平旋盤在大口徑閥體加工中的應用研究

劉德華 朱良 王文明

摘要：各行各業(yè)對閥門的要求越來越高。在這種背景下，對于閥門的制作和加工有了更加嚴格的要求，設計生產(chǎn)制造過程中，要更加關注閥門的安全性和可靠性。數(shù)控鏜銑床在閥門加工中應用較為普遍。傳統(tǒng)的數(shù)控機床已經(jīng)滿足更高的加工要求。數(shù)控平旋盤與數(shù)控機床的聯(lián)合應用，一方面節(jié)約了刀具成本，另一方面拓寬了其加工范圍。探討鏜銑床和數(shù)控平旋盤的聯(lián)合應用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文首先對平旋盤與測頭進行概述，其次分析平旋盤加工方案工裝及工藝設計，以希望通過本文的研究對于大口徑閥體的加工有所裨益。

關鍵詞：平旋盤;大口徑閥體;加工制作

0 前言

伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油化工、建筑行業(yè)等行業(yè)對閥門的要求越來越高。在這種背景下，對于閥門的制作和加工有了更加嚴格的要求，設計生產(chǎn)制造過程中，要更加關注閥門的安全性和可靠性[1]。數(shù)控鏜銑床在閥門加工中應用較為普遍。傳統(tǒng)的數(shù)控機床已經(jīng)滿足更高的加工要求。要成就一個國家制造業(yè)的現(xiàn)代化，數(shù)控技術裝備是關鍵。只有提高數(shù)控技術裝備，才能促進國家綜合國力的提升?；诖?，世界上許多發(fā)達國家都十分重視數(shù)控技術。數(shù)控平旋盤技術的應用，可加工復雜的零件，具有十分重要的應用意義。數(shù)控平旋盤與數(shù)控機床的聯(lián)合應用，一方面節(jié)約了刀具成本，另一方面拓寬了其加工范圍[2]。探討鏜銑床和數(shù)控平旋盤的聯(lián)合應用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文首先對平旋盤與測頭進行概述，其次分析平旋盤加工方案工裝及工藝設計，以希望通過本文的研究對于大口徑閥體的加工有所裨益。

1 平旋盤與測頭概述

所謂的平旋盤，專業(yè)名稱為U軸刀具。在數(shù)控機床的坐標系中，不僅有我們通常所說的X軸、Y軸、Z軸，也有U軸。平旋盤，就是U軸上的刀具。

1.1 數(shù)控機床坐標系

所謂的數(shù)控機床坐標系，是一種幾何坐標系。借助坐標系，可確定在機床中工件的位置，從而有效的確定工件的運動軌跡。根據(jù)兩者之間的關系，得到所需要的數(shù)據(jù)。數(shù)控機床的坐標系根據(jù)右手直角笛卡爾定則來確定，在全世界范圍內(nèi)都是通用的[3]。

1.2 平旋盤簡介

在數(shù)控機床的眾多組成部件中，平旋盤是其中一個重要的附件。在主軸提供的動力下，可實現(xiàn)盤體的轉(zhuǎn)動。在伺服電機控制的作用下，可以實現(xiàn)滑塊的進給。在U軸驅(qū)動器的作用下，工件可以沿著U軸變徑移動。利用平旋盤，可以加工復雜的零件，也可以實現(xiàn)溝糟的車鏜加工。

在眾多的高精度機床附件制造商中，意大利的丹德瑞是較為出名的廠家之一，其數(shù)控平旋盤主要有TA-CENTER， TA-TRONIC， U-TRONIC， U-COMAX 等系列。在能源、汽車、土木、核能等行業(yè)中有著廣泛的應用[4]。

1.3數(shù)控平旋盤的特點及優(yōu)勢

數(shù)控平旋盤應用之后，能夠?qū)崿F(xiàn)車削外圓、切槽等功能，具體來說其特點和功能主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）全部自動化操作。加工時，工件根據(jù)設定的數(shù)據(jù)實現(xiàn)變徑，可車鏜加工復雜工件的回轉(zhuǎn)面和溝糟。

（2）節(jié)省成本。比較來說，平旋盤可以實現(xiàn)車鏜刀的功能，因此不需要額外的采購車鏜刀，這樣以來就節(jié)省了較大的成本。

（3）提高工作效率。與使用車鏜刀相比，使用平旋盤之后，不需要額外的進行換刀，這樣節(jié)約了時間，提高了工作效率。

綜合來看，平旋盤的使用，既擴大了數(shù)控機床的加工范圍，又降低了成本，提高了工作效率，具有一舉多得的功能。

1.4 數(shù)控測頭概述

當數(shù)控機床觸碰到工件時，數(shù)控測頭就會觸發(fā)動作，產(chǎn)生信號。在這種情況下，就可以收集重復、準確的幾何數(shù)據(jù)。后期復核的過程中，可對相關的歷史數(shù)據(jù)進行追溯，最大程度的提高工件的一致性。

實際工作中，常采用RMP600測頭，這是由雷尼紹公司研發(fā)的，可適合不同的工況，具體體積小、精度高的優(yōu)點，采用此測頭，可提高工作效率，提高工件的加工質(zhì)量[5]。

2 平旋盤加工方案工裝及工藝設計

在大口徑閥門的制造加工過程中，一直存在的較為棘手的問題是如何加工和策略楔式閘閥閥體斜5°密封面。這些難點主要表現(xiàn)為以下幾個方面：首先，密封面要確保極小的表面粗糙度，同時也要求角度準確。一旦角度出現(xiàn)偏差，裝配過程中就無法保證密封面的吻合度。其次，因傾斜5°的要求，加工過程中不好控制和測量閥體檔寬。一旦超過規(guī)定的公差，容易出現(xiàn)閘板下陷或者“掉線”。后期采用其他方法進行修補，一方面增加了成本，另一方面影響了裝配質(zhì)量。

一般的數(shù)控車床，通常采用立式或者臥式兩種。工件加工時，主軸帶動工件選擇，而且要求主軸和工件的旋轉(zhuǎn)軸重合。因此，在這種情況下，每次只能加工工件的一頭。當需要加工的工件較為復雜時，需要專門的工裝夾具。采用這種加工方式，加工效率比較低。當數(shù)控鏜銑床上裝配平旋盤之后，車削功能可由平旋盤實現(xiàn)。平旋盤的旋轉(zhuǎn)軸可在機床主軸的XY平面內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，于是可以加工較為復雜的工件。當工件需要多個軸類部位進行加工時，可多次自由旋轉(zhuǎn)，避免因裝夾造成的誤差，提高了加工效率和加工質(zhì)量。

粗加工過程中，閥體平躺，可一次性實現(xiàn)法蘭、通道兩頭、堆焊槽的加工。采用V型定位的方式不能加工中法蘭。采用兩通道外圓定位，可實現(xiàn)中法蘭的加工。

加工過程中，數(shù)控鏜銑床采用WH130Q（昆明道斯生產(chǎn)）和數(shù)控平旋盤UT 5-630S（丹德瑞生產(chǎn)），測頭選用雷尼紹 RMP600。

WH130Q的工作臺是長方形，可實現(xiàn)360°自由轉(zhuǎn)動。邊間間隔90°。工作臺旋轉(zhuǎn)至B0時，法蘭中心線和Z軸兩者之間呈平行關系。工作臺旋轉(zhuǎn)至B90和B-90時，通道孔的中心線與機床 Z 軸平之間呈平行關系。

3 結(jié)語

伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油化工、建筑行業(yè)等行業(yè)對閥門的要求越來越高。在這種背景下，對于閥門的制作和加工有了更加嚴格的要求，設計生產(chǎn)制造過程中，要更加關注閥門的安全性和可靠性。數(shù)控鏜銑床在閥門加工中應用較為普遍。傳統(tǒng)的數(shù)控機床已經(jīng)滿足更高的加工要求。數(shù)控平旋盤與數(shù)控機床的聯(lián)合應用，一方面節(jié)約了刀具成本，另一方面拓寬了其加工范圍。探討鏜銑床和數(shù)控平旋盤的聯(lián)合應用，具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文首先對平旋盤與測頭進行概述，其次分析平旋盤加工方案工裝及工藝設計，以希望通過本文的研究對于大口徑閥體的加工有所裨益。

參考文獻

[1]我國閥門技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[EB/OL].http：//www.hgvalve.com/news/ndustry/20100614369.html，2010-6.

[2]孫哲，何兆斌. 數(shù)控平旋盤進給機構的結(jié)構分析[J]. 科技傳播.2013，2：167-168.

[3]吳光李.平旋盤在大口徑閥體加工中的應用研究[D].蘭州理工大學，2016.

[4]徐敏，羅宏，王永.機床功能部件數(shù)控--平旋盤[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010，23（3）：178-179.

[5]高軍.在鏜削過程中改變切削直徑--英國伊瓷（ITS）數(shù)控徑向進給系列鏜頭[J]. 現(xiàn)代制造，2004，05：40-41.

[6]英國雷尼紹北京辦事處.雷尼紹測頭在數(shù)控機床上應用[J].新技術新工藝，2003，2：12-13