CN116394004A - 水电机组座环螺孔现场加工机及操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种水电机组座环螺孔现场加工机及操作方法,包括机架,机架安装在装机工装上,机架上设有竖向导轨,竖向导轨与滑座相配合,滑座与钻机连接,钻机由进给装置驱动上下移动;所述的钻机包括与滑座连接的主轴箱,主轴箱内可转动地设有主轴,主轴通过传动箱与液压马达连接,主轴底部与刀柄组件连接,液压马达用于驱动刀柄组件转动,刀柄组件上用于安装加工钻具。本发明利用装机工装能够快速地将整个装置安装在座环上,利用钻机和进给装置完成钻孔、扩孔、攻牙等工序,从而实现了快速安装和拆卸、精准加工的目的。
Description
技术领域
本发明属于螺孔加工技术领域,特别涉及一种水电机组座环螺孔现场加工机及操作方法。
背景技术
水电站机组检修过程中,经常遇到一些现场大孔径内螺纹机加工难题,例如在拆卸水轮机顶盖和转轮体时发现M72x6大孔径内螺纹乱牙,需要在现场对大孔径内螺纹进行加工,恢复其原出厂精度:接力器改造需要现场加工M60x4x100内螺纹:转轮体需要现场加工M76x6x150内螺纹等等,但是这些大孔径的内螺纹都是基础埋件安装或是现场拼装组焊,需加工的结构件无法外运,只能在现场加工。目前现场修复或加工的方法为:利用电钻对坏牙螺栓进行钻孔,再利用丝锥进行攻牙,但是缺少完善的加工机械,电钻为手持式电钻,操作过程中很容易将原螺孔破坏,无法确保加工精度。
针对上述问题,中国专利文献CN101941131A公开了汽缸螺孔修复方法及实现该方法的专用刮刀和丝锥,其方案也是利用电钻钻孔,然后利用丝锥攻牙,没有具体公开一种现场加工机。
综上所述,本发明要解决的技术问题是:针对坏牙螺栓,如何开发一种现场加工机械,用于实现快速安装、精准加工的目的。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题,本发明所提供的水电机组座环螺孔现场加工机及操作方法,利用装机工装能够快速地将整个装置安装在座环上,底板和过渡板的凹型工作口用于框住被加工的螺孔,通过调节横向调节螺丝和纵向调节螺丝来调节加工钻具的位置,利用钻机和进给装置完成钻孔、扩孔、攻牙等工序,从而实现了快速安装和拆卸、精准加工的目的。
为了解决上述技术问题,本发明采取了如下技术方案来实现:
一种水电机组座环螺孔现场加工机,包括机架,机架安装在装机工装上,机架上设有竖向导轨,竖向导轨与滑座相配合,滑座与钻机连接,钻机由进给装置驱动上下移动;所述的钻机包括与滑座连接的主轴箱,主轴箱内可转动地设有主轴,主轴通过传动箱与液压马达连接,主轴底部与刀柄组件连接,液压马达用于驱动刀柄组件转动,刀柄组件上用于安装加工钻具。
优选地,进给装置包括伺服电机,伺服电机通过进给箱驱动丝杠转动,丝杠与主轴箱螺纹配合。
优选地,进给箱和传动箱均为蜗轮蜗杆传动箱。
优选地,主轴通过主轴套与主轴箱连接,主轴套上设有进给齿条,进给齿条与进给齿轮啮合传动,主轴套与主轴之间通过主轴套锁紧装置进行锁紧,进给手轮用于驱动主轴套上下移动,主轴套与主轴和刀柄组件同步运动。
优选地,装机工装由底座和过渡安装座构成,所述的底座包括底板,底板设有固定螺栓孔和横向凸型滑槽;所述的过渡安装座包括过渡板,过渡板通过滑动限位件与横向凸型滑槽连接,底板上设有横向调整板,横向调整板上设有横向调节螺丝,横向调节螺丝用于驱动过渡板横向移动;过渡板上设有纵向凸型滑槽,纵向凸型滑槽通过滑动限位件与机架安装板连接,过渡板上设有纵向调整板,纵向调整板上设有纵向调节螺丝,纵向调节螺丝用于驱动机架安装板移动。
优选地,固定螺栓孔处用于安装固定螺栓和平压板;横向调整板以两个为一组,且两个横向调整板相对布设;纵向调整板以两个为一组,且两个纵向调整板相对布设;底板和过渡板上均设有凹型工作口。
优选地,加工钻具包括锥柄麻花钻、锥柄镗刀杆和丝锥。
优选地,所述的水电机组座环螺孔现场加工机的操作方法,用于对坏牙螺纹孔进行修复,包括以下步骤:
步骤S1:利用切割设备切割咬死螺栓的裸露部分,使半截螺杆位于坏牙螺纹孔内;
步骤S2:安装水电机组座环螺孔现场加工机:将底座安装在其它完好的螺孔上,需要修复的螺纹孔位于底板的凹型工作口内;将过渡安装座安装在底座上,再将机架的机架安装板安装在过渡安装座上;
步骤S3:将锥柄麻花钻安装在刀柄组件上;
步骤S4:利用横向调节螺丝和纵向调节螺丝调整机架的位置,使锥柄麻花钻位于坏牙螺纹孔的正上方;
步骤S5:转动进给手轮使锥柄麻花钻头部贴近半截螺杆的圆心,利用主轴套锁紧装置将主轴套锁紧;
步骤S6:开启钻机和进给装置,利用锥柄麻花钻在半截螺杆上钻孔;
步骤S7:停止钻机和进给装置,松开主轴套锁紧装置,转动进给手轮将锥柄麻花钻上移,将锥柄麻花钻更换为锥柄镗刀杆;
步骤S8:转动进给手轮使锥柄镗刀杆头部贴近半截螺杆的圆心,利用主轴套锁紧装置将主轴套锁紧;
步骤S9:扩孔操作:开启钻机和进给装置,利用锥柄镗刀杆进行扩孔;
步骤S10:停止钻机和进给装置,松开主轴套锁紧装置,转动进给手轮将锥柄镗刀杆上移,将锥柄镗刀杆更换为丝锥;利用丝锥进行顺牙。
优选地,步骤S9的扩孔操作包括以下两种工况:
工况一:进行螺纹孔原尺寸修复时,利用锥柄镗刀杆镗孔,孔的直径小于螺杆直径,利用包括尖嘴钳在内的工具将咬死螺栓残余部分取出;
工况二:在原螺纹孔尺寸上扩孔后重新加工螺纹时,利用锥柄镗刀杆镗孔,孔的直径大于螺杆直径。
优选地,步骤S10中,丝锥以2~3支为一组,一组内的丝锥的切削锥角依次变大,先用切削锥角小的丝锥,后用切削锥角大的丝锥。
本发明可达到以下有益效果:
本发明利用装机工装能够快速地将整个装置安装在座环上,不需要另外搭建固定基座,即可实现整个装置的固定;底板和过渡板的凹型工作口用于框住被加工的螺孔,通过调节横向调节螺丝和纵向调节螺丝来调节加工钻具的位置,利用钻机和进给装置完成钻孔、扩孔、攻牙等工序,从而实现了快速安装和拆卸、精准加工的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明三维结构图;
图2为本发明机架三维结构图;
图3为本发明钻机三维结构图;
图4为本发明水电机组座环螺孔现场加工机底部安装结构图;
图5为本发明主视图;
图6为本发明装机工装三维结构图;
图7为本发明装机工装前视图;
图8为本发明装机工装右视图。
图中:机架1、竖向导轨2、滑座3、主轴箱401、主轴402、传动箱403、液压马达404、刀柄组件405、主轴套406、进给齿条407、进给手轮408、主轴套锁紧装置操作手柄409、伺服电机501、进给箱502、丝杠503、机架安装板6、装机工装7、底板701、固定螺栓孔702、横向凸型滑槽703、滑动限位件704、过渡板705、横向调整板706、横向调节螺丝707、纵向凸型滑槽708、纵向调整板709、纵向调节螺丝710、平压板711。
具体实施方式
实施例1:
优选的方案如图1至图8所示,一种水电机组座环螺孔现场加工机,包括机架1,机架1安装在装机工装7上,机架1上设有竖向导轨2,竖向导轨2与滑座3相配合,滑座3与钻机连接,钻机由进给装置驱动上下移动;所述的钻机包括与滑座3连接的主轴箱401,主轴箱401内可转动地设有主轴402,主轴402通过传动箱403与液压马达404连接,主轴402底部与刀柄组件405连接,液压马达404用于驱动刀柄组件405转动,刀柄组件405上用于安装加工钻具。钻机整体安装在滑座3上,钻机由进给装置驱动上下移动,进给装置用于控制加工钻具的运行深度,液压马达404用于控制加工钻具的转速,由于本装置主要应用于水电机组检修,坏死的螺栓尺寸比较大,因此为了提供较大的扭矩,则采用液压马达404控制加工钻具旋转,避免电机过负荷故障。刀柄组件405为锥柄变径套,该部件常用在铣床上用于固定各种钻头。
进一步地,进给装置包括伺服电机501,伺服电机501通过进给箱502驱动丝杠503转动,丝杠503与主轴箱401螺纹配合。进给箱502和传动箱403均为蜗轮蜗杆传动箱。采用蜗轮蜗杆传动箱的目的在于:用于实现自锁功能,当伺服电机501停止时,加工钻具的位置不会移动;当液压马达404停止时,加工钻具不会转动。
进一步地,主轴402通过主轴套406与主轴箱401连接,主轴套406上设有进给齿条407,进给齿条407与进给齿轮啮合传动,主轴套406与主轴402之间通过主轴套锁紧装置进行锁紧,进给手轮408用于驱动主轴套406上下移动,主轴套406与主轴402和刀柄组件405同步运动。作为其它可选方案,进给齿轮可通过蜗轮蜗杆机构与进给手轮408连接。
主轴箱401与滑座3的位置相对固定,转动进给手轮408可以控制主轴套406上下移动,主轴套406通过锥形轴承与主轴402连接,主轴402与主轴套406的位置是相对固定的,因此转动进给手轮408可以控制主轴402升降,从而实现控制加工钻具的升降。主轴套锁紧装置用于锁紧主轴套406和主轴402,本实施例中的主轴套锁紧装置可采用偏心轮设计,主轴套锁紧装置操作手柄409用于驱动偏心轮转动,从而将锁紧主轴套406和主轴402之间相互挤压紧。主轴套锁紧装置也可采用其他现有的锁紧机构,例如液压卡钳、卡环等等。
进一步地,装机工装7由底座和过渡安装座构成,所述的底座包括底板701,底板701设有固定螺栓孔702和横向凸型滑槽703;所述的过渡安装座包括过渡板705,过渡板705通过滑动限位件704与横向凸型滑槽703连接,底板701上设有横向调整板706,横向调整板706上设有横向调节螺丝707,横向调节螺丝707用于驱动过渡板705横向移动;过渡板705上设有纵向凸型滑槽708,纵向凸型滑槽708通过滑动限位件704与机架安装板6连接,过渡板705上设有纵向调整板709,纵向调整板709上设有纵向调节螺丝710,纵向调节螺丝710用于驱动机架安装板6移动。
固定螺栓孔702上用于安装固定螺栓,本实施例中,底板701用于安装在水轮发电机组座环螺纹孔上,横向调节螺丝707用于横向调节过渡板705的位置,纵向调整板709用于纵向调节机架安装板6的位置,从而实现了二维平面上X轴和Y轴两个方向的调节。滑动限位件704由螺栓和限位挡板构成,限位挡板焊接在螺栓底部,滑动限位件704从纵向凸型滑槽708或横向凸型滑槽703侧部穿入,从而限制了过渡板705和机架1脱落。
进一步地,固定螺栓孔702处用于安装固定螺栓和平压板711;横向调整板706以两个为一组,且两个横向调整板706相对布设;纵向调整板709以两个为一组,且两个纵向调整板709相对布设;底板701和过渡板705上均设有凹型工作口。平压板711用于提高装机工装7整体的稳定性。
进一步地,加工钻具包括锥柄麻花钻、锥柄镗刀杆和丝锥。锥柄麻花钻用于钻削,锥柄镗刀杆用于镗削,丝锥用于攻牙。
一种水电机组座环螺孔现场加工机的操作方法,用于对坏牙螺纹孔进行修复,包括以下步骤:
步骤S1:利用切割设备切割咬死螺栓的裸露部分,使半截螺杆位于坏牙螺纹孔内;
步骤S2:安装水电机组座环螺孔现场加工机:将底座安装在其它完好的螺孔上,需要修复的螺纹孔位于底板701的凹型工作口内;将过渡安装座安装在底座上,再将机架1的机架安装板6安装在过渡安装座上;
步骤S3:将锥柄麻花钻安装在刀柄组件405上;
步骤S4:利用横向调节螺丝707和纵向调节螺丝710调整机架1的位置,使锥柄麻花钻位于坏牙螺纹孔的正上方;
步骤S5:转动进给手轮408使锥柄麻花钻头部贴近半截螺杆的圆心,利用主轴套锁紧装置将主轴套406锁紧;
步骤S6:开启钻机和进给装置,利用锥柄麻花钻在半截螺杆上钻孔;
步骤S7:停止钻机和进给装置,松开主轴套锁紧装置,转动进给手轮408将锥柄麻花钻上移,将锥柄麻花钻更换为锥柄镗刀杆;
步骤S8:转动进给手轮408使锥柄镗刀杆头部贴近半截螺杆的圆心,利用主轴套锁紧装置将主轴套406锁紧;
步骤S9:扩孔操作:开启钻机和进给装置,利用锥柄镗刀杆进行扩孔;
步骤S10:停止钻机和进给装置,松开主轴套锁紧装置,转动进给手轮408将锥柄镗刀杆上移,将锥柄镗刀杆更换为丝锥;利用丝锥进行顺牙。
优选地,步骤S9的扩孔操作包括以下两种工况:
工况一:进行螺纹孔原尺寸修复时,利用锥柄镗刀杆镗孔,孔的直径小于螺杆直径,利用包括尖嘴钳在内的工具将咬死螺栓残余部分取出;
工况二:在原螺纹孔尺寸上扩孔后重新加工螺纹时,利用锥柄镗刀杆镗孔,孔的直径大于螺杆直径。
优选地,步骤S10中,丝锥以2~3支为一组,一组内的丝锥的切削锥角依次变大,先用切削锥角小的丝锥,后用切削锥角大的丝锥。
丝锥的参数包括螺纹参数与切削参数两部分。
螺纹参数包括:螺距P、牙形角a等,由被加工的螺纹的规格来确定。
切削参数有锥角Kr、槽数Z等,由被加工的螺纹的精度、尺寸来选择。
锥角Kr、切削部分长度l1、原始三角形高度H(螺纹高度)之间的关系为:
tan Kr= H/l1 (1)
a=Ptan Kr/z (2)
式(1)-(2)表明,在螺距、槽数不变的情况下,切削锥角愈大,齿升量与切削厚度也愈大,而切削部分长度就愈小。这就使攻螺纹时导向性变差,加工表面粗糙度增大。如果切削锥角磨得过小,则齿升量与切削厚度就减小,使切削变形增大,扭矩增大,切削部分长度增长,使攻螺纹时间延长。为解决以上的矛盾,丝锥标准中,推荐成套丝锥是2、3支为一组,成套丝锥的切削锥角Kr如下:
表1成组丝锥参数表
一般材料攻通孔螺纹时,往往直接使用二锥攻螺纹。本发明在加工较硬材料或尺寸较大的螺纹时,就用2~3支成组丝锥,依次分担切削工作量,以减轻丝锥的单齿负荷,从而提高了加工精度。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水电机组座环螺孔现场加工机,包括机架(1),其特征在于:机架(1)安装在装机工装(7)上,机架(1)上设有竖向导轨(2),竖向导轨(2)与滑座(3)相配合,滑座(3)与钻机连接,钻机由进给装置驱动上下移动;所述的钻机包括与滑座(3)连接的主轴箱(401),主轴箱(401)内可转动地设有主轴(402),主轴(402)通过传动箱(403)与液压马达(404)连接,主轴(402)底部与刀柄组件(405)连接,液压马达(404)用于驱动刀柄组件(405)转动,刀柄组件(405)上用于安装加工钻具。
2.根据权利要求1所述的水电机组座环螺孔现场加工机,其特征在于:进给装置包括伺服电机(501),伺服电机(501)通过进给箱(502)驱动丝杠(503)转动,丝杠(503)与主轴箱(401)螺纹配合。
3.根据权利要求2所述的水电机组座环螺孔现场加工机,其特征在于:进给箱(502)和传动箱(403)均为蜗轮蜗杆传动箱。
4.根据权利要求1所述的水电机组座环螺孔现场加工机,其特征在于:主轴(402)通过主轴套(406)与主轴箱(401)连接,主轴套(406)上设有进给齿条(407),进给齿条(407)与进给齿轮啮合传动,主轴套(406)与主轴(402)之间通过主轴套锁紧装置进行锁紧,进给手轮(408)用于驱动主轴套(406)上下移动,主轴套(406)与主轴(402)和刀柄组件(405)同步运动。
5.根据权利要求1所述的水电机组座环螺孔现场加工机,其特征在于:装机工装(7)由底座和过渡安装座构成,所述的底座包括底板(701),底板(701)设有固定螺栓孔(702)和横向凸型滑槽(703);所述的过渡安装座包括过渡板(705),过渡板(705)通过滑动限位件(704)与横向凸型滑槽(703)连接,底板(701)上设有横向调整板(706),横向调整板(706)上设有横向调节螺丝(707),横向调节螺丝(707)用于驱动过渡板(705)横向移动;过渡板(705)上设有纵向凸型滑槽(708),纵向凸型滑槽(708)通过滑动限位件(704)与机架安装板(6)连接,过渡板(705)上设有纵向调整板(709),纵向调整板(709)上设有纵向调节螺丝(710),纵向调节螺丝(710)用于驱动机架安装板(6)移动。
6.根据权利要求5所述的水电机组座环螺孔现场加工机,其特征在于:固定螺栓孔(702)处用于安装固定螺栓和平压板(711);横向调整板(706)以两个为一组,且两个横向调整板(706)相对布设;纵向调整板(709)以两个为一组,且两个纵向调整板(709)相对布设;底板(701)和过渡板(705)上均设有凹型工作口。
7.根据权利要求1所述的水电机组座环螺孔现场加工机,其特征在于:加工钻具包括锥柄麻花钻、锥柄镗刀杆和丝锥。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的水电机组座环螺孔现场加工机的操作方法,其特征在于:用于对坏牙螺纹孔进行修复,包括以下步骤:
步骤S1:利用切割设备切割咬死螺栓的裸露部分,使半截螺杆位于坏牙螺纹孔内;
步骤S2:安装水电机组座环螺孔现场加工机:将底座安装在其它完好的螺孔上,需要修复的螺纹孔位于底板(701)的凹型工作口内;将过渡安装座安装在底座上,再将机架(1)的机架安装板(6)安装在过渡安装座上;
步骤S3:将锥柄麻花钻安装在刀柄组件(405)上;
步骤S4:利用横向调节螺丝(707)和纵向调节螺丝(710)调整机架(1)的位置,使锥柄麻花钻位于坏牙螺纹孔的正上方;
步骤S5:转动进给手轮(408)使锥柄麻花钻头部贴近半截螺杆的圆心,利用主轴套锁紧装置将主轴套(406)锁紧;
步骤S6:开启钻机和进给装置,利用锥柄麻花钻在半截螺杆上钻孔;
步骤S7:停止钻机和进给装置,松开主轴套锁紧装置,转动进给手轮(408)将锥柄麻花钻上移,将锥柄麻花钻更换为锥柄镗刀杆;
步骤S8:转动进给手轮(408)使锥柄镗刀杆头部贴近半截螺杆的圆心,利用主轴套锁紧装置将主轴套(406)锁紧;
步骤S9:扩孔操作:开启钻机和进给装置,利用锥柄镗刀杆进行扩孔;
步骤S10:停止钻机和进给装置,松开主轴套锁紧装置,转动进给手轮(408)将锥柄镗刀杆上移,将锥柄镗刀杆更换为丝锥;利用丝锥进行顺牙。
9.根据权利要求8所述的水电机组座环螺孔现场加工机的操作方法,其特征在于:步骤S9的扩孔操作包括以下两种工况:
工况一:进行螺纹孔原尺寸修复时,利用锥柄镗刀杆镗孔,孔的直径小于螺杆直径,利用包括尖嘴钳在内的工具将咬死螺栓残余部分取出;
工况二:在原螺纹孔尺寸上扩孔后重新加工螺纹时,利用锥柄镗刀杆镗孔,孔的直径大于螺杆直径。
10.根据权利要求8所述的水电机组座环螺孔现场加工机的操作方法,其特征在于:
步骤S10中,丝锥以2~3支为一组,一组内的丝锥的切削锥角依次变大,先用切削锥角小的丝锥,后用切削锥角大的丝锥。
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2023
- 2023-04-24 CN CN202310448779.2A patent/CN116394004A/zh active Pending
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