口加工线分为两段；

S2、将环类零件侧立放置在安装于线切割机床的工作台上的装卡工装上；当环类零件上的其中一条斜切口加工线调整至切割位置后，将环类零件通过多个第一螺栓结构与装卡工装固定连接；

S3、控制线切割机床沿斜切口加工线切割环类零件；当斜切口加工线的第一段切割完成后，关闭线切割机床，将环类零件位于该斜切口加工线第一段两侧的部分通过第一连接板固定连接；然后继续控制线切割机床沿斜切口加工线切割环类零件，当斜切口加工线的第二段切割完成后，关闭线切割机床；

S4、将第一螺栓结构松开，旋转环类零件，当下一条斜切口加工线旋转至切割位置后，将环类零件通过第一螺栓结构与装卡工装固定连接；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有斜切口加工线切割完成。

进一步的，步骤S3中，所述第一连接板与环类零件螺栓连接。

进一步的，步骤S3中，当斜切口加工线的第二段切割完成后，关闭线切割机床，将环类零件位于该斜切口加工线第二段两侧的部分通过第二连接板固定连接。

进一步的，步骤S3中，所述第二连接板与环类零件螺栓连接。

进一步的，所述装卡工装包括安装在工作台上的安装座，竖向设置、且下端与安装座固定连接的固定板，安装在固定板的第一表面上的多个支撑座；

步骤S3中，所述环类零件侧立放置在多个支撑座上，且所述环类零件的其中一个端面与固定板的第一表面抵接。

进一步的，所述第一螺栓结构包括第一压板，固定在固定板的第一表面上、且穿过第一压板的两个第一螺柱，安装在第一螺柱端部螺纹上的第一螺母。

进一步的，步骤S2中，所述环类零件还通过第二螺栓结构与设置在工作台两侧的两个立架固定连接；

步骤S4中，将第一螺栓结构和第二螺栓结构松开，旋转环类零件，当下一条斜切口加工线旋转至切割位置后，将环类零件通过第一螺栓结构与装卡工装固定连接，并将环类零件通过第二螺栓结构与立架固定连接。

进一步的，所述第二螺栓结构包括第二压板，固定在立架上且穿过第二压板的两个第二螺柱，安装在第二螺柱端部螺纹上的第二螺母。

进一步的，所述第二螺栓结构还包括供两个第二螺柱穿过的第三压板，螺纹连接在第二螺柱上的第三螺母；所述第二压板和第三压板设置在第二螺母与第三螺母之间。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，用于在环类零件精加工后再进行切口的加工，不仅可保证切口宽度满足设计要求，而且还可保证分段后各段的变形量满足设计要求。与现有技术相比，本发明在下料时无需额外增加坯料的尺寸，减少了材料的消耗量，降低了机加工量，进而降低了制造成本。

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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是卷筒座圈的主视图；

图2是卷筒座圈的俯视图；

图3是将环类零件固定在装卡工装上的结构示意图；

图4是通过线切割机床对环类零件进行切割时的状态图；

图5是将第一连接板与环类零件连接后的结构示意图；

图6是将第二连接板与环类零件连接后的结构示意图；

图7是图3中A处放大图；

图8是沿图7中A-A线的剖视图；

图9是将环类零件固定在装卡工装和立架上的结构示意图；

图10是图9中B处放大图；

图11是沿图10中B-B线的剖视图。

图中附图标记为：10-卷筒座圈，20-斜切口，101-环类零件，102-斜切口加工线，103-线切割机床，104-工作台，105-第一螺栓结构，106-装卡工装，107-第一连接板，108-第二连接板，109-安装座，110-固定板，111-支撑座，112-第一压板，113-第一螺柱，114-第一螺母，115-第二螺栓结构，116-立架，117-第二压板，118-第二螺柱，119-第二螺母，120-第三压板，121-第三螺母。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

本发明实施例提供的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，包括如下步骤：

S1、在环类零件101的内周面上划若干条斜切口加工线102，并沿环类零件101的轴向将每条斜切口加工线102分为两段；

S2、将环类零件101侧立放置在安装于线切割机床103的工作台104上的装卡工装106上；当环类零件101上的其中一条斜切口加工线102调整至切割位置后，将环类零件101通过多个第一螺栓结构105与装卡工装106固定连接；

S3、控制线切割机床103沿斜切口加工线102切割环类零件101；当斜切口加工线102的第一段切割完成后，关闭线切割机床103，将环类零件101位于该斜切口加工线102第一段两侧的部分通过第一连接板107固定连接；然后继续控制线切割机床103沿斜切口加工线102切割环类零件101，当斜切口加工线102的第二段切割完成后，关闭线切割机床103；

S4、将第一螺栓结构105松开，旋转环类零件101，当下一条斜切口加工线102旋转至切割位置后，将环类零件101通过第一螺栓结构105与装卡工装106固定连接；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有斜切口加工线102切割完成。

步骤S1中，根据环类零件101设计图上的切口位置和数量，在精加工后的环类零件101的内周面上的各个待切口处划斜切口加工线102；然后沿环类零件101的轴向将每条斜切口加工线102分为两段，其中，这两段的长度不做具体的限定。通过在环类零件101的内周面上划斜切口加工线102，为后续的定位和切割提供基准。

所述线切割机床103为数控机床。例如，可以采用型号为DK77120F的线切割机床103，该线切割机床103的工作台面尺寸为2440×1330mm，切割行程2000×1200mm，承重6000kg，机床可进行X向和Y向运动，切割钼丝为Z向往复运动。所述线切割机床103的具体切割过程在此不再赘述。

所述线切割机床103的工作台104上安装有用于支撑环类零件101的装卡工装106，所述装卡工装106上设置有用于固定环类零件101的第一螺栓结构105。其中，所述装卡工装106与工作台104之间设置有绝缘垫，这样当环类零件101安装在装卡工装106上后，可保证环类零件101与工作台104之间绝缘。

参见图3、图4，所述装卡工装106包括安装在工作台104上的安装座109，竖向设置、且下端与安装座109固定连接的固定板110，安装在固定板110的第一表面上的多个支撑座111。所述安装座109包括水平设置的安装板，所述安装板与工作台104之间设置有绝缘垫，所述绝缘垫可以为橡胶垫、木垫等，所述安装板通过螺栓等紧固件与工作台104固定连接，所述固定板110的下端与安装板焊接连接。所述固定板110的两个表面分别是第一表面和第二表面；所述固定板110的第一表面上固定有多个用于同时对环类零件101的外周面进行支撑的支撑座111；所述固定板110的第二表面与安装板的上表面之间还焊接有加强筋板，以提高固定板110与安装板之间连接的强度。

参见图7、图8，所述第一螺栓结构105包括第一压板112，固定在固定板110的第一表面上、且穿过第一压板112的两个第一螺柱113，安装在第一螺柱113端部螺纹上的第一螺母114。所述第一螺柱113与固定板110之间的连接方式可以为螺纹连接或焊接等，所述第一压板112设置有供第一螺柱113穿过的孔。

步骤S2中，将环类零件101侧立放置指的是将环类零件101的轴线水平设置；将环类零件101吊装并支撑在多个支撑座111上，其中，每个第一螺栓结构105的两个第一螺柱113分别位于环类零件101的两侧；调整环类零件101上斜切口加工线102的位置，当其中一条斜切口加工线102的位置正好位于切割位置时，将每个第一螺栓结构105的第一压板112套在两个第一螺柱113上，然后将第一螺母114拧在第一螺柱113上，当拧紧第一螺母114后，环类零件101的两个端面分别与第一压板112和固定板110紧密接触，完成环类零件101的固定。

步骤S3中，利用线切割机床103沿斜切口加工线102切割环类零件101，以形成切口。当斜切口加工线102的第一段切割完成后，关闭线切割机床103，参见图5，将环类零件101位于该斜切口加工线102第一段两侧的部分通过第一连接板107固定连接，然后再继续完成斜切口加工线102的第二段的切割。其中，斜切口加工线102的第一段指的是最先切割的那一段。

通过第一连接板107将环类零件101在斜切口加工线102第一段两侧的部分连接在一起，这样当该斜切口加工线102的第二段切割完成后，首先，可防止环类零件101在内力的作用下出现猛然张开而误伤工作人员的情况，提高了加工过程中的安全性，其次，可保证该环类零件101仍然为整体结构，避免环类零件101在内力的作用下发生变形而影响其余切口的加工。

所述第一连接板107可以与环类零件101的内周面或外周面固定连接，也可以与环类零件101的端面固定连接，在此不做具体的限定。优选的，所述第一连接板107与环类零件101的非工作面连接，以减小第一连接板107对环类零件101的工作面的影响。例如，当环类零件101的端面为非工作面时，可以将第一连接板107与环类零件101的端面连接；当环类零件101的内周面为非工作面时，可以将第一连接板107与环类零件101的内周面连接；当环类零件101的外周面为非工作面时，可以将第一连接板107与环类零件101的外周面连接。

所述第一连接板107与环类零件101之间的连接方式可以为焊接，但是这种连接方式不便于拆卸，当环类零件101的所有切口加工完成后，需要将第一连接板107切断，以将环类零件101的各段分开。优选的，所述第一连接板107与环类零件101螺栓连接，这种连接方式为可拆卸的连接方式，当环类零件101的所有切口加工完成后，可以很方便的将第一连接板107拆除。

步骤S3中，当斜切口加工线102的第二段切割完成后，关闭线切割机床103，参见图6，将环类零件101位于该斜切口加工线102第二段两侧的部分通过第二连接板108固定连接。通过设置第二连接板108可进一步提高环类零件101在切口两侧连接的可靠性，这种结构优选适用于环类零件101的高度大于200mm的情况。

所述第二连接板108可以与环类零件101的内周面或外周面固定连接，也可以与环类零件101的端面固定连接，在此不做具体的限定。优选的，所述第二连接板108与环类零件101的非工作面连接，以减小第二连接板108对环类零件101的工作面的影响。例如，当环类零件101的端面为非工作面时，可以将第二连接板108与环类零件101的端面连接；当环类零件101的内周面为非工作面时，可以将第二连接板108与环类零件101的内周面连接；当环类零件101的外周面为非工作面时，可以将第二连接板108与环类零件101的外周面连接。

所述第二连接板108与环类零件101之间的连接方式可以为焊接，但是这种连接方式不便于拆卸，当环类零件101的所有切口加工完成后，需要将第二连接板108切断，以将环类零件101的各段分开。优选的，所述第二连接板108与环类零件101螺栓连接，这种连接方式为可拆卸的连接方式，当环类零件101的所有切口加工完成后，可以很方便的将第二连接板108拆除。

由于环类零件101的直径较大，当环类零件101侧立放置后，就造成环类零件101的最高点距工作台104的高度较高，为了保证环类零件101固定后的可靠性和稳定性，避免环类零件101出现倾翻的风险，优选的，步骤S2中，参见图9，所述环类零件101还通过第二螺栓结构115与设置在工作台104两侧的两个立架116固定连接；步骤S4中，将第一螺栓结构105和第二螺栓结构115松开，旋转环类零件101，当下一条斜切口加工线102旋转至切割位置后，将环类零件101通过第一螺栓结构105与装卡工装106固定连接，并将环类零件101通过第二螺栓结构115与立架116固定连接。

参见图10、图11，所述第二螺栓结构115包括第二压板117，固定在立架116上且穿过第二压板117的两个第二螺柱118，安装在第二螺柱118端部螺纹上的第二螺母119。所述立架116可以是方箱或由型材焊接而成的钢架。所述第二螺柱118与立架116之间的连接方式可以为螺纹连接或焊接等，所述第二压板117上设置有供第二螺柱118穿过的孔。连接时，所述环类零件101位于两个第二螺柱118之间，将第二压板117套在两个第二螺柱118上，然后将第二螺母119拧在第二螺柱118的端部，在拧紧第二螺母119后，第二压板117与环类零件101的内周面紧密接触，完成环类零件101与立架116的连接。

优选的，所述第二螺栓结构115还包括供两个第二螺柱118穿过的第三压板120，螺纹连接在第二螺柱118上的第三螺母121；所述第二压板117和第三压板120设置在第二螺母119与第三螺母121之间。所述第三压板120上设置有供第二螺柱118穿过的通孔。连接时，第二压板117与第三压板120分别位于环类零件101的两侧，在拧紧第二螺母119和第三螺母121后，使第二压板117与环类零件101的内周面紧密接触，第三压板120与环类零件101的外周面紧密接触。

实施例1：

将图1、图2中的卷筒座圈10精加工后，采用本发明实施例提供的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法加工切口，包括如下步骤：

S1、在卷筒座圈10的内周面上划若干条斜切口加工线102，并沿卷筒座圈10的轴向将每条斜切口加工线102分为两段；

S2、将卷筒座圈10侧立放置在安装于线切割机床103的工作台104上的装卡工装106上；当卷筒座圈10上的其中一条斜切口加工线102调整至切割位置后，将卷筒座圈10通过多个第一螺栓结构105与装卡工装106固定连接；

S3、控制线切割机床103沿斜切口加工线102切割卷筒座圈10；当斜切口加工线102的第一段切割完成后，关闭线切割机床103，将卷筒座圈10位于该斜切口加工线102第一段两侧的部分通过第一连接板107固定连接；然后继续控制线切割机床103沿斜切口加工线102切割卷筒座圈10，当斜切口加工线102的第二段切割完成后，关闭线切割机床103；将卷筒座圈10位于该斜切口加工线102第二段两侧的部分通过第二连接板108固定连接；

S4、将第一螺栓结构105松开，旋转环类零件101，当下一条斜切口加工线102旋转至切割位置后，将卷筒座圈10通过第一螺栓结构105与装卡工装106固定连接；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有斜切口加工线102切割完成。

当卷筒座圈10的所有切口都加工完成后，将卷筒座圈10吊至地面基础上，拆除第一连接板107和第二连接板108，对卷筒座圈10各段的变形量进行检查，各段的圆跳动均≤0.5mm，各个切口宽度均≤0.5mm。

本发明实施例提供的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，用于在环类零件精加工后再进行切口的加工，不仅可保证切口宽度满足设计要求，而且还可保证分段后各段的变形量满足设计要求；与现有技术相比，本发明在下料时无需额外增加坯料的尺寸，减少了材料的消耗量，降低了机加工量，进而降低了制造成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在环类零件(101)的内周面上划若干条斜切口加工线(102)，并沿环类零件(101)的轴向将每条斜切口加工线(102)分为两段；

S2、将环类零件(101)侧立放置在安装于线切割机床(103)的工作台(104)上的装卡工装(106)上；当环类零件(101)上的其中一条斜切口加工线(102)调整至切割位置后，将环类零件(101)通过多个第一螺栓结构(105)与装卡工装(106)固定连接；

S3、控制线切割机床(103)沿斜切口加工线(102)切割环类零件(101)；当斜切口加工线(102)的第一段切割完成后，关闭线切割机床(103)，将环类零件(101)位于该斜切口加工线(102)第一段两侧的部分通过第一连接板(107)固定连接；然后继续控制线切割机床(103)沿斜切口加工线(102)切割环类零件(101)，当斜切口加工线(102)的第二段切割完成后，关闭线切割机床(103)；

S4、将第一螺栓结构(105)松开，旋转环类零件(101)，当下一条斜切口加工线(102)旋转至切割位置后，将环类零件(101)通过第一螺栓结构(105)与装卡工装(106)固定连接；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有斜切口加工线(102)切割完成。

2.根据权利要求1所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，步骤S3中，所述第一连接板(107)与环类零件(101)螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，步骤S3中，当斜切口加工线(102)的第二段切割完成后，关闭线切割机床(103)，将环类零件(101)位于该斜切口加工线(102)第二段两侧的部分通过第二连接板(108)固定连接。

4.根据权利要求3所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，步骤S3中，所述第二连接板(108)与环类零件(101)螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，所述装卡工装(106)包括安装在工作台(104)上的安装座(109)，竖向设置、且下端与安装座(109)固定连接的固定板(110)，安装在固定板(110)的第一表面上的多个支撑座(111)；

步骤S3中，所述环类零件(101)侧立放置在多个支撑座(111)上，且所述环类零件(101)的其中一个端面与固定板(110)的第一表面抵接。

6.根据权利要求5所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，所述第一螺栓结构(105)包括第一压板(112)，固定在固定板(110)的第一表面上、且穿过第一压板(112)的两个第一螺柱(113)，安装在第一螺柱(113)端部螺纹上的第一螺母(114)。

7.根据权利要求6所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，步骤S2中，所述环类零件(101)还通过第二螺栓结构(115)与设置在工作台(104)两侧的两个立架(116)固定连接；

步骤S4中，将第一螺栓结构(105)和第二螺栓结构(115)松开，旋转环类零件(101)，当下一条斜切口加工线(102)旋转至切割位置后，将环类零件(101)通过第一螺栓结构(105)与装卡工装(106)固定连接，并将环类零件(101)通过第二螺栓结构(115)与立架(116)固定连接。

8.根据权利要求7所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，所述第二螺栓结构(115)包括第二压板(117)，固定在立架(116)上且穿过第二压板(117)的两个第二螺柱(118)，安装在第二螺柱(118)端部螺纹上的第二螺母(119)。

9.根据权利要求8所述的超大型薄壁环类零件斜切口加工方法，其特征在于，所述第二螺栓结构(115)还包括供两个第二螺柱(118)穿过的第三压板(120)，螺纹连接在第二螺柱(118)上的第三螺母(121)；所述第二压板(117)和第三压板(120)设置在第二螺母(119)与第三螺母(121)之间。

Images