本發(fā)明涉及一種管道加工工藝方法，該方法利用坡口專用機(jī)床通過數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床各軸的聯(lián)動(dòng)完成單V型管體坡口的加工。

背景技術(shù)：

目前，石油、化工、電力等行業(yè)中經(jīng)常有不同直徑規(guī)格的管體需要焊接，而焊接質(zhì)量的高低與管體坡口的加工質(zhì)量密切相關(guān)，其中單V型坡口，尤其是變角度單V型坡口的應(yīng)用越來越廣泛。在對(duì)管件焊接質(zhì)量要求較高的情況下，傳統(tǒng)的手動(dòng)氣割、靠模車削加工等方式存在加工效率低下、加工精度不足、成本較高、加工變角度坡口困難等問題，因此設(shè)計(jì)一種新的可提高坡口加工效率及精度，方便實(shí)現(xiàn)變（等）角度加工，提高加工成品率的工藝方法成為當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：發(fā)明提供一種坡口專用機(jī)床及基于該機(jī)床的單V型管體坡口加工方法，其目的是解決目前存在的加工效率低下、加工精度不足、成本較高、加工變角度坡口困難等問題，該方式可提高坡口加工效率及精度、方便實(shí)現(xiàn)變（等）角度坡口加工，且提高加工成品率。

技術(shù)方案：發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

坡口專用機(jī)床，其特征在于：該機(jī)床包括機(jī)床底座、工作臺(tái)、機(jī)床立柱和銑頭，機(jī)床立柱設(shè)置在機(jī)床底座上，銑頭活動(dòng)的與機(jī)床立柱連接，銑頭與工作臺(tái)的位置對(duì)應(yīng)。

在工作臺(tái)上還設(shè)置有卡盤。

機(jī)床立柱為能在機(jī)床底座上相對(duì)于工作臺(tái)做前后，即X向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，銑頭為能相對(duì)于機(jī)床立柱做上下即Z軸移動(dòng)和自身軸向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)為能以自己的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

機(jī)床立柱的底部連接X方向的絲杠，絲杠與X軸伺服電機(jī)連接驅(qū)動(dòng)，使用時(shí)通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)X方向移動(dòng)；銑頭通過豎向即Z向的絲杠設(shè)置在機(jī)床立柱上，Z向的絲杠連接Z軸伺服電機(jī)，使用時(shí)通過Z軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)Z向的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而完成銑頭的上下上下移。

銑頭通過銑頭滑板設(shè)置在Z向的絲杠上，銑頭滑板為三角形結(jié)構(gòu)，銑頭通過擺角轉(zhuǎn)軸活動(dòng)的設(shè)置在銑頭滑板的前端頂角位置，在銑頭滑板上還設(shè)置有B軸伺服電機(jī)，B軸伺服電機(jī)連接豎向絲杠，豎向絲杠上設(shè)置有能相對(duì)于豎向絲杠做上下移動(dòng)的絲母，絲母與豎向絲杠螺紋配合，絲母與導(dǎo)軌活動(dòng)連接，導(dǎo)軌的一端通過轉(zhuǎn)軸連接絲母，另一端套有滑塊，滑塊固定在擺角轉(zhuǎn)軸上，即導(dǎo)軌的一端能以絲母上的轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端能帶動(dòng)擺角轉(zhuǎn)軸軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)銑頭在銑頭滑板的前端頂角位置轉(zhuǎn)動(dòng)。

銑頭的底部與工作臺(tái)或卡盤對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有銑刀，銑刀為能通過銑頭內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接C軸伺服電機(jī)，使用時(shí)利用C軸伺服電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)工作臺(tái)上設(shè)置卡盤時(shí)，卡盤與工作臺(tái)聯(lián)動(dòng)。

基于上述的坡口專用機(jī)床所實(shí)施的單V型管體坡口加工方法，其特征在于：該方法步驟如下：

對(duì)裝夾在機(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)行端面銑削加工，該工步通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、C軸聯(lián)動(dòng)以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑刀對(duì)管端平面的加工；

對(duì)支管進(jìn)行相貫曲面銑削，該工步通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床Z、C軸聯(lián)動(dòng)以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑刀對(duì)管體相貫曲面的加工；

對(duì)管體進(jìn)行變（等）角度坡口銑削加工，該工步利用坡口銑削專用刀具，通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、Z、B 、C軸聯(lián)動(dòng)以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑刀對(duì)單V型管體坡口的加工；

對(duì)管體內(nèi)壁進(jìn)行車削加工，該工步首先進(jìn)行對(duì)刀，然后通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、C軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車刀對(duì)管體內(nèi)壁的加工。

對(duì)裝夾在機(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)行端面銑削加工，該工步將工件通過固定在工作臺(tái)上的卡盤裝夾，利用X軸伺服電機(jī)通過X方向的絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)床立柱沿X向移動(dòng)，利用C軸伺服電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)錐度銑刀通過銑頭內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過X、C聯(lián)動(dòng)完成此工步；

對(duì)支管進(jìn)行相貫曲面銑削，該工步將銑頭進(jìn)行擺角，使錐度銑刀水平， 通過B軸伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使絲母上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定在絲母上的導(dǎo)軌上下擺動(dòng)，從而最終使銑頭繞前端頂角位置的擺角轉(zhuǎn)軸，即前支撐進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；在Z軸伺服電機(jī)作用下，通過Z向絲杠機(jī)構(gòu)帶動(dòng)銑頭滑板沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)，銑頭滑板帶動(dòng)銑頭運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工件在C軸伺服電機(jī)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)；在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，再通過Z、C聯(lián)動(dòng)完成此工步；

對(duì)管體進(jìn)行變（等）角度坡口銑削加工，該工步通過B軸伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使銑頭擺動(dòng)，然后帶動(dòng)錐度銑刀擺動(dòng)，X軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)、B軸伺服電機(jī)、C軸伺服電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下動(dòng)作，帶動(dòng)機(jī)床各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四軸的聯(lián)動(dòng)完成坡口的加工；

對(duì)管體內(nèi)壁進(jìn)行車削加工，該工步將車刀通過刀架固定在銑頭上，在Z軸伺服電機(jī)作用下，通過Z向的絲杠機(jī)構(gòu)帶動(dòng)銑頭滑板沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工件在C軸伺服電機(jī)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)；在數(shù)控系統(tǒng)的控制在通過Z、C聯(lián)動(dòng)完成此工步。

所述的銑刀為管體坡口加工專用錐度銑刀，所述的車刀為車內(nèi)圓專用車刀；所述的工件夾具為三爪卡盤或四爪工作臺(tái)。

當(dāng)被加工工件管體直徑不足380mm時(shí)，三爪卡盤固定在工作臺(tái)上用于裝夾工件；當(dāng)被加工工件管體直徑大于380mm時(shí)，直接采用四爪工作臺(tái)裝夾工件。

優(yōu)點(diǎn)效果：本發(fā)明提供一種坡口專用機(jī)床及基于該機(jī)床的單V型管體坡口加工方法，其創(chuàng)造性的利用坡口專用機(jī)床，在強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)及專用刀具的支撐下，提出了一種新的單V型管體坡口加工工藝方法，該方法可通過對(duì)工件的一次裝夾完成銑端面、銑相貫曲面、銑變（等）角度坡口、車內(nèi)壁等一系列工步，使管體毛坯迅速變?yōu)楹细竦漠a(chǎn)品。該工藝方法克服了目前單V型坡口加工存在的眾多問題及困難，是傳統(tǒng)銑削加工與焊接領(lǐng)域的一次創(chuàng)新性結(jié)合，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的工藝方法可操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度高，對(duì)相關(guān)行業(yè)具有啟迪作用。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的管體裝夾及端面銑削示意圖；

圖2是本發(fā)明的管體相貫曲面銑削示意圖；

圖3是本發(fā)明的管體相貫曲面銑削完成后管體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的銑頭擺角結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的變（等）角度坡口銑削示意圖；

圖6是本發(fā)明的變（等）角度坡口銑削完成后管件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的車內(nèi)壁示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種坡口專用機(jī)床，該機(jī)床包括機(jī)床底座、工作臺(tái)003、機(jī)床立柱005和銑頭008，機(jī)床立柱005設(shè)置在機(jī)床底座上，銑頭008活動(dòng)的與機(jī)床立柱005連接，銑頭008與工作臺(tái)003的位置對(duì)應(yīng)。

在工作臺(tái)003上還設(shè)置有卡盤002。

機(jī)床立柱005為能在機(jī)床底座上相對(duì)于工作臺(tái)003做前后，即X向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，也就是說機(jī)床立柱005可以在圖1中X向（圖中的左右方向）上靠近和工作臺(tái)003。

銑頭008為能相對(duì)于機(jī)床立柱005做上下即Z軸移動(dòng)和自身軸向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)003為能以自己的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

機(jī)床立柱005的底部連接X方向的絲杠，絲杠與X軸伺服電機(jī)004連接驅(qū)動(dòng)，使用時(shí)通過伺服電機(jī)004驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)004X方向移動(dòng)；銑頭008通過豎向即Z向的絲杠設(shè)置在機(jī)床立柱005上，Z向的絲杠連接Z軸伺服電機(jī)010，使用時(shí)通過Z軸伺服電機(jī)010驅(qū)動(dòng)Z向的絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而完成銑頭008的上下上下移。

銑頭008通過銑頭滑板011設(shè)置在Z向的絲杠上，銑頭滑板011為三角形結(jié)構(gòu)，銑頭008通過擺角轉(zhuǎn)軸806活動(dòng)的設(shè)置在銑頭滑板011的前端頂角位置，在銑頭滑板011上還設(shè)置有B軸伺服電機(jī)801，B軸伺服電機(jī)801連接豎向絲杠802，豎向絲杠802上設(shè)置有能相對(duì)于豎向絲杠802做上下移動(dòng)的絲母803，絲母803與豎向絲杠802螺紋配合，絲母803與導(dǎo)軌804活動(dòng)連接，導(dǎo)軌804的一端通過轉(zhuǎn)軸連接絲母803，另一端套有滑塊805，滑塊805固定在擺角轉(zhuǎn)軸806上，即導(dǎo)軌804的一端能以絲母803上的轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端能帶動(dòng)擺角轉(zhuǎn)軸806軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)銑頭008在銑頭滑板011的前端頂角位置轉(zhuǎn)動(dòng)。

銑頭008的底部與工作臺(tái)003或卡盤002對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有銑刀007，銑刀007為能通過銑頭008內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)009帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)003通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接C軸伺服電機(jī)006，使用時(shí)利用C軸伺服電機(jī)006通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)003轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)工作臺(tái)003上設(shè)置卡盤002時(shí)，卡盤002與工作臺(tái)003聯(lián)動(dòng)。

單V型管體坡口加工方法，其特征在于：該方法步驟如下：

對(duì)裝夾在機(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)行端面銑削加工，該工步通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、C軸聯(lián)動(dòng)以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑刀對(duì)管端平面的加工；

對(duì)支管進(jìn)行相貫曲面銑削，該工步通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床Z、C軸聯(lián)動(dòng)以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑刀對(duì)管體相貫曲面的加工；

對(duì)管體進(jìn)行變（等）角度坡口銑削加工，該工步利用坡口銑削專用刀具，通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、Z、B 、C軸聯(lián)動(dòng)以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑刀對(duì)單V型管體坡口的加工；

對(duì)管體內(nèi)壁進(jìn)行車削加工，該工步首先進(jìn)行對(duì)刀，然后通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、C軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車刀對(duì)管體內(nèi)壁的加工；

所述的銑刀為管體坡口加工專用錐度銑刀，所述的車刀為車內(nèi)圓專用車刀。

所述的工件夾具為三爪卡盤或四爪工作臺(tái)。當(dāng)被加工工件管體直徑不足380mm時(shí)，三爪卡盤固定在工作臺(tái)上用于裝夾工件；當(dāng)被加工工件管體直徑大于380mm時(shí)，直接采用四爪工作臺(tái)裝夾工件。

所述的機(jī)床X、Z軸動(dòng)作是通過伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

所述的機(jī)床B軸動(dòng)作是通過伺服電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過固定在絲螺上的導(dǎo)軌與固定在銑頭轉(zhuǎn)軸上的滑塊配合實(shí)現(xiàn)。

所述的機(jī)床 C軸動(dòng)作是通過伺服電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)齒輪副轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

對(duì)裝夾在機(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)行端面銑削加工，如圖1所示，該工步將工件001通過固定在工作臺(tái)003上的卡盤002裝夾，利用X軸伺服電機(jī)004通過X方向的絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)床立柱005沿X向移動(dòng)，利用C軸伺服電機(jī)006通過齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)003轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)工件001轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)錐度銑刀007通過銑頭008內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)009帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過X、C聯(lián)動(dòng)完成此工步。

對(duì)支管進(jìn)行相貫曲面銑削，如圖2、4所示，該工步將銑頭008進(jìn)行擺角，使錐度銑刀007水平。其中銑頭擺角如圖4所示，B軸伺服電機(jī)801帶動(dòng)絲杠802旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使絲母803上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定在絲母上的導(dǎo)軌804上下擺動(dòng)，與導(dǎo)軌804配合的滑塊805固定在銑頭008的擺角轉(zhuǎn)軸806上，從而最終使銑頭008繞前端頂角位置的擺角轉(zhuǎn)軸806，即前支撐進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。由圖2所示，在Z軸伺服電機(jī)010作用下，通過絲杠機(jī)構(gòu)帶動(dòng)銑頭滑板011沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)，銑頭滑板011帶動(dòng)銑頭008運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工件在C軸伺服電機(jī)006作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，再通過Z、C聯(lián)動(dòng)完成此工步.。管體相貫曲面銑削完成后管體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

對(duì)管體進(jìn)行變（等）角度坡口銑削加工,如圖5所示，該工步通過B軸伺服電機(jī)801通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使銑頭008擺動(dòng)，然后帶動(dòng)錐度銑刀007擺動(dòng)。X軸伺服電機(jī)004、Z軸伺服電機(jī)010、B軸伺服電機(jī)801、C軸伺服電機(jī)006在數(shù)控系統(tǒng)的控制下動(dòng)作，帶動(dòng)機(jī)床各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)四軸的聯(lián)動(dòng)完成坡口的加工。坡口銑削完成后管件結(jié)構(gòu)如圖6所示。

對(duì)管體內(nèi)壁進(jìn)行車削加工，如圖7所示，該工步將車刀012通過刀架013固定在銑頭008上，在Z軸伺服電機(jī)010作用下，通過Z向的絲杠機(jī)構(gòu)帶動(dòng)銑頭滑板011沿Z方向上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)工件在C軸伺服電機(jī)006作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。在數(shù)控系統(tǒng)的控制在通過Z、C聯(lián)動(dòng)完成此工步。