专利名称：厚壁接管相贯线加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种接管的加工工艺，特别涉及一种厚壁接管相贯线加工工艺。
背景技术：
在一些大型管道焊接件中，常常有很多两个筒体接管以正交或者有一定夹角相交而形成相贯线，相交而成的端面是一个封闭的空间曲面。目前接管相贯线加工的方法如主要包括人工气割、镗床加工、数控相贯线切割机，对于壁厚超过50mm的接管筒体，三种方法加工出来的相贯线都还需要后续处理才能很好的符合设计要求。后续处理一般靠人工打磨，但是效率及其低下，而且打磨出来的外形不能很好的达到与筒体开孔出弧面相吻合的 设计要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术采用人工打磨相贯线效率低下的不足，提供一种加工效率高、加工成本低、操作方便的厚壁接管相贯线加工工艺。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案一种厚壁接管相贯线加工工艺，所述的加工工艺包括以下步骤步骤一、接管三维造型,在计算机上利用UG (Unigraphics NX)软件绘制出需要加工的接管三维相贯曲面图；步骤二、接管加工方案，选择加工方式、设置加工参数、进行轨迹检查、检验是否过切和干涉；若存在过切、干涉，则重新选择加工方式、加工参数，直至不存在过切和干涉；若不存在过切、干涉，利用UG软件生成描述加工过程的刀具路径文件，然后后置处理器读取刀具路径文件并处理生成NC代码(数控代码)；步骤三、数控机床加工，CNC机床(计算机数字控制机床)采用数控落地镗铣床，将NC代码通过输入装置传输到CNC机床数控装置，数控系统对NC代码进行译码、数据处理、插补，CNC机床按照NC代码的要求，完成接管相贯线的加工；其中接管轴线以垂直于机床导轨、平行于主轴的方式固定在数控落地镗铣床水平台面；采用接管轴线与机床导轨相垂直、与机床主轴相平行的方式比采用接管轴线与机床导轨水平台相平行放置的方式程序编制更简单、加工效率更高；加工方式采用顺铣的单向走刀路径，从上往下走刀，从远点向近点走刀；因为结合到刀具刚性，这样能让刀具不会出现扎刀的现象，并且采用顺铣的单向走刀路径，比逆铣的方法刀具所受到的阻力更小，加工起来更容易；加工方式包括粗加工和精加工，粗加工的目的是为了使接管相贯曲面2上多余的毛坯去除(排粗)，精加工的目的是为了进一步修整相贯面，从而获得很好的加工表面；进一步的，粗加工选用玉米铣刀，精加工选用圆弧端面铣刀、玉米铣刀和球头铣刀中任一种铣刀；原因在与要加工的接管毛坯接管相贯线表面粗糙度较大(>Ra50)，相贯线又是一个三维曲面，曲面上的每个点的法线向量都不同，所以对刀具刚性、刃口都有要求；若使用普通端面铣刀不能很好的控制刀具的过切与干涉，而且这种加工方法是有刀具向接管内杀刀的过程，所以最好考虑用圆弧端面刀具、玉米铣刀或球头铣刀；加工完的接管相贯线表面粗糙度的满足设计要求(<Ra25)，其中球头铣刀加工效果最好，可以获得更为光滑的表面，加工后的接管精度可以达到表面粗糙度Ra3. 2。优选地，所述的加工方式中的粗加工参数的值分别设置为采用玉米统刀，刀具直径80mm,走刀量约600mm/min,进给量约14mm,刀具转速<400r/mino优选地，所述的加工方式中的精加工参数的值分别设置为采用圆弧端面统刀，刀具直径160mm,走刀量约850mm/min,进给量约14mm,刀具转速 400-500r/min。 考虑到接管的直径和厚度，如果选择使用球头铣刀，则需要Φ50πιπι以上的球头铣刀，考虑成本和精度，需要经过试验最后选择直径160mm圆弧端面铣刀，同样能达到设计要求。优选地，所述的粗加工过程中添加辅助曲面参与加工。这样在用大直径刀具进行表面粗加工时，将刀具不能进人的加工区域剔除在外，减少加工曲面的计算量，获得较短的刀具路径，缩短刀具的空运动行程，提高加工效率。优选地，所述的粗加工过程中，当两个筒体轴线相距e为O时，把相贯曲面划分为几个区域单独加工，，即利用CNC机床数控系统的镜像功能，只需生成相贯曲面对称的其中一侧区域自由曲面的NC代码，就可以镜像生成相贯曲面对称另一侧区域自由曲面的NC代码，从而完成整个相贯线的加工。优选地，所述的精加工过程中采用等高外形加工。考虑到气化炉接管相贯线外形，在UG软件精加工造型过程中采用等高外形的加工方案，等高外形加工方法有助于在动态模拟刀具精加工过程中检测刀具和相贯线匹配，起到相互修正的作用，这样可以提高编程速度及减少接管加工时间并且能提高接管的加
工质量。优选地，所述的精加工过程可以根据精度要求采用两次及以上的精加工。多次的精加工可以获得更光滑的表面，满足不同设计精度的要求。与现有技术相比，本发明的有益效果本发明以UG为平台，利用其内嵌的UG加工基础模块，针对数控落地镗铣床加工相贯线研究了一套能够计算并自动获得相贯线数控加工代码的方法，通过刀具路径等工艺参数和后置处理，最后生成NC代码，供数控机床加工接管相贯线。使用这种方法加工厚壁接管相贯线效率高、操作方便，结果表明相贯线表面粗糙度达到Ral2. 5以下，相贯线外形能够很好的符合设计要求。
图I为本发明加工工艺流程图。图2为本发明实施例两个不同直径的接管以一定角度相交平面投影图。图3为本发明实施例接管相贯曲面图。
图4为本发明实施例2中直径不同的接管和母体圆筒以一定角度相贯示意图，且二者轴线距离e=0(其中左图为正视图、右图为左视图)。图5为图4中接管和母体圆筒相贯所形成的位于接管上的相贯曲面示意图。
图中标记1、接管，2、母体圆筒，3、三维相贯曲面一，4、三维相贯曲面二。
具体实施例方式下面结合试验例及具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例I如图1、2、3，一种厚壁接管相贯线加工工艺，其中接管I与母体圆筒2以角度α斜交，并且两个圆柱体轴线有一定距离e，两该工艺包括以下步骤一、接管三维造型利用UG (Unigraphics NX)软件绘制好接管I与母体圆筒2相贯的三维图，然后把多余的部分裁剪掉，即得到所需的相贯曲面图3。二、接管加工方案I)加工原理两个相同或不同直径的圆柱面以一定角度α相交,相交所形成相贯线为封闭的空间曲面，如附图1，在笛卡尔坐标系Γ Y' V中建立数学模型，接管中心为X' Y'的编程零点，O'零点为接管相贯线轴向方向最近到最远点的距离的一半作为零点，V方向沿接管轴线方向，V垂直于V轴并指向接管I同侧，Y'轴由右手螺旋法则确定；坐标系XYZ的圆心O在主视图的投影与O'在主视图的投影是重合的，点O与点O'相距为e，(当e = O时为轴线正交，当e > O时，轴线偏心)X轴指向圆筒轴向方向，Z轴垂直于圆筒轴线，Y轴由右手螺旋法则确定并且与V指向同一方向。加工过程中刀具在X' Y'平面内作以r (r为接管半径)为半径的投影匀速圆周运动，为了方便编程，可以设定Γ Y'平面内的运动为主运动；用控制Θ角度的变化来控制刀具的切削运动，当刀尖从Θ i点走到Θ 2点的时候，转过θ 2- Θ i角度，在程序中通过数控机床变量控制导入上述数学表达式来控制刀具路径中任一点Pn(X，y, Z)的精度。通过推导，接管相贯线3的方程为
权利要求
1.一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、接管三维造型，在计算机上利用UG (Unigraphics NX)软件绘制出需要加工的接管三维相贯曲面图； 步骤二、接管加工方案，选择加工方式、设置加工参数、进行轨迹检查、检验过切和干涉、生成NC代码(数控代码)； 步骤三、数控机床加工，CNC机床(计算机数字控制机床)采用数控落地镗铣床，CNC机床处理NC代码，完成接管相贯线的加工；其中 接管轴线以垂直于机床导轨、平行于主轴的方式固定在数控落地镗铣床水平台面； 加工方式采用顺铣的单向走刀路径，从上往下走刀，从远点向近点走刀； 加工方式包括粗加工和精加工，粗加工选用玉米铣刀，精加工选用圆弧端面铣刀、玉米铣刀和球头铣刀中任一种铣刀。
2.根据权利要求I所述的一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，所述的加工方式中的粗加工参数的值分别设置为 采用玉米纟先刀，刀具直径80mm,走刀量约600mm/min,进给量约14mm,刀具转速小于400r/mino
3.根据权利要求I所述的一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，所述的加工方式中的精加工参数的值分别设置为 采用圆弧端面纟先刀，刀具直径160mm,走刀量约850mm/min,进给量约14mm,刀具转速为400-500r/min。
4.根据权利要求2所述的一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，所述的粗加工过程中添加辅助曲面参与加工。
5.根据权利要求I或4任意一个所述的一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，所述的粗加工过程中，当两筒体轴线距离为O时，接管相贯曲面是对称的，把相贯曲面划分为几个区域单独加工，利用CNC机床数控系统的镜像功能，生成相贯曲面对称的其中一侧区域自由曲面的NC代码，镜像生成相贯曲面对称另一侧区域自由曲面的NC代码，从而完成整个相贯线的加工。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，所述的精加工过程中采用等高外形加工。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种厚壁接管相贯线加工工艺，其特征在于，所述的精加工过程可以根据精度要求采用两次及以上的精加工。
全文摘要
本发明公开了一种厚壁接管相贯线加工工艺，所述的工艺包括如下步骤接管三维造型、接管加工方案、数控机床加工；其中，接管轴线以垂直于机床导轨、平行于主轴的方式固定在数控落地镗铣床水平台面；加工方式采用顺铣的单向走刀路径，先后进行相贯线的粗加工和精加工；粗加工选择玉米铣刀，并且添加辅助曲面，若相贯面对称还能分成几个区域进行镜像加工；精加工选择带R铣刀、玉米铣刀和球头铣刀中任一种铣刀，采用了等高外形法。使用这种方法在数控落地镗铣床上加工厚壁接管相贯线效率较高、操作方便，结果表明相贯线表面粗糙度精度达到不低于Ra25，相贯线外形能够很好的符合设计要求。
文档编号B23C3/00GK102962501SQ201210429779
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者梁洪明, 李静 申请人:四川蓝星机械有限公司