本發(fā)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(jī)床通過數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床各軸的聯(lián)動下進(jìn)行不同刀具的更換，完成雙V型管體坡口的加工。

背景技術(shù)：

目前隨著焊接行業(yè)的發(fā)展，管體坡口的應(yīng)用越來越廣泛，而焊接質(zhì)量的高低與管體坡口的加工質(zhì)量密切相關(guān)，所以對當(dāng)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(fā)注重生產(chǎn)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(dāng)前情況下，雙V型管體坡口由于其結(jié)構(gòu)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(yīng)用變的越來越廣泛。但也是由于其結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致傳統(tǒng)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(dá)到使用要求的難題等問題，因此設(shè)計一種新的可提高坡口加工效率及精度，方便實現(xiàn)變（等）角度加工，提高加工成品率的工藝方法成為當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：發(fā)明提供一種雙V型管體坡口加工機(jī)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(xiàn)變（等）角度坡口加工，提高加工成品率。

技術(shù)方案：發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

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

在工作臺上還設(shè)置有卡盤。

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

機(jī)床立柱的底部連接X方向的絲杠，絲杠與X軸伺服電機(jī)連接驅(qū)動，使用時通過伺服電機(jī)驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動伺服電機(jī)X方向移動；銑頭通過豎向即Z向的絲杠設(shè)置在機(jī)床立柱上，Z向的絲杠連接Z軸伺服電機(jī)，使用時通過Z軸伺服電機(jī)驅(qū)動Z向的絲杠轉(zhuǎn)動進(jìn)而完成銑頭的上下上下移。

銑頭通過銑頭滑板設(shè)置在Z向的絲杠上，銑頭滑板為三角形結(jié)構(gòu)，銑頭通過擺角轉(zhuǎn)軸活動的設(shè)置在銑頭滑板的前端頂角位置，在銑頭滑板上還設(shè)置有B軸伺服電機(jī)，B軸伺服電機(jī)連接豎向絲杠，豎向絲杠上設(shè)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(dǎo)軌活動連接，導(dǎo)軌的一端通過轉(zhuǎn)軸連接絲母，另一端套有滑塊，滑塊固定在擺角轉(zhuǎn)軸上，即導(dǎo)軌的一端能以絲母上的轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動，另一端能帶動擺角轉(zhuǎn)軸軸向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動銑頭在銑頭滑板的前端頂角位置轉(zhuǎn)動。

銑頭的底部與工作臺或卡盤對應(yīng)的位置設(shè)置有銑刀，銑刀為能通過銑頭內(nèi)部的傳動機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)帶動下轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，工作臺通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接C軸伺服電機(jī)，使用時利用C軸伺服電機(jī)通過齒輪傳動驅(qū)動工作臺轉(zhuǎn)動，當(dāng)工作臺上設(shè)置卡盤時，卡盤與工作臺聯(lián)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(nèi)圓專用車刀。

利用上述的雙V型管體坡口加工機(jī)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(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)行端面銑削加工，該工步通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、C軸聯(lián)動以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動實現(xiàn)銑刀對管端平面的加工；

對支管進(jìn)行相貫曲面銑削，該工步通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床Z、C軸聯(lián)動以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動實現(xiàn)銑刀對管體相貫曲面的加工；

對管體進(jìn)行變（等）角度坡口銑削加工，該工步利用兩把規(guī)格不同的坡口銑削專用刀具，通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、Z、B 、C軸聯(lián)動以及機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動實現(xiàn)銑刀對雙V型管體坡口的加工；

對管體內(nèi)壁進(jìn)行車削加工，該工步首先進(jìn)行對刀，然后通過機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，控制機(jī)床X、C軸聯(lián)動實現(xiàn)車刀對管體內(nèi)壁的加工。

對裝夾在機(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)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(jī)通過X向的絲杠驅(qū)動機(jī)床立柱沿X向移動，利用C軸伺服電機(jī)通過齒輪傳動驅(qū)動工作臺轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動工件轉(zhuǎn)動，同時厚壁錐度銑刀通過銑頭內(nèi)部的傳動機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)帶動下轉(zhuǎn)動，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過X、C聯(lián)動完成此工步；

對支管進(jìn)行相貫曲面銑削，該工步將銑頭進(jìn)行擺角，使厚壁錐度銑刀水平，B軸伺服電機(jī)帶動豎向絲杠旋轉(zhuǎn)，同時使絲母上下移動，進(jìn)而帶動固定在絲母上的導(dǎo)軌上下移動，從而最終使銑頭繞前支撐，即擺角轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動；在Z軸伺服電機(jī)作用下，通過Z向的絲杠機(jī)構(gòu)帶動銑頭滑板沿Z方向上下運(yùn)動，銑頭滑板帶動銑頭運(yùn)動，同時工件在C軸伺服電機(jī)作用下轉(zhuǎn)動，在數(shù)控系統(tǒng)的控制在通過Z、C聯(lián)動完成此工步；

對管體進(jìn)行變（等）角度坡口銑削加工，該工步首先通過B軸伺服電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)使銑頭擺動，然后帶動厚壁錐度銑刀擺動；X軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)、B軸伺服電機(jī)、C軸伺服電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下動作，帶動機(jī)床各機(jī)構(gòu)運(yùn)動實現(xiàn)四軸的聯(lián)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(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)使銑頭擺動，然后帶動薄壁錐度銑刀擺動；X軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)、B軸伺服電機(jī)、C軸伺服電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)的控制下動作，帶動機(jī)床各機(jī)構(gòu)運(yùn)動實現(xiàn)四軸的聯(lián)動完成內(nèi)V坡口的加工；

對管體內(nèi)壁進(jìn)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(jī)作用下，通過Z向的絲杠機(jī)構(gòu)帶動銑頭滑板沿Z方向上下運(yùn)動，同時工件在C軸伺服電機(jī)作用下轉(zhuǎn)動，在數(shù)控系統(tǒng)的控制在通過Z、C聯(lián)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(dāng)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(dāng)被加工管體直徑＞380時，采用四爪工作臺裝夾工件；所述的機(jī)床X、Z軸動作是通過伺服電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動實現(xiàn)；所述的機(jī)床B軸動作是通過伺服電機(jī)帶動B向絲杠轉(zhuǎn)動，然后通過固定在絲螺上的導(dǎo)軌與固定在銑頭轉(zhuǎn)軸上的滑塊配合實現(xiàn)；所述的機(jī)床C軸動作是通過伺服電機(jī)帶動一對齒輪副轉(zhuǎn)動實現(xiàn)。

優(yōu)點效果：本發(fā)明創(chuàng)造性的利用坡口專用機(jī)床，在強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)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(nèi)壁等一系列工步，使管體毛坯迅速變?yōu)楹细竦漠a(chǎn)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(tǒng)銑削加工與焊接領(lǐng)域的一次創(chuàng)新性結(jié)合，具有重要的實際應(yīng)用價值。

本發(fā)明的工藝方法可操作性強(qiáng)，易于實現(xiàn)，自動化程度高，對相關(guān)行業(yè)具有啟迪作用。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的厚壁錐度銑刀及薄壁錐度銑刀結(jié)構(gòu)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(fā)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(fā)明的厚壁錐度銑刀銑削管體相貫曲面示意圖；

圖4是本發(fā)明的管體相貫曲面銑削完成后管體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的銑頭擺角結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)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(fā)明的變（等）角度外V坡口銑削完成后管件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明的薄壁錐度銑刀銑削變（等）角度內(nèi)V坡口示意圖；

圖9是本發(fā)明的變（等）角度內(nèi)V坡口銑削完成后管件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明的車內(nèi)壁示意圖。

具體實施方式：

本發(fā)明提供一種雙V型管體坡口加工機(jī)床，該機(jī)床包括機(jī)床底座、工作臺003、機(jī)床立柱005和銑頭008，機(jī)床立柱005設(shè)置在機(jī)床底座上，銑頭008活動的與機(jī)床立柱005連接，銑頭008與工作臺003的位置對應(yīng)。

在工作臺003上還設(shè)置有卡盤002。

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

機(jī)床立柱005的底部連接X方向的絲杠，絲杠與X軸伺服電機(jī)004連接驅(qū)動，使用時通過伺服電機(jī)004驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動伺服電機(jī)004X方向移動；銑頭008通過豎向即Z向的絲杠設(shè)置在機(jī)床立柱005上，Z向的絲杠連接Z軸伺服電機(jī)010，使用時通過Z軸伺服電機(jī)010驅(qū)動Z向的絲杠轉(zhuǎn)動進(jìn)而完成銑頭008的上下上下移。

銑頭008通過銑頭滑板011設(shè)置在Z向的絲杠上，銑頭滑板011為三角形結(jié)構(gòu)，銑頭008通過擺角轉(zhuǎn)軸806活動的設(shè)置在銑頭滑板011的前端頂角位置，在銑頭滑板011上還設(shè)置有B軸伺服電機(jī)801，B軸伺服電機(jī)801連接豎向絲杠802，豎向絲杠802上設(shè)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(dǎo)軌804活動連接，導(dǎo)軌804的一端通過轉(zhuǎn)軸連接絲母803，另一端套有滑塊805，滑塊805固定在擺角轉(zhuǎn)軸806上，即導(dǎo)軌804的一端能以絲母803上的轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動，另一端能帶動擺角轉(zhuǎn)軸806軸向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動銑頭008在銑頭滑板011的前端頂角位置轉(zhuǎn)動。

銑頭008的底部與工作臺003或卡盤002對應(yīng)的位置設(shè)置有銑刀007，銑刀007為能通過銑頭008內(nèi)部的傳動機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)009帶動下轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，工作臺003通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接C軸伺服電機(jī)006，使用時利用C軸伺服電機(jī)006通過齒輪傳動驅(qū)動工作臺003轉(zhuǎn)動，當(dāng)工作臺003上設(shè)置卡盤002時，卡盤002與工作臺003聯(lián)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(nèi)V坡口；所述的車刀為車內(nèi)圓專用車刀。

所述的工件夾具為三爪卡盤及四爪工作臺，當(dāng)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(dāng)被加工管體直徑＞380時，采用四爪工作臺裝夾工件；所述的機(jī)床X、Z軸動作是通過伺服電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動實現(xiàn)；所述的機(jī)床B軸動作是通過伺服電機(jī)帶動B向絲杠轉(zhuǎn)動，然后通過固定在絲螺上的導(dǎo)軌與固定在銑頭轉(zhuǎn)軸上的滑塊配合實現(xiàn)；所述的機(jī)床C軸動作是通過伺服電機(jī)帶動一對齒輪副轉(zhuǎn)動實現(xiàn)。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1-6所示

一種基于坡口專用機(jī)床的雙V型管體坡口加工工藝方法：步驟如下：

對裝夾在機(jī)床上的管體毛坯件進(jìn)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(jī)004通過X向的絲杠驅(qū)動機(jī)床立柱005沿X向移動，利用C軸伺服電機(jī)006通過齒輪傳動驅(qū)動工作臺003轉(zhuǎn)動進(jìn)而帶動工件001轉(zhuǎn)動，同時厚壁錐度銑刀007通過銑頭008內(nèi)部的傳動機(jī)構(gòu)在三相異步電機(jī)009帶動下轉(zhuǎn)動。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下通過X、C聯(lián)動完成此工步。

對支管進(jìn)行相貫曲面銑削，如圖3所示，該工步將銑頭008進(jìn)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(jī)801帶動豎向絲杠802旋轉(zhuǎn)，同時使絲母803上下移動，進(jìn)而帶動固定在絲母上的導(dǎo)軌804上下移動，與導(dǎo)軌804配合的滑塊805固定在銑頭008的擺角轉(zhuǎn)軸806上，從而最終使銑頭008繞前支撐進(jìn)行轉(zhuǎn)動。由圖3所示，在Z軸伺服電機(jī)010作用下，通過Z向的絲杠機(jī)構(gòu)帶動銑頭滑板011沿Z方向上下運(yùn)動，銑頭滑板011帶動銑頭008運(yùn)動，同時工件在C軸伺服電機(jī)006作用下轉(zhuǎn)動。在數(shù)控系統(tǒng)的控制在通過Z、C聯(lián)動完成此工步.。管體相貫曲面銑削完成后管體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

對管體進(jìn)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(jī)801通過傳動機(jī)構(gòu)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(jī)004、Z軸伺服電機(jī)010、B軸伺服電機(jī)801、C軸伺服電機(jī)006在數(shù)控系統(tǒng)的控制下動作，帶動機(jī)床各機(jī)構(gòu)運(yùn)動實現(xiàn)四軸的聯(lián)動完成外V坡口的加工。坡口銑削完成后管件結(jié)構(gòu)如圖7所示。然后更換薄壁銑刀014，通過B軸伺服電機(jī)801通過傳動機(jī)構(gòu)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(jī)004、Z軸伺服電機(jī)010、B軸伺服電機(jī)801、C軸伺服電機(jī)006在數(shù)控系統(tǒng)的控制下動作，帶動機(jī)床各機(jī)構(gòu)運(yùn)動實現(xiàn)四軸的聯(lián)動完成內(nèi)V坡口的加工。坡口銑削完成后管件結(jié)構(gòu)如圖9所示。

對管體內(nèi)壁進(jìn)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(jī)010作用下，通過Z向的絲杠機(jī)構(gòu)帶動銑頭滑板011沿Z方向上下運(yùn)動，同時工件在C軸伺服電機(jī)006作用下轉(zhuǎn)動。在數(shù)控系統(tǒng)的控制在通過Z、C聯(lián)動完成此工步。