一種鏜銑加工接管馬鞍形坡口的方法及工裝

徐建梅 王永明 黃 沙

（哈電集團（秦皇島）重型裝備有限公司，河北 秦皇島 066206）

承壓容器的筒體上均設置有多種接管，包括功能性接管、連接用接管、人孔接管等，由于筒體形狀的原因，接管與筒體的焊接坡口多為馬鞍形結構，其特征為在馬鞍形面上加工出的帶鈍邊雙U型組合坡口。由于大多數承壓容器的接管為厚壁接管，在臥式數控鏜銑床上多次裝卡才能完成馬鞍形坡口、內外表面馬鞍形曲面的加工，本文就是針對此類組合馬鞍形坡口的加工及裝卡展開的研究。

1 接管馬鞍形對接坡口加工方法

1.1 加工刀具的選擇

針對U型坡口的曲面特點，其底部為圓角R結構，高度方向帶一定傾角，在臥式數控鏜銑床上采用成型球銑刀一次數控加工成型，接管加工效率較高。

1.2 接管的裝卡

一般情況下，此類接管在臥式數控鏜銑床上需加工5種馬鞍形曲面，包括接管內弧面、內U的表面、鈍邊、外U的表面、接管外R弧面。受接管自身結構及刀具結構、設備加工能力的制約，一次加工成形很難達到。我們經研究認為在不改變設備結構和增加附件的前提下，接管馬鞍形對接坡口的加工時應分兩步進行，即鈍邊兩側坡口需分別加工，接管裝卡方位也需要變換一次，裝卡時需保證接管內外馬鞍形弧面與設備主軸相垂直。

2 接管加工用卡盤結構特點

在臥式數控鏜銑床上進行此類坡口的加工，對接管的裝卡要求有兩點：一是接管軸線方向要壓緊，二是接管周向方向不能竄動。其中，軸向壓緊，是為保證設備主軸與接管主軸的平行度要求；周向不能竄動，是為確保在數控加工該坡口的過程中，每加工一周的起始對刀“0”點位置的一致性。

對于壓力容器制造廠來說，由于接管規格種類繁多，設計與產品一對一的專用卡具制造成本高。我們經過潛心研究，設計了一種通用化的卡盤，如圖1所示，其結構由底座、擋板、絲杠和卡爪等幾部分組成。接管的軸向壓緊方式采用螺桿、壓板的結構，這是鏜銑床裝卡工件最常見的方式；產品的周向固定是通過可調式內撐結構，利用已加工完成的接管的內壁作為定位面將工件撐緊。由于撐緊結構可調，拉桿可更換的特點，卡盤可用于多種規格接管馬鞍形曲面的加工，實現了卡盤的通用性。

圖1 卡盤結構示意圖

卡盤通用性的設計，主要體現在底座結構的設計上。底座在設計上設置四處帶U形槽的凸緣結構，方便底座的裝卡固定，其上與卡爪相配的結構是四組對稱分布的T形槽結構，卡爪在槽中僅可實現徑向方向的移動，動力由相應的絲杠來傳遞，絲杠一端利用擋板將其固定在底座上，由于擋板的限制，絲杠僅能做旋轉運動。同時，在底座上另外四個方向，對稱的加工出若干螺紋孔，用于連接螺桿，進行產品的軸向壓緊；在底座的表面加工出一些規則的同心圓淺槽，可對比待裝卡接管的內徑尺寸，作為卡爪預調整位置的參考線。而且卡爪在結構設計上為L形狀，一端為T形帶螺孔結構，與底座及絲杠配合，一端為立柱結構，由于接管的周向固定是通過卡爪實現的，所以卡爪與接管內壁接觸側設計成圓弧狀結構，其上加工出若干T形狀凸齒，如此便可增大與接管內壁的摩擦力，使裝卡更為牢固。

3 裝卡工裝的應用效果

該裝卡工裝在使用時，預先根據被加工接管內徑的大小，將四組卡爪調整到合適的位置，將接管安裝在工裝上后，轉動絲杠使卡爪牢牢從內徑方向撐緊接管，然后安裝壓板及螺桿將工件進行軸向壓緊。將裝卡接管后的卡盤翻轉90°后，通過底座與彎板進行固定，使接管軸線方向與設備主軸平行，保證接管馬鞍形坡口的加工。

目前，該卡盤已在多項承壓產品中相關接管馬鞍形坡口的加工中得到應用，產品坡口加工后尺寸均滿足圖紙要求，裝卡和拆卸十分方便，應用效果良好，完全滿足了接管裝卡時在軸向和周向兩方向的裝卡要求。

結語

筒體接管馬鞍形坡口在臥式鏜銑床上的加工方法及裝卡工裝，通過接管實際加工，完全達到了產品加工精度的要求及接管裝卡要求。卡盤的應用一方面方便了多種規格接管的二次裝卡找正，提高了加工效率，改善了操作者勞動強度；另一方面卡盤工裝的通用化設計降低了產品制造成本，實現了現代制造廠技術創新和降本增效的企業理念。

[1]張莉，楊天波.容器殼體開孔馬鞍形坡口加工機的設計[J].壓力容器，2006，23（12）.

[2]趙學，吳凱，馮立杰，魏泰.法蘭接管馬鞍形曲面的加工方法研究[J].科學技術與工程，2011，11（14）.