專利名稱：厚壁接管相貫線加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接管的加工工藝，特別涉及一種厚壁接管相貫線加工工藝。
背景技術(shù)：
在一些大型管道焊接件中，常常有很多兩個筒體接管以正交或者有一定夾角相交而形成相貫線，相交而成的端面是一個封閉的空間曲面。目前接管相貫線加工的方法如主要包括人工氣割、鏜床加工、數(shù)控相貫線切割機，對于壁厚超過50mm的接管筒體，三種方法加工出來的相貫線都還需要后續(xù)處理才能很好的符合設(shè)計要求。后續(xù)處理一般靠人工打磨，但是效率及其低下，而且打磨出來的外形不能很好的達(dá)到與筒體開孔出弧面相吻合的 設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)采用人工打磨相貫線效率低下的不足，提供一種加工效率高、加工成本低、操作方便的厚壁接管相貫線加工工藝。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案一種厚壁接管相貫線加工工藝，所述的加工工藝包括以下步驟步驟一、接管三維造型,在計算機上利用UG (Unigraphics NX)軟件繪制出需要加工的接管三維相貫曲面圖；步驟二、接管加工方案，選擇加工方式、設(shè)置加工參數(shù)、進(jìn)行軌跡檢查、檢驗是否過切和干涉；若存在過切、干涉，則重新選擇加工方式、加工參數(shù)，直至不存在過切和干涉；若不存在過切、干涉，利用UG軟件生成描述加工過程的刀具路徑文件，然后后置處理器讀取刀具路徑文件并處理生成NC代碼(數(shù)控代碼)；步驟三、數(shù)控機床加工，CNC機床(計算機數(shù)字控制機床)采用數(shù)控落地鏜銑床，將NC代碼通過輸入裝置傳輸?shù)紺NC機床數(shù)控裝置，數(shù)控系統(tǒng)對NC代碼進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補，CNC機床按照NC代碼的要求，完成接管相貫線的加工；其中接管軸線以垂直于機床導(dǎo)軌、平行于主軸的方式固定在數(shù)控落地鏜銑床水平臺面；采用接管軸線與機床導(dǎo)軌相垂直、與機床主軸相平行的方式比采用接管軸線與機床導(dǎo)軌水平臺相平行放置的方式程序編制更簡單、加工效率更高；加工方式采用順銑的單向走刀路徑，從上往下走刀，從遠(yuǎn)點向近點走刀；因為結(jié)合到刀具剛性，這樣能讓刀具不會出現(xiàn)扎刀的現(xiàn)象，并且采用順銑的單向走刀路徑，比逆銑的方法刀具所受到的阻力更小，加工起來更容易；加工方式包括粗加工和精加工，粗加工的目的是為了使接管相貫曲面2上多余的毛坯去除(排粗)，精加工的目的是為了進(jìn)一步修整相貫面，從而獲得很好的加工表面；進(jìn)一步的，粗加工選用玉米銑刀，精加工選用圓弧端面銑刀、玉米銑刀和球頭銑刀中任一種銑刀；原因在與要加工的接管毛坯接管相貫線表面粗糙度較大(>Ra50)，相貫線又是一個三維曲面，曲面上的每個點的法線向量都不同，所以對刀具剛性、刃口都有要求；若使用普通端面銑刀不能很好的控制刀具的過切與干涉，而且這種加工方法是有刀具向接管內(nèi)殺刀的過程，所以最好考慮用圓弧端面刀具、玉米銑刀或球頭銑刀；加工完的接管相貫線表面粗糙度的滿足設(shè)計要求(<Ra25)，其中球頭銑刀加工效果最好，可以獲得更為光滑的表面，加工后的接管精度可以達(dá)到表面粗糙度Ra3. 2。優(yōu)選地，所述的加工方式中的粗加工參數(shù)的值分別設(shè)置為采用玉米統(tǒng)刀，刀具直徑80mm,走刀量約600mm/min,進(jìn)給量約14mm,刀具轉(zhuǎn)速<400r/mino優(yōu)選地，所述的加工方式中的精加工參數(shù)的值分別設(shè)置為采用圓弧端面統(tǒng)刀，刀具直徑160mm,走刀量約850mm/min,進(jìn)給量約14mm,刀具轉(zhuǎn)速 400-500r/min。 考慮到接管的直徑和厚度，如果選擇使用球頭銑刀，則需要Φ50πιπι以上的球頭銑刀，考慮成本和精度，需要經(jīng)過試驗最后選擇直徑160mm圓弧端面銑刀，同樣能達(dá)到設(shè)計要求。優(yōu)選地，所述的粗加工過程中添加輔助曲面參與加工。這樣在用大直徑刀具進(jìn)行表面粗加工時，將刀具不能進(jìn)人的加工區(qū)域剔除在外，減少加工曲面的計算量，獲得較短的刀具路徑，縮短刀具的空運動行程，提高加工效率。優(yōu)選地，所述的粗加工過程中，當(dāng)兩個筒體軸線相距e為O時，把相貫曲面劃分為幾個區(qū)域單獨加工，，即利用CNC機床數(shù)控系統(tǒng)的鏡像功能，只需生成相貫曲面對稱的其中一側(cè)區(qū)域自由曲面的NC代碼，就可以鏡像生成相貫曲面對稱另一側(cè)區(qū)域自由曲面的NC代碼，從而完成整個相貫線的加工。優(yōu)選地，所述的精加工過程中采用等高外形加工?？紤]到氣化爐接管相貫線外形，在UG軟件精加工造型過程中采用等高外形的加工方案，等高外形加工方法有助于在動態(tài)模擬刀具精加工過程中檢測刀具和相貫線匹配，起到相互修正的作用，這樣可以提高編程速度及減少接管加工時間并且能提高接管的加
工質(zhì)量。優(yōu)選地，所述的精加工過程可以根據(jù)精度要求采用兩次及以上的精加工。多次的精加工可以獲得更光滑的表面，滿足不同設(shè)計精度的要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明以UG為平臺，利用其內(nèi)嵌的UG加工基礎(chǔ)模塊，針對數(shù)控落地鏜銑床加工相貫線研究了一套能夠計算并自動獲得相貫線數(shù)控加工代碼的方法，通過刀具路徑等工藝參數(shù)和后置處理，最后生成NC代碼，供數(shù)控機床加工接管相貫線。使用這種方法加工厚壁接管相貫線效率高、操作方便，結(jié)果表明相貫線表面粗糙度達(dá)到Ral2. 5以下，相貫線外形能夠很好的符合設(shè)計要求。


圖I為本發(fā)明加工工藝流程圖。圖2為本發(fā)明實施例兩個不同直徑的接管以一定角度相交平面投影圖。圖3為本發(fā)明實施例接管相貫曲面圖。
圖4為本發(fā)明實施例2中直徑不同的接管和母體圓筒以一定角度相貫示意圖，且二者軸線距離e=0(其中左圖為正視圖、右圖為左視圖)。圖5為圖4中接管和母體圓筒相貫所形成的位于接管上的相貫曲面示意圖。
圖中標(biāo)記1、接管，2、母體圓筒，3、三維相貫曲面一，4、三維相貫曲面二。
具體實施例方式下面結(jié)合試驗例及具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實施例I如圖1、2、3，一種厚壁接管相貫線加工工藝，其中接管I與母體圓筒2以角度α斜交，并且兩個圓柱體軸線有一定距離e，兩該工藝包括以下步驟一、接管三維造型利用UG (Unigraphics NX)軟件繪制好接管I與母體圓筒2相貫的三維圖，然后把多余的部分裁剪掉，即得到所需的相貫曲面圖3。二、接管加工方案I)加工原理兩個相同或不同直徑的圓柱面以一定角度α相交,相交所形成相貫線為封閉的空間曲面，如附圖1，在笛卡爾坐標(biāo)系Γ Y' V中建立數(shù)學(xué)模型，接管中心為X' Y'的編程零點，O'零點為接管相貫線軸向方向最近到最遠(yuǎn)點的距離的一半作為零點，V方向沿接管軸線方向，V垂直于V軸并指向接管I同側(cè)，Y'軸由右手螺旋法則確定；坐標(biāo)系XYZ的圓心O在主視圖的投影與O'在主視圖的投影是重合的，點O與點O'相距為e，(當(dāng)e = O時為軸線正交，當(dāng)e > O時，軸線偏心)X軸指向圓筒軸向方向，Z軸垂直于圓筒軸線，Y軸由右手螺旋法則確定并且與V指向同一方向。加工過程中刀具在X' Y'平面內(nèi)作以r (r為接管半徑)為半徑的投影勻速圓周運動，為了方便編程，可以設(shè)定Γ Y'平面內(nèi)的運動為主運動；用控制Θ角度的變化來控制刀具的切削運動，當(dāng)?shù)都鈴摩?i點走到Θ 2點的時候，轉(zhuǎn)過θ 2- Θ i角度，在程序中通過數(shù)控機床變量控制導(dǎo)入上述數(shù)學(xué)表達(dá)式來控制刀具路徑中任一點Pn(X，y, Z)的精度。通過推導(dǎo)，接管相貫線3的方程為
權(quán)利要求
1.一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、接管三維造型，在計算機上利用UG (Unigraphics NX)軟件繪制出需要加工的接管三維相貫曲面圖； 步驟二、接管加工方案，選擇加工方式、設(shè)置加工參數(shù)、進(jìn)行軌跡檢查、檢驗過切和干涉、生成NC代碼(數(shù)控代碼)； 步驟三、數(shù)控機床加工，CNC機床(計算機數(shù)字控制機床)采用數(shù)控落地鏜銑床，CNC機床處理NC代碼，完成接管相貫線的加工；其中 接管軸線以垂直于機床導(dǎo)軌、平行于主軸的方式固定在數(shù)控落地鏜銑床水平臺面； 加工方式采用順銑的單向走刀路徑，從上往下走刀，從遠(yuǎn)點向近點走刀； 加工方式包括粗加工和精加工，粗加工選用玉米銑刀，精加工選用圓弧端面銑刀、玉米銑刀和球頭銑刀中任一種銑刀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，所述的加工方式中的粗加工參數(shù)的值分別設(shè)置為 采用玉米纟先刀，刀具直徑80mm,走刀量約600mm/min,進(jìn)給量約14mm,刀具轉(zhuǎn)速小于400r/mino
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，所述的加工方式中的精加工參數(shù)的值分別設(shè)置為 采用圓弧端面纟先刀，刀具直徑160mm,走刀量約850mm/min,進(jìn)給量約14mm,刀具轉(zhuǎn)速為400-500r/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，所述的粗加工過程中添加輔助曲面參與加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4任意一個所述的一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，所述的粗加工過程中，當(dāng)兩筒體軸線距離為O時，接管相貫曲面是對稱的，把相貫曲面劃分為幾個區(qū)域單獨加工，利用CNC機床數(shù)控系統(tǒng)的鏡像功能，生成相貫曲面對稱的其中一側(cè)區(qū)域自由曲面的NC代碼，鏡像生成相貫曲面對稱另一側(cè)區(qū)域自由曲面的NC代碼，從而完成整個相貫線的加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，所述的精加工過程中采用等高外形加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的一種厚壁接管相貫線加工工藝，其特征在于，所述的精加工過程可以根據(jù)精度要求采用兩次及以上的精加工。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種厚壁接管相貫線加工工藝，所述的工藝包括如下步驟接管三維造型、接管加工方案、數(shù)控機床加工；其中，接管軸線以垂直于機床導(dǎo)軌、平行于主軸的方式固定在數(shù)控落地鏜銑床水平臺面；加工方式采用順銑的單向走刀路徑，先后進(jìn)行相貫線的粗加工和精加工；粗加工選擇玉米銑刀，并且添加輔助曲面，若相貫面對稱還能分成幾個區(qū)域進(jìn)行鏡像加工；精加工選擇帶R銑刀、玉米銑刀和球頭銑刀中任一種銑刀，采用了等高外形法。使用這種方法在數(shù)控落地鏜銑床上加工厚壁接管相貫線效率較高、操作方便，結(jié)果表明相貫線表面粗糙度精度達(dá)到不低于Ra25，相貫線外形能夠很好的符合設(shè)計要求。
文檔編號B23C3/00GK102962501SQ201210429779
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者梁洪明, 李靜 申請人:四川藍(lán)星機械有限公司