專利名稱：筒體斜插管孔空間曲面開孔數(shù)控切割方法
技術領域：
本發(fā)明屬筒體管道相貫面的切割與焊接方法技術領域。
背景技術：
如今，在化工、石油工業(yè)中，筒體連接結構越來越多，尤其是大直徑筒體一般壁厚較厚，接管較多，位置制造精度要求高，主管上的斜橢圓孔開的好壞將直接影響下道工序的打磨、組裝、焊接難度，也直接影響整臺設備的制作工期。傳統(tǒng)的碳鋼壓力容器制造過程中，如遇有筒體開孔，方法一般有三種一種方法是放樣筒體上劃線，人工火焰切割，打磨，不符合的地方再在組對過程中修磨、調整；另一種方法也是首先放樣和劃線，再用人工火焰切割，但不切割到尺寸留有一定的加工余量，再上鏜銑床或其它機加工床上進行加工到圖樣要求的尺寸或不需火焰預切割直接使用鏜銑床加工；還有一種方法就是放樣和劃線后做工裝、改裝仿形火焰切割機切割。
針對筒體開孔的實際情況，第一種方法是不可取，因為有的筒體較厚，切割角度無法掌握，最厚地方可達到300mm以上，對火焰切割的操作者要求是異?？量?，一是切割速度要穩(wěn)定，二是割嘴角度要穩(wěn)定控制在切割角度的±0.1°范圍內，一般說人工不能夠實現(xiàn)，如劃線后，使用人工火焰切割，不需斜割，只要直割通就行，這基本還可以操作，但是切割質量無法保證，因為他只需切割一定的厚度，剩下的余量用氣割修理后進行打磨或機械床加工，或者不需火焰預切割直接使用鏜銑加工，這也是能實現(xiàn)的，但關鍵是這樣的加工將是一個漫長的過程，這將嚴重影響設備制造工期，且機械加工費用較高，所以這種方不能滿足生產(chǎn)要求；最后一種方法看似也是可以的，仿形切割機速度可調、定，角度也可以也可調，但是仿形切割機的改造、工裝的制作上難度較大、精度要求高。所以此種方法也是難以實現(xiàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有筒體切割技術存在的不足之處而體供一種切割速度穩(wěn)定，能確保切割質量，方便操作的筒體斜插管孔空間曲面開孔數(shù)控切割方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來實現(xiàn)的。
本發(fā)明將火焰鋼定切割機割炬設置在數(shù)控鏜銑床主軸上，采用數(shù)控鏜銑床上的編程控制切割機割炬，利用數(shù)控鏜銑床的進給、升降、行走對筒體與筒體的相貫面進行切割。
本發(fā)明的有益效果是對筒體與筒體的相貫線連接結構，尤其是對大直徑、大厚度筒體連接結構，具有切割精度準、工效高、便于組裝焊接、提高焊縫質量的顯著優(yōu)點。本發(fā)明切割進給或移動速度范圍寬大，穩(wěn)定，割嘴角度調整好后，數(shù)控鏜銑床主軸不做旋轉，就可以保證切割所需要的角度，切割的粗糙度和精度也可以保證。下面結合附圖及實施例進一步闡述本發(fā)明內容。


圖1為本發(fā)明45°斜插管的開孔切割、組對、焊接示意圖；圖2為本發(fā)明將筒體裝夾到鏜銑床工作臺裝夾位置示意圖；圖3為本發(fā)明切割機割炬切割筒體示意圖。
具體實施例方式實施例，在氣化爐制造過程中有幾大關鍵工序，第一大工序就是按45°斜插管的開孔切割、組對、焊接，如圖1所示，其中鍛件筒體材料為SA387鉻鉬撲耐熱鋼，直徑3800mm，壁厚200mm，斜插管2直徑2430mm，壁厚280mm、筒體和斜插管的軸線夾角為45±0.1°。主管上1的斜橢圓孔開的好壞將直接影響下道工序的打磨、組裝、焊接難度，也直接影響整臺設備的制作工期，來保證大鍛件的切割尺寸和精度要求，采用本發(fā)明火焰鋼定切割機，即在數(shù)控鏜銑床上改裝為數(shù)控火焰切割，將火焰鋼定切割機割炬設置在數(shù)控鏜銑床主軸上，利用機床的進給、升降、行走進行切割。
本發(fā)明能保證其切割厚度，且數(shù)控鏜銑床又保證切割行走的橢圓曲面線，完全能滿足各個斜插角度曲面線切割開孔的要求。本實施例為氣化爐大鍛件45°斜插管開孔切割，完全滿足切割尺寸和精度要求，實踐證明，管道相貫面采用火焰數(shù)控切割是比較成功的一種橢圓曲面線火焰切割方法。
本發(fā)明數(shù)控鏜銑床的精度高，進給或移動速度范圍寬大，可在4～2000mm/min范圍內調節(jié)，穩(wěn)定，割嘴角度調整好后，主軸不做旋轉，就可以保證切割所需要的角度，切割的粗糙度和精度也可以保證；數(shù)控鏜銑床的行程，X向是8米，Y向是4米，Z向是2米，由圖1看出可以滿足工件要求。本發(fā)明方法加工周期短，精度高，是對較厚筒節(jié)開孔或開孔精度要求高的一種好方法。
具體操作過程為，放樣對筒體和接管的內外相貫線進行放樣，放樣的點數(shù)密度不需太高，要有橢圓曲面線的極限位置和中間部分點即可；劃線將內外橢圓曲面線的放樣點和切割參考線在筒體上劃好，放樣和劃線的主要是為了定出切割位置和切割時的參考和檢測用；編程由于此相貫線較復雜，為三維空間曲線，機床上需三軸聯(lián)動，手工寫不出，所以必須借助第三方軟件，此軟件應能夠建立三維實體模型和生成數(shù)控加工程序，如UG、Pro/Engieer、MasterCAM。對MasterCAM，首先按照1∶1的比例建立此筒體和接管的實體模型，并設定坐標系，坐標零點，坐標系要和工件在機床上的位置相符，坐標零點最好設置在外相貫線的左右極限位置，坐標零點設在外相貫線的右極限位置，如圖2所示；其次選取銑刀加工，加工精度，讓軟件沿外相貫線生成刀具路徑；最后仿真程序，導出程序，并將程序使用電腦傳輸?shù)綌?shù)控鏜銑床上存儲。建議采用電腦傳輸，由于程序數(shù)據(jù)量大，如用手工輸入容易出錯；機床模擬為安全起見，程序存儲到機床后，現(xiàn)在機床上模擬和空走一遍，檢查進給軌跡有無異常；切割氣體準備由于此筒體較厚，切割線較長，氧氣和乙炔的使用量較大，所以切割前要備足氧氣和乙炔，并使用匯流排，保證氣體流量。選擇割炬和割嘴型號，將改裝好的割炬、支座固定到主軸上，接通氧乙氣管，保證管線長度；設定氧氣、乙炔氣壓力，氧氣為0.1～0.12MPa；乙炔氣為0.05～0.06MPa；筒體準備將筒體裝夾到鏜銑床工作臺，并找正工件，工件在鏜銑床上的位置應和三維實體造型的坐標系一致，根據(jù)鏜銑床結構，其裝夾位置如圖2所示。由于主筒體1為鉻鉬鋼，所以在切割前按照工藝對筒體預熱。圖2中，3為主軸立柱，4為主軸，5為X向軌道，6為割炬，7為工作零點，8為滾輪架，9為工作臺。復核程序在數(shù)控鏜銑床內設定工件零點，此零點必須和三維實體中的一致，如圖2和圖3所示，圖3中，1為主筒體，6為割炬，7為工作零點，然后空運行程序，割炬6進給軌跡和所劃線的符合情況應滿足要求。
預切割穿孔，由于筒體較厚，火焰不能直接穿孔，穿孔過程中的飛濺危險也較大，所以首先用數(shù)控鏜銑床鉆一個引割孔，此引割孔理論上應和筒體軸線成45度，但由于這種加工難度太大，可改為和軸線垂直的直孔，此孔要求盡量大，采用鉆的引孔直徑為50mm，切割時可以從此孔的邊緣將割嘴引入到切割線上，此引割孔要求鉆在右極限位置(工件零點)水平距內外切割線300mm以上的去除材料區(qū)，如圖2所示，因為這便于改動程序切割時將割嘴引入切割線上，剛開始切割，切割速度要漫，保證割穿、鐵水向筒體內順利吹出，為了避免未切割穿的現(xiàn)象，要選用較有經(jīng)驗的切割工，保證切割質量要求。
調整參數(shù)加入引弧程序，點燃火焰，從引弧孔引入，調整速度使切割效果達到較好值，調好后再切割一段，然后停止切割，觀察切割效果，氧氣、乙炔流量和壓力是否滿足要求，如不行再調整流量和壓力，試切割，直到滿足要求，然后記錄切割速度和割縫寬度。切割速度為50mm/min，氧氣壓力為0.1～0.12MPa，乙炔壓力為0.05～0.06MPa。
將記錄參數(shù)輸入程序，切割速度即為機床的主軸進給速度，割縫寬度即為銑刀的直徑，銑刀直徑加入后，在后面的切割過程中，機床會自動的將割炬向去除材料區(qū)偏移一個半徑，使切割出的工件尺寸符合要求。
切割按設定數(shù)據(jù)和已有程序切割，如圖2所示，切割過程中隨時檢查割縫的質量情況，與參考線的符合情況，如有異常，立即停下檢查。在切割過程中要有專人檢查和更換氧氣、乙炔。此過程切割時間約為5個小時。切割完成取下去除材料后，可以獲得非常光滑的切口，粗糙度也較好，完全符合工藝要求，后續(xù)工序也因其其精度高，一次組對可合格，為氣化爐斜插三通的組裝焊接打下了良好的基礎，提高了工效。
權利要求
1.筒體斜插管孔空間曲面開孔數(shù)控切割方法，本發(fā)明將火焰鋼定切割機割炬設置在數(shù)控鏜銑床主軸上，采用數(shù)控鏜銑床上的編程控制切割機割炬，利用數(shù)控鏜銑床的進給、升降、行走對筒體與筒體的相貫面進行切割。
全文摘要
筒體斜插管孔空間曲面開孔數(shù)控切割方法，本發(fā)明將火焰鋼定切割機割炬設置在數(shù)控鏜銑床主軸上，采用數(shù)控鏜銑床上的編程控制切割機割炬，利用數(shù)控鏜銑床的進給、升降、行走對筒體與筒體的相貫面進行切割，本發(fā)明對筒體與筒體的相貫連接結構，尤其是對大直徑、大厚度筒體連接結構，具有切割精準、工效高、便于組裝焊接、提高焊縫質量的顯著優(yōu)點。
文檔編號B23K7/10GK101066570SQ20071006588
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權日2007年5月18日
發(fā)明者謝梅生, 顧紹玨, 許英平 申請人:云南大為化工裝備制造有限公司