CN101690979A - Ap1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备 - Google Patents

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张翔
刘仲礼
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Abstract

本发明是一种AP1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备，床身(9)上安装有机械滑座(10)，机械滑座(10)上安装有立柱(1)；立柱(1)上固定安装有直镗杆(2)；直镗杆(2)的前端通过联接机构(3)铰接有镗削动力头(4)；在工作台床身(6)上可滑动地安装有工作台滑座(5)，工作台床身(6)和工作台滑座(5)之间通过滚珠丝杠传动连接，滚珠丝杠与W轴步进电机(7)传动连接。通过X、W和B轴联动，即X和Z向水平运动，镗削动力头同时绕联接轴旋转。通过三轴联动控制镗削动力头刀尖切削平面始终沿弯管圆弧的径向方向，最终实现既定角度切削。实现了AP1000核电技术一回路主管道弯管弯制后的精加工。

Description

AP1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备
(一)、技术领域 本发明涉及一种弯管内孔加工设备，特别涉及一种在AP1000核电技术一回路主管道弯管弯制以后的精加工设备。
(二)、背景技术 我国引进的美国西屋公司AP1000三代核电技术与目前我国已经运行或在建的核电站所采用的两代或两代加核电技术有显著的不同。AP1000通过独特的非能动安全***设计，使反应堆设计更加简单，堆芯损毁概率可忽略不计，提高了核电站的安全性和可靠性；实行模块化设计与建造，有利于提高核电站建造质量和标准化程度；配备行业最先进的全数字化仪表和控制***，使核电站的运营更加简便；另外，其使用寿命由目前核电站的40年提高到60年。
主管道在核岛中作为传输反应堆冷却剂的设备，被称为核岛中的“主动脉”，属于核一级设备，在核岛中具有重要的地位。AP1000主管道采用整锻式结构不锈钢锻造管，包括两个循环环路，每个环路包括一个热段(连接反应堆与蒸汽发生器)和两个冷段(连接蒸汽发生器和主泵)。AP1000锻造主管道完全不同于二代加所采用的铸造主管道，由于采用整体锻造及弯制，减少了焊缝数量，可以大大提高主管道的安全性及降低在役检查工作量。
主管道主要工艺流程为：锻造-机加工-弯制-精加工，弯制后的精加工是最大的难点。弯制后弧形内孔属于细长异形封闭腔构造，通用机床无法加工，如果采用手工采用打磨方法，则工作环境、工作量和成本巨大，耗时长且难以保证加工精度。
针对该种弯管的专用机加工设备，目前在国内、外尚未见公开发表或者公开销售。
(三)、发明内容 本发明所要解决的技术问题是，提供一种AP1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备，实现AP1000核电技术一回路主管道弯管弯制后的精加工。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种AP1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备，包括床身，其特征在于：床身上安装有可沿床身Z向滑动的机械滑座，机械滑座上安装有与X轴步进电机传动连接并可沿机械滑座X向滑动的立柱；立柱上固定安装有直镗杆；直镗杆的前端通过联接机构铰接有镗削动力头；还包括工作台床身，在工作台床身上可滑动地安装有工作台滑座，工作台床身和工作台滑座之间通过滚珠丝杠传动连接，滚珠丝杠与W轴步进电机传动连接。
所述的直镗杆前端安装有角度调节步进电机，互相啮合的第一直齿轮、第二直齿轮与角度调节步进电机传动连接；其中第一直齿轮与蜗杆传动连接，与所述的蜗杆配合的蜗轮通过联接轴与镗削动力头铰接。
本发明的积极效果在于：(1)、通过X、W和B轴联动，即X和Z向水平运动，镗削动力头同时绕联接轴旋转。通过三轴联动控制镗削动力头刀尖切削平面始终沿弯管圆弧的径向方向，最终实现既定角度切削。实现了AP1000核电技术一回路主管道弯管弯制后的精加工。(2)、镗削动力头4的动力由液压马达提供，可以实现低速大扭矩输出动力，较机械传动***结构更简单，并因此能够减轻动力***重量。(3)、本设备可以使用单片机或PLC进行控制，只进行简单平面圆弧插补和镗削动力头摆角控制，算法简单，精度容易满足。
(四)、附图说明 图1是本发明的整机结构示意图
图2是显示本发明镗削动力头与直镗杆之间连接关系的示意图。
(五)、具体实施方式 下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
参照图1，本发明的床身9上安装有可沿床身9Z向滑动的机械滑座10，机械滑座10上安装有与X轴步进电机8传动连接并可沿机械滑座10X向滑动的立柱1。直镗杆2直接固定在立柱1上，直镗杆2后端带有配重块以平衡长悬臂结构带来的偏重。
机械滑座10由液压油缸推动并带动立柱1、直镗杆2和镗削动力头4产生Z向运动，达到Z轴粗定位的目的。滑座10上带有液压夹紧机构，切削时可以提高整机***刚性。立柱1在滑座10上沿X方向运动并由X轴步进电机8实现精确定位和进给。
参考图1、2，镗削动力头4通过联接机构3和直镗杆2铰接，联接机构3同时起到角度控制的作用。具体地，直镗杆2前端安装有角度调节步进电机3-4，互相啮合的第一直齿轮3-5、第二直齿轮3-6与角度调节步进电机3-4传动连接。其中第一直齿轮3-5与蜗杆3-3传动连接，与所述的蜗杆3-3配合的蜗轮3-1通过联接轴3-2(定义为B轴)与镗削动力头4铰接。
角度调节步进电机3-4通过互相啮合的第一直齿轮3-5、第二直齿轮3-6带动蜗杆3-3进而带动蜗轮3-1转动，实现镗削动力头4的角度精密分度。镗削动力头4的动力由液压马达提供，可以实现低速大扭矩输出动力，较机械传动***可以简化结构设计，减轻动力***重量。
仍如图1，本发明还包括工作台床身6，在工作台床身6上可滑动地安装有工作台滑座5，工作台床身6和工作台滑座5之间通过滚珠丝杠传动连接，滚珠丝杠与W轴步进电机7传动连接。
工件(弯管)通过专用工装安装在工作台滑座5上，工作台床身6和滑座5之间通过滚珠丝杠传动，其动力由W轴步进电机7提供，实现工件在Z向精密定位和进给。滑台的进给定义为W轴(Z轴的附加轴)。
本发明的工作过程如下：将工件安装在工作台滑座5上，调节工件内孔与镗削动力头4的刀尖回转轴线同心，立柱1带动直镗杆2和镗削动力头4实现Z向粗定位和X向精密定位，工作台滑座5带动工件实现Z向精密定位，镗削动力头4到达指定切削起点位置后，X、W和B轴联动，即X和Z向水平运动，镗削动力头4同时绕联接轴3-2旋转。通过控制X、W和B轴实现三轴联动，进行圆弧插补，控制镗削动力头4刀尖切削平面始终沿弯管圆弧径向方向切削，达到镗削既定角度弯管的目的。
本发明主要是依靠镗削动力头4实现对弯管内孔的机加工，镗削动力头4上带有阶梯排布可微调刀台，能够实现粗精加工或光整加工，镗削动力头4通过铰接方式与直镗杆2连接，直镗杆2上安装有摆角控制机构(B轴)，通过步进电机控制，可以精确控制镗削动力头的摆动角度，直镗杆2安装在一台带有步进电机的十字滑台上，可以实现X向定位和进给，Z向进给由液压缸控制，并且直镗杆2上带有配重机构以平衡由于大悬臂结构造成的“低头”现象，工件安装在可前后进给的工作台上，工作台的进给定义为W轴(Z向附加轴)由步进电机控制，可以实现精确定位和进给。
本机可以使用单片机或PLC进行控制，只进行简单平面圆弧插补和镗削动力头摆角控制，算法简单，精度容易满足。

Claims (2)

1.一种AP1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备，包括床身(9)，其特征在于：床身(9)上安装有可沿床身(9)Z向滑动的机械滑座(10)，机械滑座(10)上安装有与X轴步进电机(8)传动连接并可沿机械滑座(10)X向滑动的立柱(1)；立柱(1)上固定安装有直镗杆(2)；直镗杆(2)的前端通过联接机构(3)铰接有镗削动力头(4)；还包括工作台床身(6)，在工作台床身(6)上可滑动地安装有工作台滑座(5)，工作台床身(6)和工作台滑座(5)之间通过滚珠丝杠传动连接，滚珠丝杠与W轴步进电机(7)传动连接。
2.如权利要求1所述的AP1000核电技术一回路主管道弯管内孔精加工设备，其特征在于：所述的直镗杆(2)前端安装有角度调节步进电机(3-4)，互相啮合的第一直齿轮(3-5)、第二直齿轮(3-6)与角度调节步进电机(3-4)传动连接；其中第一直齿轮(3-5)与蜗杆(3-3)传动连接，与所述的蜗杆(3-3)配合的蜗轮(3-1)通过联接轴(3-2)与镗削动力头(4)铰接。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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