CN2848439Y - 专用大直径筒体数控切割设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于切割垂直放置的大直径筒体的专用大直径筒体数控切割设备。设备安装在筒体内部,由支撑机构和涨紧机构安装固定,通过调平机构和对中机构调整设备;由仿形机构跟踪筒体误差,检测机构采集壳体误差;通过数控系统控制回转机构、升降机构和摆动机构联动实现相贯线及内外坡口的切割。摘要附图是专用大直径筒体数控切割设备总装图。图中1.涨紧机构,2.对中机构,3.支撑机构,4.调平机构,5.回转机构,6.数控系统,7.摆动机构,8.升降机构,9.仿形机构,10.检测机构。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种专用数控切割设备,该设备用于火焰切割垂直放置、直径在~2.5米的筒体端部相贯线及焊接坡口,主要应用在造船、压力容器行业。
背景技术
在现代工程制造中,对于大直径筒体与大直径筒形壳体垂直偏心相贯的情况,筒体底端与壳体间相贯位置为空间曲面,大直径筒体底端的切割是生产制造中遇到的一大难题,筒体与壳体间的相贯方式见图1。
如图1,大直径筒形壳体直径为~12m,大直径筒体直径为~2.5m,筒体厚度为~50mm。筒体底端与壳体间为空间曲面相贯拟合,见图2。要求对筒体底端进行相贯曲面切割及内外V型坡口切割,且切割精度为±0.5mm。
传统的解决办法采用人工划线手把切割方式,由于工况恶劣、几何形状复杂,相贯曲线及内外坡口切割根本无法达到要求精度要求,即切割曲线偏离过大、坡口尺寸大小不一,切割周期长,工人劳动强度大,直接影响了产品质量及工厂的经济效益。
发明内容
为了解决该技术难题,应用计算机数控技术及切割技术,制造高科技机电一体化专用切割设备。为满足对专用筒体的切割要求,该设备设计为仿形、检测及五轴运动控制。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下。
一种专用大直径筒体数控切割设备,安装于筒体内部进行切割,它包括涨紧机构、对中机构、支撑机构、调平机构、回转机构、数控系统、摆动机构、升降机构、仿形机构、检测机构。该设备上梁的两端之上设有紧贴于筒壁的涨紧机构,上梁的两端下方向外伸出三爪支撑机构,上梁下方的正中为对中机构。对中机构的下方设有水平调整机构,回转机构设置于水平调整机构的下方,上述各部分的组合体连接于升降机构。升降机构的下面连接有仿形机构,摆动机构在水平方向上与仿形机构联接,检测机构垂直连接于仿形机构的下方。具体包括如下步骤:
1、安装定位
由于筒体与壳体间的安装定位要求,筒体必需在垂直状态下进行切割,所以设计专用数控切割设备安装在筒体内部,固定办法采用支撑涨紧式,以保证数控切割设备与被切割筒体成为一体,同时数控切割设备具有对中调平装置,用以保证切割精度要求。
2、仿形检测
实际筒体与壳体由于制造原因存在椭圆度,采用理论计算公式计算得到的筒体相贯线数据存在误差,所以必需进行修正,以满足实际精度要求。设计数控切割设备对筒体径向误差进行仿形,对筒体轴向的壳体误差进行数据检测,以修正筒体及壳体存在的圆度误差。
3、切割方式
由于筒体壁厚原因,筒体内外壁与壳体相贯位置具有两条空间相贯曲线,即筒体内壁相贯曲线及筒体外壁相贯曲线。为了使筒体筒壁吻合相贯在壳体的内壁上,数控切割设备在进行相贯曲线切割时,割枪的火焰中心线应从一条相贯线切入,从另一条相贯线切出。
对于V型焊接坡口的切割,割枪垂直安装在筒体底端下部,采取由下向上的切割方式,通过割枪的摆动,实现变角度坡口切割。见图3、4。
本实用新型的有益效果是,生产难题得到了有效的解决,且工人劳动强度大大降低,产品质量得到保证,生产周期大幅度缩短。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是筒体与壳体间的相贯方式示意图。图中1.筒体,2.壳体,3.T型钢,4.相贯线。
图2是相贯位置示意图。图中1.筒体,2.内径相贯线,3.外径相贯线。
图3是切割方式示意图,(a)是相贯曲线切割,(b)是焊接坡口切割。图中1.筒壁,2.割枪,3.相贯线,4.坡口。
图4是坡口形式示意图。图中1.筒体,2.内坡口,3.外坡口。
图5是专用大直径筒体数控切割设备总装图。图中1.涨紧机构,2.对中机构,3.支撑机构,4.调平机构,5.回转机构,6.数控系统,7.摆动机构,8.升降机构,9.仿形机构,10.检测机构。
具体实施方式
专用大直径筒体数控切割设备的总装示意图见图5,其具体实施分如下三部分说明。
1、定位调整
数控切割设备从筒体顶部吊入,垂直安装固定在筒体内底部,采用三爪支撑机构3及三爪涨紧机构1,使数控切割设备整体安装定位后与被切筒体成为一体,保证设备钢性,以满足切割设备的工作要求。设备安装定位后通过水平调整机构4及对中调整机构2对设备进行调整,以使切割设备工作的水平基准面与筒壁垂直,垂直中心线与筒体垂直中心线重合,保证切割精度。
2、仿形检测
数控切割设备的仿形机构9用于跟踪筒体在圆周方向的圆度误差,保证割枪与筒体内壁间的距离在切割过程中保持不变,以满足切割要求。
数控切割设备采用检测的方法对筒体底部的壳壁沿筒体圆周方向进行数据检测,以修正壳壁的圆度误差。对壳壁的检测采用一套高精度的检测机构10,该系统能够把实际的相贯曲线通过电子探头进行实际测量,把检测信号输给计算机,再由计算机进行数据处理。通过检测机构的连续测量及计算机系统的数据处理,最终得到实际相贯曲线数据。
3、运动控制
数控切割设备的工作采用5轴运动控制,运动机构为:X轴回转机构5、Y轴升降机构8、Z轴摆动机构7及Q轴、R轴检测机构9。回转机构带动升降机构、仿形机构、摆动机构及检测机构沿筒体内壁作圆周运动;升降机构带动仿形机构、摆动机构及测量机构作升降运动;摆动机构带动割炬沿扇型导轨摆动角度。回转、升降及摆动三轴联动实现相贯曲面及内外坡口的变角度切割。检测机构的Q轴和R轴用于对壳壁的数据检测。
Claims (1)
1、一种专用大直径筒体数控切割设备,安装于筒体内部进行切割,其特征在于:它包括涨紧机构(1)、对中机构(2)、支撑机构(3)、调平机构(4)、回转机构(5)、数控系统(6)、摆动机构(7)、升降机构(8)、仿形机构(9)、检测机构(10),该设备上梁的两端之上设有紧贴于筒壁的涨紧机构(1),上梁的两端下方向外伸出三爪支撑机构(3),上梁下方的正中为对中机构(2),对中机构(2)的下方设有水平调整机构(4),回转机构(5)设置于水平调整机构(4)的下方,上述各部分的组合体连接于升降机构(8),升降机构(8)的下面连接有仿形机构(9),摆动机构(7)在水平方向上与仿形机构(9)联接,检测机构(10)垂直连接于仿形机构(9)的下方。
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