一種鏜銑加工接管馬鞍形坡口的方法及工裝

徐建梅 王永明 黃 沙

（哈電集團(tuán)（秦皇島）重型裝備有限公司，河北 秦皇島 066206）

承壓容器的筒體上均設(shè)置有多種接管，包括功能性接管、連接用接管、人孔接管等，由于筒體形狀的原因，接管與筒體的焊接坡口多為馬鞍形結(jié)構(gòu)，其特征為在馬鞍形面上加工出的帶鈍邊雙U型組合坡口。由于大多數(shù)承壓容器的接管為厚壁接管，在臥式數(shù)控鏜銑床上多次裝卡才能完成馬鞍形坡口、內(nèi)外表面馬鞍形曲面的加工，本文就是針對此類組合馬鞍形坡口的加工及裝卡展開的研究。

1 接管馬鞍形對接坡口加工方法

1.1 加工刀具的選擇

針對U型坡口的曲面特點(diǎn)，其底部為圓角R結(jié)構(gòu)，高度方向帶一定傾角，在臥式數(shù)控鏜銑床上采用成型球銑刀一次數(shù)控加工成型，接管加工效率較高。

1.2 接管的裝卡

一般情況下，此類接管在臥式數(shù)控鏜銑床上需加工5種馬鞍形曲面，包括接管內(nèi)弧面、內(nèi)U的表面、鈍邊、外U的表面、接管外R弧面。受接管自身結(jié)構(gòu)及刀具結(jié)構(gòu)、設(shè)備加工能力的制約，一次加工成形很難達(dá)到。我們經(jīng)研究認(rèn)為在不改變設(shè)備結(jié)構(gòu)和增加附件的前提下，接管馬鞍形對接坡口的加工時(shí)應(yīng)分兩步進(jìn)行，即鈍邊兩側(cè)坡口需分別加工，接管裝卡方位也需要變換一次，裝卡時(shí)需保證接管內(nèi)外馬鞍形弧面與設(shè)備主軸相垂直。

2 接管加工用卡盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在臥式數(shù)控鏜銑床上進(jìn)行此類坡口的加工，對接管的裝卡要求有兩點(diǎn)：一是接管軸線方向要壓緊，二是接管周向方向不能竄動(dòng)。其中，軸向壓緊，是為保證設(shè)備主軸與接管主軸的平行度要求；周向不能竄動(dòng)，是為確保在數(shù)控加工該坡口的過程中，每加工一周的起始對刀“0”點(diǎn)位置的一致性。

對于壓力容器制造廠來說，由于接管規(guī)格種類繁多，設(shè)計(jì)與產(chǎn)品一對一的專用卡具制造成本高。我們經(jīng)過潛心研究，設(shè)計(jì)了一種通用化的卡盤，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)由底座、擋板、絲杠和卡爪等幾部分組成。接管的軸向壓緊方式采用螺桿、壓板的結(jié)構(gòu)，這是鏜銑床裝卡工件最常見的方式；產(chǎn)品的周向固定是通過可調(diào)式內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，利用已加工完成的接管的內(nèi)壁作為定位面將工件撐緊。由于撐緊結(jié)構(gòu)可調(diào)，拉桿可更換的特點(diǎn)，卡盤可用于多種規(guī)格接管馬鞍形曲面的加工，實(shí)現(xiàn)了卡盤的通用性。

圖1 卡盤結(jié)構(gòu)示意圖

卡盤通用性的設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在底座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上。底座在設(shè)計(jì)上設(shè)置四處帶U形槽的凸緣結(jié)構(gòu)，方便底座的裝卡固定，其上與卡爪相配的結(jié)構(gòu)是四組對稱分布的T形槽結(jié)構(gòu)，卡爪在槽中僅可實(shí)現(xiàn)徑向方向的移動(dòng)，動(dòng)力由相應(yīng)的絲杠來傳遞，絲杠一端利用擋板將其固定在底座上，由于擋板的限制，絲杠僅能做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在底座上另外四個(gè)方向，對稱的加工出若干螺紋孔，用于連接螺桿，進(jìn)行產(chǎn)品的軸向壓緊；在底座的表面加工出一些規(guī)則的同心圓淺槽，可對比待裝卡接管的內(nèi)徑尺寸，作為卡爪預(yù)調(diào)整位置的參考線。而且卡爪在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上為L形狀，一端為T形帶螺孔結(jié)構(gòu)，與底座及絲杠配合，一端為立柱結(jié)構(gòu)，由于接管的周向固定是通過卡爪實(shí)現(xiàn)的，所以卡爪與接管內(nèi)壁接觸側(cè)設(shè)計(jì)成圓弧狀結(jié)構(gòu)，其上加工出若干T形狀凸齒，如此便可增大與接管內(nèi)壁的摩擦力，使裝卡更為牢固。

3 裝卡工裝的應(yīng)用效果

該裝卡工裝在使用時(shí)，預(yù)先根據(jù)被加工接管內(nèi)徑的大小，將四組卡爪調(diào)整到合適的位置，將接管安裝在工裝上后，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠使卡爪牢牢從內(nèi)徑方向撐緊接管，然后安裝壓板及螺桿將工件進(jìn)行軸向壓緊。將裝卡接管后的卡盤翻轉(zhuǎn)90°后，通過底座與彎板進(jìn)行固定，使接管軸線方向與設(shè)備主軸平行，保證接管馬鞍形坡口的加工。

目前，該卡盤已在多項(xiàng)承壓產(chǎn)品中相關(guān)接管馬鞍形坡口的加工中得到應(yīng)用，產(chǎn)品坡口加工后尺寸均滿足圖紙要求，裝卡和拆卸十分方便，應(yīng)用效果良好，完全滿足了接管裝卡時(shí)在軸向和周向兩方向的裝卡要求。

結(jié)語

筒體接管馬鞍形坡口在臥式鏜銑床上的加工方法及裝卡工裝，通過接管實(shí)際加工，完全達(dá)到了產(chǎn)品加工精度的要求及接管裝卡要求?？ūP的應(yīng)用一方面方便了多種規(guī)格接管的二次裝卡找正，提高了加工效率，改善了操作者勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面卡盤工裝的通用化設(shè)計(jì)降低了產(chǎn)品制造成本，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代制造廠技術(shù)創(chuàng)新和降本增效的企業(yè)理念。

[1]張莉，楊天波.容器殼體開孔馬鞍形坡口加工機(jī)的設(shè)計(jì)[J].壓力容器，2006，23（12）.

[2]趙學(xué)，吳凱，馮立杰，魏泰.法蘭接管馬鞍形曲面的加工方法研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2011，11（14）.