本發(fā)明涉及一種開(kāi)孔裝置，尤其是涉及一種鍋筒開(kāi)孔裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電站鍋爐、工業(yè)鍋爐一般都有鍋筒，鍋筒上需要連接許多管子，這些管子的連接一般有焊接和脹接兩種方法。不管采用哪種方法連接，都需要在鍋筒上開(kāi)透孔。這些孔直徑一般為幾十毫米，孔的數(shù)量多，密度大，孔的位置精度要求高。目前鍋筒上開(kāi)透孔的工藝過(guò)程是：采用人工方式對(duì)鍋筒進(jìn)行劃線，在需要開(kāi)孔的位置劃出十字中心線，用圓規(guī)畫(huà)出需要開(kāi)孔的圓，并在圓周與十字中心線相交的位置打上洋沖；然后是在中心洋沖部位用鉆床先鉆小直徑的定位引導(dǎo)孔，再在定位引導(dǎo)孔的基礎(chǔ)上用鉆床進(jìn)行擴(kuò)孔鉆削，達(dá)到圖紙要求的孔徑。
現(xiàn)有工藝存在以下缺點(diǎn)：
1、人工劃線對(duì)人員的技術(shù)要求較高，容易出現(xiàn)差錯(cuò)。一般鍋筒的鉆孔數(shù)量在幾百到幾千個(gè)不等，大量的劃線工作量對(duì)操作人員耐心是一個(gè)考驗(yàn)。如果鉆孔位置出現(xiàn)差錯(cuò)，將對(duì)鍋爐質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，甚至可能需要報(bào)廢鍋筒，形成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
2、工作效率低下。在劃線完成后，需要專(zhuān)門(mén)的檢驗(yàn)人員對(duì)劃線情況進(jìn)行檢查，以確定開(kāi)孔位置符合圖紙要求。然后進(jìn)行定位引導(dǎo)孔的鉆削，再進(jìn)行擴(kuò)孔。在同一部位需要多次進(jìn)行操作。
3、誤差大。人工劃線的精度與操作人員的技術(shù)水平有較大的關(guān)聯(lián)，手工操作對(duì)位置的確認(rèn)完全憑感覺(jué)，視覺(jué)誤差可以達(dá)到0.5mm。加上鍋筒本身直徑的誤差。這些誤差將對(duì)管孔的定位產(chǎn)生影響。
4、需要大型設(shè)備進(jìn)行加工。由于鍋筒直徑大、長(zhǎng)度長(zhǎng)，一般鍋筒的重量是鍋爐部件中最重的單件。在劃線和鉆孔過(guò)程中需要對(duì)鍋筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變位，需要較大的裝備才能實(shí)現(xiàn)。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床逐步得到了應(yīng)用，在鍋筒制造過(guò)程中，也出現(xiàn)了幾種不同形式的數(shù)控鉆床，主要的工作機(jī)理是：用分度的夾具實(shí)現(xiàn)了鍋筒的周向定位，用導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)了軸向定位，用計(jì)算機(jī)控制定位代替了人工劃線，實(shí)現(xiàn)了智能化的鍋筒鉆孔。與完全手工操作比較，精度和工作效率均有不同程度的提高，為鍋爐制造自動(dòng)化提供了條件。但由于鉆頭切削作用力大，數(shù)控機(jī)床還操存在以下一些缺點(diǎn)：
1、分度夾具龐大。鍋筒重量和長(zhǎng)度均較大，數(shù)控技術(shù)需要靈活對(duì)鍋筒進(jìn)行分度操作和控制，需要龐大的機(jī)械才能實(shí)現(xiàn)鍋筒的靈活旋轉(zhuǎn)。
2、鉆削加工作用力大。鉆削加工需要鉆削機(jī)械對(duì)工件有一定的力才能實(shí)現(xiàn)鉆孔操作，所以對(duì)分度夾具的要求不光是在分度時(shí)能夠靈活并高精度地旋轉(zhuǎn)變位，在完成變位后的鉆削過(guò)程中又需要由足夠的剛度保持穩(wěn)定，這就更需要分度夾具較為龐大。
3、切削工效有待進(jìn)一步提高。鉆孔工效由鉆削動(dòng)力頭決定，在鉆孔效率上嚴(yán)格說(shuō)與手工操作沒(méi)有質(zhì)的提高。目前采取的有效措施是增加動(dòng)力頭的數(shù)量，在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上配置較多數(shù)量的切削動(dòng)力頭。
4、無(wú)法直接加工開(kāi)孔坡口。鉆削加工無(wú)法直接加工開(kāi)孔坡口，如果需要對(duì)鉆孔進(jìn)行坡口處理，需要更換鉆頭。
5、大直徑開(kāi)孔無(wú)法實(shí)現(xiàn)。切削動(dòng)力頭的功率限制了機(jī)器的開(kāi)孔直徑。超過(guò)一定直徑的孔無(wú)法提供數(shù)控機(jī)床來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)孔。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種加工效率高、開(kāi)孔精度高的鍋筒開(kāi)孔裝置及其應(yīng)用。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種鍋筒開(kāi)孔裝置，包括：
用于支撐或轉(zhuǎn)動(dòng)鍋筒的鍋筒滾輪架，
用于確定鍋筒開(kāi)孔位置的機(jī)器人，
與機(jī)器人連接并帶動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)的機(jī)器人滑臺(tái)，
與機(jī)器人頭端連接，對(duì)鍋筒開(kāi)孔的高壓水刀單元，
及，分別控制機(jī)器人滑臺(tái)、機(jī)器人及高壓水刀單元?jiǎng)幼鞯目刂破鳌?/p>
所述的機(jī)器人滑臺(tái)布置在鍋筒的左部、右部或者上部，所述的機(jī)器人滑動(dòng)連接 在機(jī)器人滑臺(tái)的上部或下部。
所述的鍋筒滾輪架為電動(dòng)滾輪架。
所述的高壓水刀單元為水刀切割機(jī)，該水刀切割機(jī)的噴射切割頭固定在機(jī)器人的前端。
所述的控制器同時(shí)與機(jī)器人及高壓水刀單元電連接，所述的控制器為可編程邏輯控制器。
一種鍋筒開(kāi)孔裝置的應(yīng)用，包括以下步驟：
步驟一、確認(rèn)初始零點(diǎn)位置：
被加工的鍋筒放置在鍋筒滾輪架上，首先進(jìn)行人工鍋筒四等分定位，以鍋筒的一端為基準(zhǔn)，以卷板前確定的鍋筒上中心線為零點(diǎn)，用重錘線和水平尺分別標(biāo)志水平中心線和垂直中心線，與圓周等分的四等分點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，誤差符合劃線規(guī)定的要求就可以確認(rèn)上中心線位置，操作機(jī)器人，對(duì)上中心線0點(diǎn)和90°點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)；
步驟二、確認(rèn)焊縫位置：
控制器控制機(jī)器人對(duì)鍋筒的每一節(jié)筒體的焊縫位置進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)控制器程序，將偏差進(jìn)行修正，保證焊縫兩側(cè)開(kāi)孔位置；
步驟三、確定鍋筒分度位置：
鍋筒圓周方向的開(kāi)孔，由機(jī)器人根據(jù)中心線和0點(diǎn)和90°點(diǎn)計(jì)算得出，并自我進(jìn)行調(diào)節(jié)確定開(kāi)孔位置；
步驟四、確定開(kāi)孔位置：
鍋筒軸向位置由控制器控制，控制器根據(jù)零點(diǎn)位置和確認(rèn)的焊縫位置計(jì)算并調(diào)節(jié)機(jī)器人滑臺(tái)，確定開(kāi)孔位置；
步驟五、開(kāi)孔切割：
機(jī)器人定位完成后，控制器控制開(kāi)啟高壓水刀單元實(shí)施開(kāi)孔切割。切割可以根據(jù)工件的厚度分別采用純水切割、加砂切割來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的切割。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
1、由于采用高壓水刀切割，裝置的受力非常小，可以大大減小裝置的剛度和尺寸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效切割加工。
2、開(kāi)孔位置精度高。由于機(jī)器人的控制可以預(yù)先采集鍋筒的不圓度和筒體的不直度，可以高精度地定位開(kāi)孔位置，避免由于筒體不圓度和不直度對(duì)開(kāi)孔位置造成誤差。
3、開(kāi)孔直徑不受限制。由于是直接切割，裝置是按照計(jì)算出的馬鞍形曲線進(jìn)行切割，不受刀具直徑、機(jī)器功率等限制，理論上能夠開(kāi)出任何尺寸的孔，并且可以一次成型，不需要更換刀具。
4、可以加工任意角度的直線形坡口。根據(jù)切割要求，需要切割直線形坡口的筒體，可以一次成型。
5、由于是冷加工，沒(méi)有加熱過(guò)程，筒體變形小；無(wú)熱應(yīng)力。
附圖說(shuō)明
圖1為鍋筒開(kāi)孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)所示：1、鍋筒，2、鍋筒滾輪架，3、機(jī)器人滑臺(tái)，4、機(jī)器人，5、高壓水刀單元，6、控制器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例
一種鍋筒開(kāi)孔裝置，如圖1所示，包括：用于支撐或轉(zhuǎn)動(dòng)鍋筒1的鍋筒滾輪架2，用于確定鍋筒1開(kāi)孔位置的機(jī)器人4，與機(jī)器人4連接并帶動(dòng)機(jī)器人4移動(dòng)的機(jī)器人滑臺(tái)3，與機(jī)器人4頭端連接，對(duì)鍋筒1開(kāi)孔的高壓水刀單元5，及分別控制機(jī)器人滑臺(tái)3、機(jī)器人4及高壓水刀單元5動(dòng)作的控制器6。控制器6同時(shí)與機(jī)器人4及高壓水刀單元5電連接，控制器6為可編程邏輯控制器。
其中，機(jī)器人滑臺(tái)3布置在鍋筒1的左部、右部或者上部，機(jī)器人4滑動(dòng)連接在機(jī)器人滑臺(tái)3的上部或下部。鍋筒滾輪架2為電動(dòng)滾輪架。高壓水刀單元5為水刀切割機(jī)，該水刀切割機(jī)的噴射切割頭固定在機(jī)器人4的前端。
上述鍋筒開(kāi)孔裝置的應(yīng)用，包括以下步驟：
步驟一、確認(rèn)初始零點(diǎn)位置：
被加工的鍋筒1放置在鍋筒滾輪架2上，首先進(jìn)行人工鍋筒1四等分定位，以鍋筒1的一端為基準(zhǔn)，以卷板前確定的鍋筒1上中心線為零點(diǎn)，用重錘線和水平尺分別標(biāo)志水平中心線和垂直中心線，與圓周等分的四等分點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，誤差符合劃線規(guī)定的要求就可以確認(rèn)上中心線位置，操作機(jī)器人4，對(duì)上中心線0點(diǎn)和90°點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)；
步驟二、確認(rèn)焊縫位置：
控制器6控制機(jī)器人4對(duì)鍋筒1的每一節(jié)筒體的焊縫位置進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)控制器程序，將偏差進(jìn)行修正，保證焊縫兩側(cè)開(kāi)孔位置；
步驟三、確定鍋筒分度位置：
鍋筒4圓周方向的開(kāi)孔，由機(jī)器人4根據(jù)中心線和0點(diǎn)和90°點(diǎn)計(jì)算得出，并自我進(jìn)行調(diào)節(jié)確定開(kāi)孔位置；
步驟四、確定開(kāi)孔位置：
鍋筒1軸向位置由控制器6控制，控制器6根據(jù)零點(diǎn)位置和確認(rèn)的焊縫位置計(jì)算并調(diào)節(jié)機(jī)器人滑臺(tái)3，確定開(kāi)孔位置；
步驟五、開(kāi)孔切割：
機(jī)器人4定位完成后，控制器6控制開(kāi)啟高壓水刀單元5實(shí)施開(kāi)孔切割。切割可以根據(jù)工件的厚度分別采用純水切割、加砂切割來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的切割。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。