汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法
【專利摘要】汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法。本發(fā)明屬于光機電一體化領(lǐng)域，具體涉及汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法。本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)不能以同一種尺寸刀具對相同螺距、不同直徑及深度的汽缸進汽管口內(nèi)錐管螺紋加工的問題。本發(fā)明采用圓周等分逼近法設(shè)計機床主程序，通過對程序中輸入?yún)?shù)的修改，實現(xiàn)以同一種尺寸刀具對相同螺距、不同直徑及深度的汽輪機汽缸進汽管內(nèi)錐管螺紋的加工，提高加工效率。本發(fā)明方法用于汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工。
【專利說明】汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光機電一體化領(lǐng)域，具體涉及汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]某型汽輪機汽缸進汽管口內(nèi)錐管螺紋結(jié)構(gòu)與進汽管連接，組成“錐/錐”密封配合形式，要求具有良好的密封效果。汽缸材料為ZG0Crl3Ni4Mo，硬度260~320HB，螺紋規(guī)格為NPT8，螺紋深度62.5mm,螺紋精度及表面粗糙度要求高。傳統(tǒng)加工方法是車削或者采用專用絲錐，但汽輪機汽缸外形復(fù)雜，進汽管口位于中分面處兩側(cè)，無法在車床上裝夾，不適用于加工螺紋尺寸大、外形復(fù)雜的零件，同時機床加工方法存在不能以同一種尺寸刀具對相同螺距、不同直徑及深度的內(nèi)錐管螺紋的加工的問題，各種參數(shù)需要重新計算后編制主程序，降低了生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)不能以同一種尺寸刀具對相同螺距、不同直徑及深度的汽輪機汽缸進汽管口內(nèi)錐管螺紋加工的問題，而提供一種汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案:
[0005]一、在數(shù)控機床上采用錐度銑刀銑削螺紋底孔，并利用光塞規(guī)檢測底孔尺寸；
[0006]二、根據(jù)內(nèi)錐管螺紋的螺距、直徑及深度，采用圓周等分逼近法編制數(shù)控加工程序；設(shè)定螺紋參數(shù)=NPT螺紋基準平面的基準直徑(大徑)D、每英寸螺紋牙數(shù)η、螺紋深度、安全距離S、螺紋錐度、刀具有效齒數(shù)和步進角；
[0007]三、根據(jù)步驟二中的螺紋參數(shù)利用如下公式計算得到基準平面半徑、螺距、基準平面處底孔半徑、進退刀距離、銑削一圈螺紋程序段循環(huán)次數(shù)這些初步參數(shù):基準平面半徑=D/2、螺距P=25.4/n、基準平面處底孔半徑(小徑)=基準平面半徑一0.8X螺距、進退刀Z軸距離=螺距/2 (采用1/2圓弧切入和1/2圓弧切出時)、銑削一圈螺紋程序段循環(huán)次數(shù)=360/步進角一 I ；
[0008]四、根據(jù)步驟二和步驟三中得到的參數(shù)根據(jù)如下公式計算得到切入點Ni (i=l, 2，3……m-Ι)坐標:初始切入點Ntl半徑ra=基準平面半徑一螺紋深度X螺紋錐度/2、初始切入點Ntl對應(yīng)的底孔半徑=初始切入點半徑A — 0.8 X螺距、進刀點對應(yīng)的半徑=基準平面半徑一(螺紋深度+螺距)X螺紋錐度/2、進刀點對應(yīng)的底孔半徑=進刀點對應(yīng)的半徑一0.8X螺距、切入切出圓半徑Re=(初始切入點半徑A+初始切入點對應(yīng)的底孔半徑一安全距離S)/2、角度步距增量Θ=循環(huán)次數(shù)X步進角，初始值為O、切入點半徑r=初始切入點半徑A+螺距X螺紋錐度X角度步距增量Θ /360/2、切入點對應(yīng)的底孔半徑=切入點半徑r一0.8X螺距、 切入點Ni(i=l，2，3……m_l)坐標:X=切入點半徑rXC0S(角度步距增量θ) ;Y=切入點半徑rXSIN(角度步距增量θ) ;Z=螺距X角度步距增量Θ/360—螺紋深度、角度步距增量e加上一個步進角后進行重新賦值給角度步距增量0得到新的角度步距增量e ;計算得到進刀點M和起刀點O，NPT螺紋梳刀沿螺孔軸線快速進至孔底，刀具再由起刀點O進至進刀點M，然后刀具由進刀點圓弧插補進至初始切入點NO銑削至切入點 Ni(i=l，2，3……m-1)；
[0009]五、通過將切入點Ni (i=l, 2，3……m-1)作為新的初始切入點NO，按照步驟四方法計算得到下一個切入點Nj (j=2，3，4……m)坐標以及角度步距增量0 ;刀具以圓弧插補銑削一個步進角完成1/m個圓之后,到達下一個切入點Nj (j=2, 3，4......m)；
[0010]六、判斷:是否完成一個完整的360°銑削，若為否，則重復(fù)步驟四~步驟六，若為是，則計算切出圓半徑Rtl,刀具從切出圓圓弧切出退回起刀點0 ;
[0011]七、根據(jù)剩余螺紋長度=螺紋長度一螺距X刀具有效齒數(shù)計算剩余螺紋長度； [0012]八、判斷:剩余螺紋長度，若剩余螺紋長度>0則重復(fù)步驟三~步驟八過程，若剩余螺紋長度< 0則銑削完成，停止銑削，退刀；
[0013]其中，步進角通過將360°圓弧分成m等份，每一份所對應(yīng)的角度為一個步進角得到。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明采用圓周等分逼近法，通過對程序中輸入?yún)?shù)的修改，實現(xiàn)以同一種尺寸刀具對相同螺距、不同直徑及深度的汽輪機汽缸進汽管口內(nèi)錐管螺紋的加工，提高加工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為主程序流程圖；圖2為銑刀切入切出示意圖，圖中Rtl為螺紋大徑(螺紋牙底半徑)、R1為螺紋小徑(螺紋牙頂半徑)、Re為銑刀切入、切出圓半徑、最小的圓為銑刀、S為安全距離、M為進刀點、0進刀點；圖3為汽輪機汽缸管口大直徑內(nèi)錐管螺紋銑削加工示意圖1，圖中r為切入點半徑、0為進刀點，N為切入點(角標代表步驟四循環(huán)次數(shù)，Ntl為初始切入點)，6為角度步距增量；圖4為汽輪機汽缸管口大直徑內(nèi)錐管螺紋銑削加工示意圖2，圖中M為進刀點、N為切入點(角標代表步驟四循環(huán)次數(shù)，N0為初始切入點)，L表示內(nèi)錐管深度;。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:結(jié)合圖2~圖4具體說明實施方式中汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法，具體按照以下步驟進行:
[0018]一、在數(shù)控機床上采用錐度銑刀銑削螺紋底孔，并利用光塞規(guī)檢測底孔尺寸；
[0019]二、根據(jù)內(nèi)錐管螺紋的螺距、直徑及深度，采用圓周等分逼近法編制數(shù)控加工程序；設(shè)定螺紋參數(shù)=NPT螺紋基準平面的基準直徑(大徑)D、每英寸螺紋牙數(shù)n、螺紋深度、安全距離S、螺紋錐度、刀具有效齒數(shù)和步進角；
[0020]三、根據(jù)步驟二中的螺紋參數(shù)利用如下公式計算得到基準平面半徑、螺距、基準平面處底孔半徑、進退刀距離、銑削一圈螺紋程序段循環(huán)次數(shù)這些初步參數(shù):基準平面半徑=D/2、螺距P=25.4/n、基準平面處底孔半徑(小徑)=基準平面半徑一0.8X螺距、進退刀Z軸距離=螺距/2 (采用1/2圓弧切入和1/2圓弧切出時)、銑削一圈螺紋程序段循環(huán)次數(shù)=360/步進角一 I ；
[0021]四、根據(jù)步驟二和步驟三中得到的參數(shù)根據(jù)如下公式計算得到切入點Ni (i=l, 2，3……m-Ι)坐標:初始切入點Ntl半徑r(ι=基準平面半徑一螺紋深度X螺紋錐度/2、初始切入點Ntl對應(yīng)的底孔半徑=初始切入點半徑A — 0.8 X螺距、進刀點對應(yīng)的半徑=基準平面半徑一(螺紋深度+螺距)Χ螺紋錐度/2、進刀點對應(yīng)的底孔半徑=進刀點對應(yīng)的半徑一0.8 X螺距、切入切出圓半徑Re=(初始切入點半徑r#初始切入點對應(yīng)的底孔半徑一安全距離S)/2、角度步距增量Θ=循環(huán)次數(shù)X步進角，初始值為O、切入點半徑r=初始切入點半徑A+螺距X螺紋錐度X角度步距增量Θ /360/2、切入點對應(yīng)的底孔半徑=切入點半徑r一0.8X螺距、切入點Ni (i=l, 2，3……m_l)坐標-X二切入點半徑r X COS (角度步距增量θ) ;Y=切入點半徑rXSIN(角度步距增量θ) ;Z=螺距X角度步距增量Θ/360—螺紋深度、角度步距增量Θ加上一個步進角后進行重新賦值，得到新的角度步距增量Θ ;計算得到進刀點M和起刀點0，NPT螺紋梳刀沿螺孔軸線快速進至孔底，刀具再由起刀點O進至進刀點M，然后刀具由進刀點圓弧插補進至初始切入點Ntl銑削至切入點Ni (i=l, 2，3……m-Ι)(如圖2、圖4所示)；
[0022]五、通過將切入點Ni (i=l, 2，3……m-Ι)作為新的初始切入點NO，按照步驟四方法計算得到下一個切入點Nj (j=2，3，4……m)坐標以及角度步距增量Θ ;刀具以圓弧插補銑削一個步進角完成I/η個圓之后,到達下一個切入點Nj (j=2, 3，4......m)(如圖3所示)；
[0023]六、判斷:是否完成一個完整的360°銑削，若為否，則重復(fù)步驟四~步驟六，若為是，則計算切出圓半徑Rtl,刀具從切出圓圓弧切出退回起刀點O ;
[0024]七、根據(jù)剩余螺紋長度=螺紋長度一螺距X刀具有效齒數(shù)計算剩余螺紋長度；
[0025]八、判斷:剩余螺紋長度，若剩余螺紋長度>0則重復(fù)步驟三~步驟八過程，若剩余螺紋長度< O則銑削完成，停止銑削，退刀；
[0026]其中，步進角通過將360°圓弧分成m等份，每一份所對應(yīng)的角度為一個步進角得到。
[0027]【具體實施方式】二:本【具體實施方式】中汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法與【具體實施方式】一的不同之處在于銑刀刀桿使用避震刀桿，其余與【具體實施方式】一相同。
[0028]本實施方式提高螺紋的表面質(zhì)量。
[0029]【具體實施方式】三:本【具體實施方式】中汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法與【具體實施方式】一的不同之處在于采用1/2圓弧切入和1/2圓弧切出。其余與【具體實施方式】一相同。
[0030]本實施方式可保證螺紋的平滑過渡。
[0031]在加工汽輪機進汽管口 NPT8螺紋管時使用的主程序編程如下:
[0032]%_N_NPT8_THREAD_MPF
[0033];$PATH=/_N_WKS_DIR/_N_Y495_0I1_1Z_WPD
[0034]N0005MSG (〃螺紋銑刀加工NPT內(nèi)螺紋〃)
[0035]N0010G54G90G64G00G17
[0036]N0015M42S500F300M03
[0037]N0020T1D1Z100W0[0038];螺紋參數(shù)
[0039]N0025R01=218.441 ；R01為NPT螺紋基準平面的基準直徑(大徑)，可通過有關(guān)標準查詢(GB/T12716-2002)
[0040]N0030R02=8 ;每英寸螺紋牙數(shù)，查詢標準
[0041]N0035R03=66 ;螺紋深度，根據(jù)圖紙
[0042]N0040R04=3 ;安全距離(刀齒距底孔距離)，附圖a中S值
[0043]N0045R05=1/16 ;螺紋錐度，查詢標準
[0044]N0050R06=4 ;刀具有效齒數(shù)
[0045]N0055R07=22.5 ;步進角，單位(° )，即將一圈螺紋(360° /R07)等分
[0046];初步參數(shù)計算
[0047]N0060R10=R01/2 ;基準平面半徑
[0048]N0065R11=25.4/R02 ;螺距 P
[0049]N0070R12=R10-0.8*R11 ;基準平面處底孔半徑(小徑)
[0050]N0075R13=Rll/2 ;進退刀Z軸距離(采用1/2圓弧切入、1/2圓弧切出方式，故為1/2螺距)
[0051]N0080R14=360/R07-1 ;銑削一圈螺紋程序段(DDD — EEE段)循環(huán)次數(shù)
[0052]N0085G00X0Y0Z20
[0053];中間參數(shù)計算
[0054]N0090AAA:
[0055]N0095R20=R10-R03*R05/2 ;切入點 NO 半徑
[0056]N0100R21=R20-0.8*R11 ;切入點NO對應(yīng)的底孔半徑
[0057]N0105R22=R10- (R03+R13) *R05/2 ;進到點 M 對應(yīng)的半徑
[0058]N0110R23=R22-0.8*R11 ;進到點M對應(yīng)的底孔半徑
[0059]NO 115R24= (R20+R21-R04) /2 ;切入、切出圓半徑
[0060]N0120R31=0 ；N點對應(yīng)的角度(初始值為0)
[0061]N0125BBB:
[0062]N0130R32=R20+Rll*R31*R05/360/2 ；N 點半徑
[0063]N0135R33=R32-0.8*R11 ；N 點對應(yīng)的底孔半徑
[0064]N0140R34=R32*C0S (R31) ；N 點 X 坐標值
[0065]N0145R35=R32*SIN(R31) ;N 點 Y 坐標值
[0066]N0150R36=Rll*R31/360-R03 ；N 點 Z 坐標值
[0067]N0155R31=R31+R07 ;計算角度步距增量
[0068]N0160CCC:
[0069]NO 165G01X0Y0Z=-R03-R13 ;刀具直線進至起刀點 0
[0070]N0170G01G41X=R04-R23Y0 ;刀具直線進至進刀點 M
[0071]N0175G03X=R34Y=R35Z=R36CR=R24 ;圓弧進刀至切入點 N
[0072]N0180DDD:
[0073]N0185REPEATBBBCCCP=1 ;計算下一點 N 坐標
[0074]N0190G03X=R34Y=R35Z=R36CR=R32 ;銑削至 N 點[0075]N0195EEE:[0076]N0200REPEATDDDEEEP=R14 ;刀具運動一周銑削完η圈螺紋(η取決于刀片)
[0077]N0205R24= (R32+R33-R04) /2 ；計算切出圓半徑
[0078]N0210G03X=R04-R33Y0Z=R11+R13-R03CR=R24 ;刀具圓弧切出
[0079]N0215G01G40X0Y0 ;取消刀補，刀具直線退回至螺孔中心
[0080]N0220R03=R03-R11*R06 ;計算剩余螺紋長度
[0081]N0225IFR03>0G0T0BAAA ;判斷是否銑削完整個螺紋，如未完成，重新開始繼續(xù)銑削
[0082]N0230G00X0Y0Z20
[0083]N0235M05M02
[0084]注:上述N點指所有切入點(如N1、N2、N3……N16……)；N0點指初始切入點。
【權(quán)利要求】
1.汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法，其特征在于，所述方法按照以下步驟進行: 一、在數(shù)控機床上采用錐度銑刀銑削螺紋底孔，并利用光塞規(guī)檢測底孔尺寸得到螺紋參數(shù)； 二、設(shè)定螺紋參數(shù)=NPT螺紋基準平面的基準直徑D、每英寸螺紋牙數(shù)η、螺紋深度、安全距離S、螺紋錐度、刀具有效齒數(shù)；設(shè)定步進角； 三、根據(jù)步驟二中的螺紋參數(shù)計算如下初步參數(shù):基準平面半徑、螺距P、基準平面處底孔半徑、進退刀Z軸距離和銑削360°螺紋程序段循環(huán)次數(shù)； 四、根據(jù)步驟二和步驟三得到的參數(shù)計算得到:切入點Ni坐標、角度步距增量Θ、起刀點O和進到點M ;其中i=l，2，3……m-1 ；NPT螺紋梳刀沿螺孔軸線進至孔底，刀具再由起刀點O至進刀點M，然后刀具由進刀點M的圓弧插補進至切入點Ntl并洗削至切入點Ni ;其中i=l, 2，3......m-Ι ； 五、以切入點N作為初始切入點按照步驟四方法計算出下一個切入點Nj的坐標以及角度步距增量Θ ;刀具以圓弧插補銑削一個步進角完成Ι/m個圓之后，到達下一個切入點Nj;其中j=2，3,4……m; 六、判斷:是否完成一個完整的360°銑削，若為否，則重復(fù)步驟六~步驟八過程；若為是，則計算切出圓半徑Rtl,刀具從切出圓圓弧切出退回螺孔軸線； 七、計算剩余螺紋長度； 八、判斷:剩余螺紋長度，若剩余螺紋長度>0則重復(fù)步驟三~步驟八過程，若剩余螺紋長度< O則銑削完成，停止銑削，退刀； 其中，步進角通過將360°圓弧分成m等份，每一份所對應(yīng)的角度為一個步進角得到。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法其特征在于銑刀刀桿使用避震刀桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中汽輪機汽缸進汽管口大直徑內(nèi)錐管螺紋的加工方法其特征在于采用1/2圓弧切入和1/2圓弧切出。
【文檔編號】B23G1/32GK103658875SQ201310572503
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】于克, 王莉莉, 高楠楠, 駱占山, 賈春艷, 陳佩娟, 孫桂玲, 張俊成, 車利民, 朱建軍 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責任公司