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用浮动分切刀盘加工焊管坡口

时间:2010-02-06来源:网络收集打印本文返回上一页

目前无缝钢管件焊接坡口的加工大多采用端面铣削或车削(只有大管径时才采用磨削)。加工时,刀具与工件之间相对转动,且回转中心距保持一定。从生产中发现,用这种方式加工的产品很难达到GB12459-89标准中规定的端面公差要求。问题的关键在于管件成型公差带范围远大于机加工坡口的公差带。例如,一管径为325mm的管件成型后的合格尺寸为mm,即在任一径向方向测量,只要外径在322~329mm范围内即为合格品。其焊接坡口尺寸要求如图1所示。

 

  图1

  从图1可见,管件端平面尺寸1.6±0.8mm是焊接工艺要求必须保证的尺寸,是以管件内壁为基准的,而管件的成型尺寸是以管件轴心线为基准,且机加工公差带远小于管件成型公差带。由于管件成型与机加工的尺寸基准不同,加之公差带差距较大,所以采用以回转中心为加工基准的定刀加工法不尽合理。

  1.固定刀盘加工管件坡口误差分析

  在理想状态下(管件壁厚、直径均无误差,刀具主轴径跳忽略不计)分析斜刀(角度刀)加工过程(见图2),将轴向定为X,径向定为Y,刀刃形成的直线方程为y=kx。在理想状态下,外径与斜刀的接触点在Y方向不变,在X方向则随进刀量的变化而变化,外径与内径端面应为正圆形,侧视应为一垂直线。但实际加工中,管件直径、管壁厚度均有误差。当y有增量Δy,x随刀刃则有一变量Δx,那么随着径向方向的变化,x也相应变化,即加工出的管件端面是一空间曲面。由于加工端面(1.6±0.8mm)的平刀与斜刀在刀盘上互成180°,调好位置后固定不变。当刀盘旋转时,若管径在y方向增加Δy,则斜刀切削量加大,端面平刀口变小(有时甚至为0),很难保证1.6±0.8mm尺寸的加工精度。

 

  1.斜刀 2.固定刀盘 3.平刀
图2

  2.浮动刀盘的结构设计

  为解决上述问题,我们将固定刀盘改为浮动刀盘,即将加工基准选在管件内壁,并使刀体随基准径向浮动,这样管件直径方向的误差就可消除,仅剩管壁厚度误差,此误差可由生产厂家保证。浮动刀盘的结构见图3。

 

  1.支撑滚轮 2.斜刀 3.限位螺钉 4.滑块 5.浮动刀盘6.弹簧 7.平刀
  图3

  斜刀及支撑滚轮装在一径向滑块上,滑块在刀盘上能径向自由滑动,在其下部加一弹簧力,使滚轮保持压紧管件内壁,从而起到以管件内壁为加工基准的作用。为防止浮动刀脱出刀盘,在斜刀上方加限位螺钉。加工时,刀盘转动,带动浮动刀体旋转,基准轮在弹簧力及离心力作用下,始终压向管件内壁且沿管件内壁滚动。斜刀切削管壁形成37.5°的坡口(由斜刀的角度确定)。在刀盘上与斜刀成180°的位置装一把平刀,调整好高度,切除管件端面锐角,形成端平面1.6±0.8mm,其尺寸通过调整平刀与斜刀的相对位置来保证。