本發明涉及一種管道加工工藝方法，尤其是一種雙V型管體坡口加工工藝方法，具體的說是利用坡口專用機床通過數控系統及機床各軸的聯動下進行不同刀具的更換，完成雙V型管體坡口的加工。

背景技術：

目前隨著焊接行業的發展，管體坡口的應用越來越廣泛，而焊接質量的高低與管體坡口的加工質量密切相關，所以對當前管體坡口加工的效率及精度提出了越來越高的要求。特別是在愈發注重生產成本的今天，焊接中焊料的使用量對焊接成本具有較大影響。因此，在當前情況下，雙V型管體坡口由于其結構的特殊性，使其在使用時不僅可以滿足焊接要求，而且可以大大減少焊料的填充量，因此雙V型管體坡口的應用變的越來越廣泛。但也是由于其結構的特殊性導致傳統的靠模車削等加工等方式存在加工困難、加工效率低下、加工成本高昂、難以達到使用要求的難題等問題，因此設計一種新的可提高坡口加工效率及精度，方便實現變（等）角度加工，提高加工成品率的工藝方法成為當務之急。

技術實現要素：

發明目的：發明提供一種雙V型管體坡口加工機床及加工工藝方法，其目的是解決以往所存在的加工困難、加工效率低下、加工成本高昂、加工變角度坡口困難等問題，其可提高坡口加工效率及精度，方便實現變（等）角度坡口加工，提高加工成品率。

技術方案：發明是通過以下技術方案實現的：

雙V型管體坡口加工機床，其特征在于：該機床包括機床底座、工作臺、機床立柱和銑頭，機床立柱設置在機床底座上，銑頭活動的與機床立柱連接，銑頭與工作臺的位置對應。

在工作臺上還設置有卡盤。

機床立柱為能在機床底座上相對于工作臺做前后，即X向移動的結構，銑頭為能相對于機床立柱做上下即Z軸移動和自身軸向旋轉的結構，工作臺為能以自己的軸心轉動的結構。

機床立柱的底部連接X方向的絲杠，絲杠與X軸伺服電機連接驅動，使用時通過伺服電機驅動絲杠旋轉進而驅動伺服電機X方向移動；銑頭通過豎向即Z向的絲杠設置在機床立柱上，Z向的絲杠連接Z軸伺服電機，使用時通過Z軸伺服電機驅動Z向的絲杠轉動進而完成銑頭的上下上下移。

銑頭通過銑頭滑板設置在Z向的絲杠上，銑頭滑板為三角形結構，銑頭通過擺角轉軸活動的設置在銑頭滑板的前端頂角位置，在銑頭滑板上還設置有B軸伺服電機，B軸伺服電機連接豎向絲杠，豎向絲杠上設置有能相對于豎向絲杠做上下移動的絲母，絲母與豎向絲杠螺紋配合，絲母與導軌活動連接，導軌的一端通過轉軸連接絲母，另一端套有滑塊，滑塊固定在擺角轉軸上，即導軌的一端能以絲母上的轉軸為軸轉動，另一端能帶動擺角轉軸軸向轉動，進而帶動銑頭在銑頭滑板的前端頂角位置轉動。

銑頭的底部與工作臺或卡盤對應的位置設置有銑刀，銑刀為能通過銑頭內部的傳動機構在三相異步電機帶動下轉動的機構，工作臺通過齒輪傳動機構連接C軸伺服電機，使用時利用C軸伺服電機通過齒輪傳動驅動工作臺轉動，當工作臺上設置卡盤時，卡盤與工作臺聯動。

所述的銑刀為兩把管體坡口加工專用錐度銑刀，其中一把為刀具有效切削厚度是30mm、錐度角為30°的厚壁錐度銑刀，另一把為刀具有效切削厚度為8mm、錐度角為38°的薄壁錐度銑刀，所述的車刀為車內圓專用車刀。

利用上述的雙V型管體坡口加工機床所實施的雙V型管體坡口加工工藝方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

對裝夾在機床上的管體毛坯件進行端面銑削加工，該工步通過機床數控系統，控制機床X、C軸聯動以及機床主軸轉動實現銑刀對管端平面的加工；

對支管進行相貫曲面銑削，該工步通過機床數控系統，控制機床Z、C軸聯動以及機床主軸轉動實現銑刀對管體相貫曲面的加工；

對管體進行變（等）角度坡口銑削加工，該工步利用兩把規格不同的坡口銑削專用刀具，通過機床數控系統，控制機床X、Z、B 、C軸聯動以及機床主軸轉動實現銑刀對雙V型管體坡口的加工；

對管體內壁進行車削加工，該工步首先進行對刀，然后通過機床數控系統，控制機床X、C軸聯動實現車刀對管體內壁的加工。

對裝夾在機床上的管體毛坯件進行端面銑削加工，該工步將工件通過固定在工作臺上的三爪卡盤裝夾，利用X軸伺服電機通過X向的絲杠驅動機床立柱沿X向移動，利用C軸伺服電機通過齒輪傳動驅動工作臺轉動，進而帶動工件轉動，同時厚壁錐度銑刀通過銑頭內部的傳動機構在三相異步電機帶動下轉動，在數控系統的控制下通過X、C聯動完成此工步；

對支管進行相貫曲面銑削，該工步將銑頭進行擺角，使厚壁錐度銑刀水平，B軸伺服電機帶動豎向絲杠旋轉，同時使絲母上下移動，進而帶動固定在絲母上的導軌上下移動，從而最終使銑頭繞前支撐，即擺角轉軸進行轉動；在Z軸伺服電機作用下，通過Z向的絲杠機構帶動銑頭滑板沿Z方向上下運動，銑頭滑板帶動銑頭運動，同時工件在C軸伺服電機作用下轉動，在數控系統的控制在通過Z、C聯動完成此工步；

對管體進行變（等）角度坡口銑削加工，該工步首先通過B軸伺服電機通過傳動機構使銑頭擺動，然后帶動厚壁錐度銑刀擺動；X軸伺服電機、Z軸伺服電機、B軸伺服電機、C軸伺服電機在數控系統的控制下動作，帶動機床各機構運動實現四軸的聯動完成外V坡口的加工，然后更換薄壁銑刀通過B軸伺服電機通過傳動機構使銑頭擺動，然后帶動薄壁錐度銑刀擺動；X軸伺服電機、Z軸伺服電機、B軸伺服電機、C軸伺服電機在數控系統的控制下動作，帶動機床各機構運動實現四軸的聯動完成內V坡口的加工；

對管體內壁進行車削加工，該工步將車刀通過刀架固定在銑頭上，在Z軸伺服電機作用下，通過Z向的絲杠機構帶動銑頭滑板沿Z方向上下運動，同時工件在C軸伺服電機作用下轉動，在數控系統的控制在通過Z、C聯動完成此工步。

所述的工件夾具為三爪卡盤及四爪工作臺，當被加工管體直徑≤380時，三爪卡盤固定在工作臺上用于裝夾工件；當被加工管體直徑＞380時，采用四爪工作臺裝夾工件；所述的機床X、Z軸動作是通過伺服電機帶動絲杠轉動實現；所述的機床B軸動作是通過伺服電機帶動B向絲杠轉動，然后通過固定在絲螺上的導軌與固定在銑頭轉軸上的滑塊配合實現；所述的機床C軸動作是通過伺服電機帶動一對齒輪副轉動實現。

優點效果：本發明創造性的利用坡口專用機床，在強大的數控系統及專用刀具的支撐下，提出了一種新的雙V型管體坡口加工工藝方法，該方法可通過對工件的一次裝夾及銑削刀具的更換完成銑端面、銑相貫曲面、銑變（等）角度坡口、車內壁等一系列工步，使管體毛坯迅速變為合格的產品。該工藝方法克服了目前雙V型坡口加工存在的眾多問題及困難，是傳統銑削加工與焊接領域的一次創新性結合，具有重要的實際應用價值。

本發明的工藝方法可操作性強，易于實現，自動化程度高，對相關行業具有啟迪作用。

附圖說明：

圖1是本發明的厚壁錐度銑刀及薄壁錐度銑刀結構示意圖；其中a為厚壁錐度銑刀，b為薄壁錐度銑刀；

圖2是本發明的管體裝夾及厚壁錐度銑刀銑削端面示意圖；

圖3是本發明的厚壁錐度銑刀銑削管體相貫曲面示意圖；

圖4是本發明的管體相貫曲面銑削完成后管體結構示意圖；

圖5是本發明的銑頭擺角結構示意圖；

圖6是本發明的厚壁錐度銑刀銑削變（等）角度外V坡口示意圖；

圖7是本發明的變（等）角度外V坡口銑削完成后管件結構示意圖；

圖8是本發明的薄壁錐度銑刀銑削變（等）角度內V坡口示意圖；

圖9是本發明的變（等）角度內V坡口銑削完成后管件結構示意圖；

圖10是本發明的車內壁示意圖。

具體實施方式：

本發明提供一種雙V型管體坡口加工機床，該機床包括機床底座、工作臺003、機床立柱005和銑頭008，機床立柱005設置在機床底座上，銑頭008活動的與機床立柱005連接，銑頭008與工作臺003的位置對應。

在工作臺003上還設置有卡盤002。

機床立柱005為能在機床底座上相對于工作臺003做前后，即X向移動的結構，銑頭008為能相對于機床立柱005做上下即Z軸移動和自身軸向旋轉的結構，工作臺003為能以自己的軸心轉動的結構。

機床立柱005的底部連接X方向的絲杠，絲杠與X軸伺服電機004連接驅動，使用時通過伺服電機004驅動絲杠旋轉進而驅動伺服電機004X方向移動；銑頭008通過豎向即Z向的絲杠設置在機床立柱005上，Z向的絲杠連接Z軸伺服電機010，使用時通過Z軸伺服電機010驅動Z向的絲杠轉動進而完成銑頭008的上下上下移。

銑頭008通過銑頭滑板011設置在Z向的絲杠上，銑頭滑板011為三角形結構，銑頭008通過擺角轉軸806活動的設置在銑頭滑板011的前端頂角位置，在銑頭滑板011上還設置有B軸伺服電機801，B軸伺服電機801連接豎向絲杠802，豎向絲杠802上設置有能相對于豎向絲杠802做上下移動的絲母803，絲母803與豎向絲杠802螺紋配合，絲母803與導軌804活動連接，導軌804的一端通過轉軸連接絲母803，另一端套有滑塊805，滑塊805固定在擺角轉軸806上，即導軌804的一端能以絲母803上的轉軸為軸轉動，另一端能帶動擺角轉軸806軸向轉動，進而帶動銑頭008在銑頭滑板011的前端頂角位置轉動。

銑頭008的底部與工作臺003或卡盤002對應的位置設置有銑刀007，銑刀007為能通過銑頭008內部的傳動機構在三相異步電機009帶動下轉動的機構，工作臺003通過齒輪傳動機構連接C軸伺服電機006，使用時利用C軸伺服電機006通過齒輪傳動驅動工作臺003轉動，當工作臺003上設置卡盤002時，卡盤002與工作臺003聯動。

所述的銑刀為兩把管體坡口加工專用錐度銑刀，其中一把為刀具有效切削厚度是30mm、錐度角為30°的厚壁錐度銑刀，用來完成管體端面、相貫曲面及雙V坡口中外V坡口的加工，另一把為刀具有效切削厚度為8mm、錐度角為38°的薄壁錐度銑刀，用來加工X向長度為15mm的內V坡口；所述的車刀為車內圓專用車刀。

所述的工件夾具為三爪卡盤及四爪工作臺，當被加工管體直徑≤380時，三爪卡盤固定在工作臺上用于裝夾工件；當被加工管體直徑＞380時，采用四爪工作臺裝夾工件；所述的機床X、Z軸動作是通過伺服電機帶動絲杠轉動實現；所述的機床B軸動作是通過伺服電機帶動B向絲杠轉動，然后通過固定在絲螺上的導軌與固定在銑頭轉軸上的滑塊配合實現；所述的機床C軸動作是通過伺服電機帶動一對齒輪副轉動實現。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明：

如圖1-6所示

一種基于坡口專用機床的雙V型管體坡口加工工藝方法：步驟如下：

對裝夾在機床上的管體毛坯件進行端面銑削加工，如圖2所示，該工步將工件001通過固定在工作臺003上的三爪卡盤002裝夾，利用X軸伺服電機004通過X向的絲杠驅動機床立柱005沿X向移動，利用C軸伺服電機006通過齒輪傳動驅動工作臺003轉動進而帶動工件001轉動，同時厚壁錐度銑刀007通過銑頭008內部的傳動機構在三相異步電機009帶動下轉動。在數控系統的控制下通過X、C聯動完成此工步。

對支管進行相貫曲面銑削，如圖3所示，該工步將銑頭008進行擺角，使厚壁錐度銑刀007水平。其中銑頭擺角如圖5所示，B軸伺服電機801帶動豎向絲杠802旋轉，同時使絲母803上下移動，進而帶動固定在絲母上的導軌804上下移動，與導軌804配合的滑塊805固定在銑頭008的擺角轉軸806上，從而最終使銑頭008繞前支撐進行轉動。由圖3所示，在Z軸伺服電機010作用下，通過Z向的絲杠機構帶動銑頭滑板011沿Z方向上下運動，銑頭滑板011帶動銑頭008運動，同時工件在C軸伺服電機006作用下轉動。在數控系統的控制在通過Z、C聯動完成此工步.。管體相貫曲面銑削完成后管體結構如圖4所示。

對管體進行變（等）角度坡口銑削加工,如圖6、8所示，該工步首先通過B軸伺服電機801通過傳動機構使銑頭008擺動，然后帶動厚壁錐度銑刀007擺動。X軸伺服電機004、Z軸伺服電機010、B軸伺服電機801、C軸伺服電機006在數控系統的控制下動作，帶動機床各機構運動實現四軸的聯動完成外V坡口的加工。坡口銑削完成后管件結構如圖7所示。然后更換薄壁銑刀014，通過B軸伺服電機801通過傳動機構使銑頭008擺動，然后帶動薄壁錐度銑刀014擺動。X軸伺服電機004、Z軸伺服電機010、B軸伺服電機801、C軸伺服電機006在數控系統的控制下動作，帶動機床各機構運動實現四軸的聯動完成內V坡口的加工。坡口銑削完成后管件結構如圖9所示。

對管體內壁進行車削加工，如圖10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010作用下，通過Z向的絲杠機構帶動銑頭滑板011沿Z方向上下運動，同時工件在C軸伺服電機006作用下轉動。在數控系統的控制在通過Z、C聯動完成此工步。