专利名称：筒体斜插管孔空间曲面开孔数控切割方法
技术领域：
本发明属筒体管道相贯面的切割与焊接方法技术领域。
背景技术：
如今，在化工、石油工业中，筒体连接结构越来越多，尤其是大直径筒体一般壁厚较厚，接管较多，位置制造精度要求高，主管上的斜椭圆孔开的好坏将直接影响下道工序的打磨、组装、焊接难度，也直接影响整台设备的制作工期。传统的碳钢压力容器制造过程中，如遇有筒体开孔，方法一般有三种一种方法是放样筒体上划线，人工火焰切割，打磨，不符合的地方再在组对过程中修磨、调整；另一种方法也是首先放样和划线，再用人工火焰切割，但不切割到尺寸留有一定的加工余量，再上镗铣床或其它机加工床上进行加工到图样要求的尺寸或不需火焰预切割直接使用镗铣床加工；还有一种方法就是放样和划线后做工装、改装仿形火焰切割机切割。
针对筒体开孔的实际情况，第一种方法是不可取，因为有的筒体较厚，切割角度无法掌握，最厚地方可达到300mm以上，对火焰切割的操作者要求是异常苛刻，一是切割速度要稳定，二是割嘴角度要稳定控制在切割角度的±0.1°范围内，一般说人工不能够实现，如划线后，使用人工火焰切割，不需斜割，只要直割通就行，这基本还可以操作，但是切割质量无法保证，因为他只需切割一定的厚度，剩下的余量用气割修理后进行打磨或机械床加工，或者不需火焰预切割直接使用镗铣加工，这也是能实现的，但关键是这样的加工将是一个漫长的过程，这将严重影响设备制造工期，且机械加工费用较高，所以这种方不能满足生产要求；最后一种方法看似也是可以的，仿形切割机速度可调、定，角度也可以也可调，但是仿形切割机的改造、工装的制作上难度较大、精度要求高。所以此种方法也是难以实现。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有筒体切割技术存在的不足之处而体供一种切割速度稳定，能确保切割质量，方便操作的筒体斜插管孔空间曲面开孔数控切割方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。
本发明将火焰钢定切割机割炬设置在数控镗铣床主轴上，采用数控镗铣床上的编程控制切割机割炬，利用数控镗铣床的进给、升降、行走对筒体与筒体的相贯面进行切割。
本发明的有益效果是对筒体与筒体的相贯线连接结构，尤其是对大直径、大厚度筒体连接结构，具有切割精度准、工效高、便于组装焊接、提高焊缝质量的显著优点。本发明切割进给或移动速度范围宽大，稳定，割嘴角度调整好后，数控镗铣床主轴不做旋转，就可以保证切割所需要的角度，切割的粗糙度和精度也可以保证。下面结合附图及实施例进一步阐述本发明内容。
图1为本发明45°斜插管的开孔切割、组对、焊接示意图；图2为本发明将筒体装夹到镗铣床工作台装夹位置示意图；图3为本发明切割机割炬切割筒体示意图。
具体实施例方式实施例，在气化炉制造过程中有几大关键工序，第一大工序就是按45°斜插管的开孔切割、组对、焊接，如图1所示，其中锻件筒体材料为SA387铬钼扑耐热钢，直径3800mm，壁厚200mm，斜插管2直径2430mm，壁厚280mm、筒体和斜插管的轴线夹角为45±0.1°。主管上1的斜椭圆孔开的好坏将直接影响下道工序的打磨、组装、焊接难度，也直接影响整台设备的制作工期，来保证大锻件的切割尺寸和精度要求，采用本发明火焰钢定切割机，即在数控镗铣床上改装为数控火焰切割，将火焰钢定切割机割炬设置在数控镗铣床主轴上，利用机床的进给、升降、行走进行切割。
本发明能保证其切割厚度，且数控镗铣床又保证切割行走的椭圆曲面线，完全能满足各个斜插角度曲面线切割开孔的要求。本实施例为气化炉大锻件45°斜插管开孔切割，完全满足切割尺寸和精度要求，实践证明，管道相贯面采用火焰数控切割是比较成功的一种椭圆曲面线火焰切割方法。
本发明数控镗铣床的精度高，进给或移动速度范围宽大，可在4～2000mm/min范围内调节，稳定，割嘴角度调整好后，主轴不做旋转，就可以保证切割所需要的角度，切割的粗糙度和精度也可以保证；数控镗铣床的行程，X向是8米，Y向是4米，Z向是2米，由图1看出可以满足工件要求。本发明方法加工周期短，精度高，是对较厚筒节开孔或开孔精度要求高的一种好方法。
具体操作过程为，放样对筒体和接管的内外相贯线进行放样，放样的点数密度不需太高，要有椭圆曲面线的极限位置和中间部分点即可；划线将内外椭圆曲面线的放样点和切割参考线在筒体上划好，放样和划线的主要是为了定出切割位置和切割时的参考和检测用；编程由于此相贯线较复杂，为三维空间曲线，机床上需三轴联动，手工写不出，所以必须借助第三方软件，此软件应能够建立三维实体模型和生成数控加工程序，如UG、Pro/Engieer、MasterCAM。对MasterCAM，首先按照1∶1的比例建立此筒体和接管的实体模型，并设定坐标系，坐标零点，坐标系要和工件在机床上的位置相符，坐标零点最好设置在外相贯线的左右极限位置，坐标零点设在外相贯线的右极限位置，如图2所示；其次选取铣刀加工，加工精度，让软件沿外相贯线生成刀具路径；最后仿真程序，导出程序，并将程序使用电脑传输到数控镗铣床上存储。建议采用电脑传输，由于程序数据量大，如用手工输入容易出错；机床模拟为安全起见，程序存储到机床后，现在机床上模拟和空走一遍，检查进给轨迹有无异常；切割气体准备由于此筒体较厚，切割线较长，氧气和乙炔的使用量较大，所以切割前要备足氧气和乙炔，并使用汇流排，保证气体流量。选择割炬和割嘴型号，将改装好的割炬、支座固定到主轴上，接通氧乙气管，保证管线长度；设定氧气、乙炔气压力，氧气为0.1～0.12MPa；乙炔气为0.05～0.06MPa；筒体准备将筒体装夹到镗铣床工作台，并找正工件，工件在镗铣床上的位置应和三维实体造型的坐标系一致，根据镗铣床结构，其装夹位置如图2所示。由于主筒体1为铬钼钢，所以在切割前按照工艺对筒体预热。图2中，3为主轴立柱，4为主轴，5为X向轨道，6为割炬，7为工作零点，8为滚轮架，9为工作台。复核程序在数控镗铣床内设定工件零点，此零点必须和三维实体中的一致，如图2和图3所示，图3中，1为主筒体，6为割炬，7为工作零点，然后空运行程序，割炬6进给轨迹和所划线的符合情况应满足要求。
预切割穿孔，由于筒体较厚，火焰不能直接穿孔，穿孔过程中的飞溅危险也较大，所以首先用数控镗铣床钻一个引割孔，此引割孔理论上应和筒体轴线成45度，但由于这种加工难度太大，可改为和轴线垂直的直孔，此孔要求尽量大，采用钻的引孔直径为50mm，切割时可以从此孔的边缘将割嘴引入到切割线上，此引割孔要求钻在右极限位置(工件零点)水平距内外切割线300mm以上的去除材料区，如图2所示，因为这便于改动程序切割时将割嘴引入切割线上，刚开始切割，切割速度要漫，保证割穿、铁水向筒体内顺利吹出，为了避免未切割穿的现象，要选用较有经验的切割工，保证切割质量要求。
调整参数加入引弧程序，点燃火焰，从引弧孔引入，调整速度使切割效果达到较好值，调好后再切割一段，然后停止切割，观察切割效果，氧气、乙炔流量和压力是否满足要求，如不行再调整流量和压力，试切割，直到满足要求，然后记录切割速度和割缝宽度。切割速度为50mm/min，氧气压力为0.1～0.12MPa，乙炔压力为0.05～0.06MPa。
将记录参数输入程序，切割速度即为机床的主轴进给速度，割缝宽度即为铣刀的直径，铣刀直径加入后，在后面的切割过程中，机床会自动的将割炬向去除材料区偏移一个半径，使切割出的工件尺寸符合要求。
切割按设定数据和已有程序切割，如图2所示，切割过程中随时检查割缝的质量情况，与参考线的符合情况，如有异常，立即停下检查。在切割过程中要有专人检查和更换氧气、乙炔。此过程切割时间约为5个小时。切割完成取下去除材料后，可以获得非常光滑的切口，粗糙度也较好，完全符合工艺要求，后续工序也因其其精度高，一次组对可合格，为气化炉斜插三通的组装焊接打下了良好的基础，提高了工效。
权利要求
1.筒体斜插管孔空间曲面开孔数控切割方法，本发明将火焰钢定切割机割炬设置在数控镗铣床主轴上，采用数控镗铣床上的编程控制切割机割炬，利用数控镗铣床的进给、升降、行走对筒体与筒体的相贯面进行切割。
全文摘要
筒体斜插管孔空间曲面开孔数控切割方法，本发明将火焰钢定切割机割炬设置在数控镗铣床主轴上，采用数控镗铣床上的编程控制切割机割炬，利用数控镗铣床的进给、升降、行走对筒体与筒体的相贯面进行切割，本发明对筒体与筒体的相贯连接结构，尤其是对大直径、大厚度筒体连接结构，具有切割精准、工效高、便于组装焊接、提高焊缝质量的显著优点。
文档编号B23K7/10GK101066570SQ20071006588
公开日2007年11月7日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者谢梅生, 顾绍珏, 许英平 申请人:云南大为化工装备制造有限公司