CN115415747B - 强制密封球阀堆焊球体的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种强制密封球阀堆焊球体的加工方法,属于球阀机加工技术领域。本发明使用球体球面与工装圆锥面贴合定位,形成自动定心,消除了定位误差,利用龙门铣加工中心的角铣头一次性加工两端中心孔到位。两端中心孔轴线完全同轴,同时也确保了球面中心与中心孔轴线的完全重合。而球体的下轴端球面的加工也使用同样的定位方法,依靠两端的端面基准及外圆基准校核后加工,得到的形位公差核尺寸公差可以完全满足设计要求。从而体现了设计基准与工序定位基准一致,确保了强制密封堆焊球体设计的形位公差和尺寸公差精度得到完全满足。
Description
技术领域
本发明涉及一种强制密封球阀堆焊球体的加工方法,属于球阀机加工技术领域。
背景技术
现有技术中,常规的堆焊球体加工上、下轴端中心孔的工艺如下:如附图3,粗加工球体流道作为初始的定位基准,在数控镗床上用定位工装的凸台与球体的流道尺寸配合定位;加工方法一:镗一轴端中心孔后,需旋转工作台180°再加工另一轴端中心孔。加工方法二:镗一轴端中心孔后,需转动球体180°再加工另一轴端中心孔。由于球体的流道与定位工装凸台的配合是间隙配合,由此产生的定位误差会造成两端中心孔的同轴度误差。加工方法一将造成流道轴线与球体中心孔轴线不相交;加工方法二由于球体转动后要再次校核端面垂直于主轴,会产生二次误差。两种加工方法都无法满足两端中心孔在同一轴线上。从而造成设计基准、定位基准的严重不重合误差。
现有技术中,常规的球体加工下轴端球面的工艺如下:如附图3,在数控镗床上用定位工装的凸台与球体的流道尺寸配合定位。只能以球体中心坐标点为测量尺寸的基准。由于球体的流道与定位工装凸台的配合是间隙配合,配合的间隙在0.10mm左右,球体口径越大定位间隙越大。而球体的轴向尺寸公差为0.05mm,所以难以满足设计要求。且同样会出现设计基准、定位基准、测量基准不重合误差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种可提高零件加工精度的强制密封球阀堆焊球体的加工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:强制密封球阀堆焊球体的加工方法,包括如下步骤:
步骤一,粗镗铸件球体的流道及球面;
步骤二,粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔;
步骤三、在球体侧面焊配重铁,使得流道两侧的球体保持平衡;配重铁一般选用铸造球面体;
步骤四、车加工需要堆焊的球面;
步骤五、堆焊及热处理;
步骤六、精车流道;
步骤七、精车球体的球面已堆焊面;
步骤八、磨堆焊球面;
步骤九、精车球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆;
步骤十、确定球面中心坐标尺寸基准;
步骤十一、精车球体下轴端轴向及径向球面;
步骤十二、镗球体上轴端、下轴端;
步骤十三、线切割多边形销孔;
步骤十四、去除球体侧面的配重铁;
其中,步骤一所述的粗镗铸件球体的流道及球面方法为:使用数控镗床加工;预先在球体上轴端两侧面焊接辅助定位块,找正球体上轴端、下轴端外形;使用组合压板一、T型槽用螺栓一及螺母一将辅助定位块固定夹紧在工作台上,组合压板一包括压紧固定在辅助定位块上表面的第一水平压板和设于第一水平压板下表面的支撑座,支撑座的下端设于工作台的台面上;利用数控镗床自带的主轴架磁力表座校核,兼顾流道与主轴平行及上轴端四方体中的两侧面平行;然后粗加工流道及球口两端面见光,之后工作台旋转90°,利用数控镗床编程粗加工球面,加工结束后打磨去掉辅助定位块;
步骤二所述的粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔方法为:使用带角铣头的龙门铣加工中心加工;先使用组合压板二、T型槽用螺栓二及螺母二将圆锥定位面工装固定在工作台上,组合压板二包括压紧固定在圆锥定位面工装底板上表面的第二水平压板和设于第二水平压板下表面的支撑板,圆锥定位面工装的内孔上端具有圆锥定位面;然后吊装球体球面与圆锥定位面贴合定位;校核球口端主参考端面平行工作台,根据上轴端、下轴端外形尺寸分中,确定上轴端、下轴端轴心线平行于工作台,最后使用压板、支承、螺母三及拉杆组合压紧球体上轴端、下轴端,压板分别对应设于上轴端的上方侧面、下轴端的下方侧面,支承安放于工作台上,用于支撑压板;然后依次按如下步骤加工:步骤a,使用角铣头加工球体上轴端端面见光;步骤b,预先加工好的工艺盲堵,工艺盲堵同轴设置的圆柱堵头和盲堵法兰,根据圆柱堵头外圆尺寸镗铣球体上轴端中心孔的内径尺寸到位,两者为间隙配合;步骤c,安装工艺盲堵到位,然后在盲堵法兰的外圆将工艺盲堵点焊牢固在球体上轴端;步骤d,加工球体上轴端四方外形见光,以作为后续参考基准,上轴端四方外形见光轴向尺寸一般应>10mm;步骤e,加工球体上轴端基准端面见光、基准外圆见圆,基准外圆轴向尺寸5mm左右为宜;步骤f,在工艺盲堵的外端面中心加工矩形槽,矩形槽尺寸根据后面工序使用的车球机、磨球机主轴连接尺寸来确定;步骤g,加工球体下轴端除去基准端面之外的端面见光,除去基准外圆之外的外圆部位见光;步骤h,加工球体下轴端基准端面见光、基准外圆见圆,基准外圆轴向尺寸5mm左右为宜;步骤i,角铣头换中心钻,在工艺盲堵的矩形槽底面加工工艺盲堵的中心孔到位,接着加工球体下轴端中心孔到位;步骤j,加工球口两端面,并预留精车余量;
步骤三所述的球体侧面焊配重铁工序在步骤二所使用的定位工装上实施,在该工序中,同时在球体顶部球面的两侧焊测量凸台,测量凸台分设于流道中心线的两侧,测量凸台用于在车、磨球面时辅助千分尺测量球面尺寸;
步骤四所述的车加工需要堆焊的球面方法为:利用数控卧式加工球面车床,按堆焊前球面工艺尺寸加工需要堆焊的球面,在两处点焊的测量凸台位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤七所述的精车球体的球面已堆焊面方法为:利用数控卧式加工球面车床加工,预留磨削余量,在两处点焊的测量凸台位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤八所述的磨堆焊球面方法为:按设计尺寸利用卧式球面磨床磨削到位,在两处点焊的测量凸台位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤九所述的精车球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆方法为:利用数控卧车重新加工球体上轴端的基准端面和基准外圆,以及球体下轴端的基准端面和基准外圆;
步骤十所述的确定球面中心坐标尺寸基准方法为:在数控镗床上,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装固定在工作台上,在镗床主轴端部固定百分表,校核圆锥定位面工装的外圆中心与镗床主轴同轴,同时利用百分表确定圆锥定位面工装外圆的轴向坐标,从而得到圆锥定位面工装的中心在数控镗床上的坐标值;然后吊装球体球面与圆锥定位面贴合定位,校核球口端主参考端面平行工作台,根据上轴端、下轴端外形尺寸分中,并使得上轴端、下端轴心线平行于工作台,球体上轴端朝向镗床主轴,百分表校核球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆跳动≤0.02mm,球面中心坐标值与圆锥定位面工装的中心坐标值相同,根据根据球面中心坐标值得到上轴端基准端面到球面中心的尺寸M1,将球体旋转180°,使用同样的方法得到下轴端基准端面到球面中心的尺寸M2;
步骤十一所述的精车球体下轴端轴向及径向球面方法为:利用卧式数控车床,依据尺寸M2为尺寸基准,以下轴端基准端面为对刀面,加工球体下端轴向、径向球面到设计尺寸;
步骤十二所述的镗球体上轴端、下轴端方法为:在数控镗床上,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装固定在工作台上,在镗床主轴端部固定百分表,校核圆锥定位面工装的外圆中心与镗床主轴同轴,同时利用百分表确定圆锥定位面工装外圆的轴向坐标,从而得到圆锥定位面工装的中心在数控镗床上的坐标值;然后参照步骤二所述的方式将球体定位装夹在圆锥定位面工装的圆锥定位面上,球体的上轴端朝向主轴,镗床主轴端部放置磁力表座校平,校核上轴端基准端面及基准外圆,校核上轴端四方部两对边平行或垂直工作台;加工上轴端与工艺盲堵点焊处,取出工艺盲堵,然后利用步骤十确定的尺寸M1为尺寸基准,镗铣上轴端各部位符合设计尺寸;将球体旋转180°,使用同样的校核方法校核球体下轴端后,加工球体下轴端末端面及圆柱形沉孔并打中心孔符合设计要求,加工下轴端其它各部位符合设计尺寸;
拆除圆锥定位面工装及球体,参照步骤一的装夹方式重新将球体定位装夹在工作台上,依据上轴端的四方部找正,粗镗多边形销孔以便于线切割穿钼丝,钻孔攻丝螺孔到位;将球体旋转90°,粗镗圆柱销孔以便于线切割穿钼丝;
步骤十三所述的线切割销孔方法为:采用线切割机,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装固定在工作台上,并将球体定位装夹在圆锥定位面工装的圆锥定位面上,以球体上轴端四方外形为钼丝校核基准,线切割圆柱销孔到位;
拆除圆锥定位面工装及球体,参照步骤一的装夹方式重新将球体定位装夹在工作台上,以球体上轴端四方外形为钼丝校核基准,线切割多边形销孔到位。
进一步的是:步骤六所述的精车流道方法为:采用普通立车四爪装夹,以球口端面校平,流道校圆,精车流道及端口符合设计尺寸,调头加工另一端口尺寸符合设计要求。
进一步的是:步骤二中,在吊装球体球面与圆锥定位面贴合定位后;在上轴端的下侧表面和下轴端的下侧表面分别配设有千斤顶,通过调整千斤顶以确定上轴端、下轴端轴心线平行于工作台。
进一步的是:步骤二的步骤j中,加工球口两端面时,预留≥2mm精车余量。
进一步的是:步骤七中利用数控卧式加工球面车床加工球面已堆焊面时,半径尺寸留0.10mm-0.15mm磨削余量。
进一步的是:在步骤十四加工完成后,进入步骤十五,采用三坐标检测,验收合格。
本发明的有益效果是:根据步骤二所述的粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔方法可知,本发明使用带角铣头的龙门铣加工中心加工,使用工装圆锥面贴合定位,球面中心与圆锥定位面工装中心自然重合,使球体上、下轴端的中心孔可使用角铣头一次性加工到位,得到的球体两端中心孔轴线完全同轴,同时也确保了球面中心与上、下轴端中心孔轴线的完全重合,提高了以中心孔为加工基准的定位精度。
本发明利用数控镗床精确控制性能,球体球面与工装圆锥面贴合定位(自动定心)。镗床主轴架磁力表座打表球体下轴端端面的基准外圆校核球体轴线与主轴同轴,校核基准端面与主轴垂直;依据圆锥定位面工装的法兰外圆尺寸确定球面轴向中心坐标,然后检测基准端面的轴向坐标值,从而得到球面中心到基准端面的相对尺寸,百分表精度可控制尺寸精度≤0.02mm。在数控卧车加工球体下轴端球面时,则以基准端面为对刀测量基准和测量基准来加工球体下轴端球面,尺寸可以精确到0.05mm以内,完全满足堆焊球面与球体下轴端球面在同一个圆心上的设计要求,确保了设计图纸的形位公差和尺寸公差值。
设置球面体配重,使球体对称面的重量均衡,减小了球体加工时高速回转造成的圆度公差。
步骤四、步骤六、步骤七、步骤八、步骤九及步骤十一的工序基准完全重合,避免了产生基准不重合产生的误差。步骤十和步骤十二的工序基准同样完全重合,避免了产生基准不重合产生的误差,得到一种精确的加工过程中尺寸检测方法及方式,同时提高了球体轴向尺寸的加工精度,最终的三坐标尺寸检测证实球体的形位公差、尺寸公差及表面粗糙度完全满足甚至高于图纸设计要求。
由于设计基准、工艺工序基准的统一,避免了基准转换误差,因此本发明可提高球体的加工精度及生产效率。
经实践验证,本发明获得的球体两端中心孔的同轴度可达到0.01mm以内,球体的下轴端球面的形位公差及尺寸公差可达到0.03mm以内。
附图说明
图1是本发明中涉及的强制密封球阀堆焊球体三维图。
图2是本发明中涉及的强制密封球阀堆焊球体剖视图。
图3是现有技术中在镗床上加工中心孔的工装示意图。
图4是本发明利用数控镗床粗加工流道及球面的工装示意图。
图5是本发明在龙门铣加工中心加工中心孔工装示意图。
图6是图5的左视图。
图7是本发明在卧式数控车床加工下轴端球面的工装示意图。
图8是本发明球面体配重铁示意图。
图中零部件标记为:上轴端101,下轴端102,圆柱形销孔103,多边形销孔104,螺孔105,球体堆焊球面106,下轴端堆焊球面107,下轴端基准端面108,下轴端基准外圆109,上轴端基准端面110,上轴端基准外圆111,下轴端轴向球面112,下轴端径向球面113(即下轴端堆焊球面107),辅助定位块201,组合压板一202,T型槽用螺栓一203,螺母一204,组合压板二301,T型槽用螺栓二302,螺母二303,压板304,支承305,螺母三306,拉杆307,千斤顶308,测量凸台309,圆锥定位面工装4,圆锥定位面401,工艺盲堵402,圆锥定位面工装外圆403,矩形槽404,数控卧车花盘501,工装顶尖502,活动顶尖503,现有技术定位工装6。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示,本发明要加工的强制密封球阀堆焊球体为现有技术中的通用零件,主要包括球体、上轴端101、下轴端102、圆柱形销孔103、多边形销孔104、螺孔105、球体堆焊球面106及下轴端堆焊球面107,球体为非对称结构,上轴端101、下轴端102同轴,上轴端101具有四方部及中心通孔,并在上轴端101四方部设计有圆柱形销孔103、多边形销孔104及螺孔105,下轴端102具有中心盲孔及下轴端堆焊球面107。
采用本发明加工时,包括如下步骤:
步骤一,粗镗铸件球体的流道及球面;
步骤二,粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔;
步骤三、在球体侧面焊配重铁,使得流道两侧的球体保持平衡;配重铁一般选用铸造球面体;
步骤四、车加工需要堆焊的球面;
步骤五、堆焊及热处理;
步骤六、精车流道;
步骤七、精车球体的球面已堆焊面;
步骤八、磨堆焊球面;
步骤九、精车球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆;
步骤十、确定球面中心坐标尺寸基准;
步骤十一、精车球体下轴端轴向及径向球面;
步骤十二、镗球体上轴端、下轴端;
步骤十三、线切割多边形销孔;
步骤十四、去除球体侧面的配重铁;
其中,步骤一所述的粗镗铸件球体的流道及球面方法为:如图4所示,使用数控镗床加工;预先在球体上轴端两侧面焊接辅助定位块201,找正球体上轴端、下轴端外形;使用组合压板一202、T型槽用螺栓一203及螺母一204将辅助定位块201固定夹紧在工作台上,组合压板一202包括压紧固定在辅助定位块201上表面的第一水平压板和设于第一水平压板下表面的支撑座,支撑座的下端设于工作台的台面上;利用数控镗床自带的主轴架磁力表座校核,兼顾流道与主轴平行及上轴端四方体中的两侧面平行;然后粗加工流道及球口两端面见光,之后工作台旋转90°,利用数控镗床编程粗加工球面,加工结束后打磨去掉辅助定位块201;
步骤二所述的粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔方法为:如图5及图6所示,使用带角铣头的龙门铣加工中心加工;先使用组合压板二301、T型槽用螺栓二302及螺母二303将圆锥定位面工装4固定在工作台上,组合压板二301包括压紧固定在圆锥定位面工装4底板上表面的第二水平压板和设于第二水平压板下表面的支撑板,圆锥定位面工装4的内孔上端具有圆锥定位面401;然后吊装球体球面与圆锥定位面401贴合定位;校核球口端主参考端面平行工作台,根据上轴端、下轴端外形尺寸分中,确定上轴端、下轴端轴心线平行于工作台,最后使用压板304、支承305(可使用无缝钢管短节)、螺母三306及拉杆307组合压紧球体上轴端、下轴端,压板304分别对应设于上轴端的上方侧面、下轴端的下方侧面,支承305安放于工作台上,用于支撑压板304;然后依次按如下步骤加工:步骤a,使用角铣头加工球体上轴端端面见光;步骤b,预先加工好的工艺盲堵402,工艺盲堵402同轴设置的圆柱堵头和盲堵法兰,根据圆柱堵头外圆尺寸镗铣球体上轴端中心孔的内径尺寸到位,两者为间隙配合;步骤c,安装工艺盲堵402到位,然后在盲堵法兰的外圆将工艺盲堵402点焊牢固在球体上轴端;步骤d,加工球体上轴端四方外形见光,以作为后续参考基准,上轴端四方外形见光轴向尺寸一般应>10mm;步骤e,加工球体上轴端基准端面见光、基准外圆见圆,基准外圆轴向尺寸5mm左右为宜;步骤f,在工艺盲堵402的外端面中心加工矩形槽404,矩形槽404尺寸根据后面工序使用的车球机、磨球机主轴连接尺寸来确定;步骤g,加工球体下轴端除去基准端面之外的端面见光,除去基准外圆之外的外圆部位见光;步骤h,加工球体下轴端基准端面见光、基准外圆见圆,基准外圆轴向尺寸5mm左右为宜;步骤i,角铣头换中心钻,在工艺盲堵402的矩形槽404底面加工工艺盲堵402的中心孔到位,接着加工球体下轴端中心孔到位;步骤j,加工球口两端面,并预留精车余量;为方面后序加工,一般应预留≥2mm精车余量;
步骤三所述的球体侧面焊配重铁工序在步骤二所使用的定位工装上实施,在该工序中,同时在球体顶部球面的两侧焊测量凸台309,测量凸台309分设于流道中心线的两侧,测量凸台309用于在车、磨球面时辅助千分尺测量球面尺寸;测量凸台309的尺寸根据实际情况确定,一般可采用100mm×100mm×20mm的钢板;
步骤四所述的车加工需要堆焊的球面方法为:如图7所示,利用数控卧式加工球面车床,按堆焊前球面工艺尺寸加工需要堆焊的球面,在两处点焊的测量凸台309位置用千分尺测量球体加工尺寸;数控卧式加工球面车床为现有常规车床,利用工装顶尖502、活动顶尖503将工件装夹固定即可;工装顶尖502对应工艺盲堵402的中心孔,活动顶尖503对应下轴端中心孔,可有效保证定位精度;
步骤五所述的堆焊及热处理可采用现有技术实施,一般按《焊接工艺评定(WPQ)》及《焊接工艺规程(WPS)》利用变位机、等离子堆焊设备、退火炉等进行堆焊及热处理;球面堆焊前本体要求没有任何铸造缺陷,所以需要对球面及周边30mm以上的范围进行表面着色探伤检验,合格后球面作为下道工序的加工基准;
步骤六所述的精车流道方法可采用现有技术实施,一般采用普通立车四爪装夹,以球口端面校平,流道校圆,精车流道及端口符合设计尺寸,调头加工另一端口尺寸符合设计要求;
步骤七所述的精车球体的球面已堆焊面方法为:利用数控卧式加工球面车床加工,预留磨削余量,优选为半径尺寸留0.10mm-0.15mm磨削余量,在两处点焊的测量凸台309位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤八所述的磨堆焊球面方法为:按设计尺寸利用卧式球面磨床磨削到位,在两处点焊的测量凸台309位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤九所述的精车球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆方法为:利用数控卧车重新加工球体上轴端的基准端面和基准外圆,以及球体下轴端的基准端面和基准外圆;
步骤十所述的确定球面中心坐标尺寸基准方法为:在数控镗床上,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装4固定在工作台上,在镗床主轴端部固定百分表,校核圆锥定位面工装4的外圆中心与镗床主轴同轴,同时利用百分表确定圆锥定位面工装4外圆的轴向坐标,从而得到圆锥定位面工装4的中心在数控镗床上的坐标值;然后吊装球体球面与圆锥定位面401贴合定位,校核球口端主参考端面平行工作台,根据上轴端、下轴端外形尺寸分中,并使得上轴端、下端轴心线平行于工作台,球体上轴端朝向镗床主轴,百分表校核球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆跳动≤0.02mm,球面中心坐标值与圆锥定位面工装4的中心坐标值相同,根据根据球面中心坐标值得到上轴端基准端面到球面中心的尺寸M1,将球体旋转180°,使用同样的方法得到下轴端基准端面到球面中心的尺寸M2;
步骤十一所述的精车球体下轴端轴向及径向球面方法为:利用卧式数控车床,依据尺寸M2为尺寸基准,以下轴端基准端面为对刀面(数控对刀精度可满足≤0.01mm),加工球体下端轴向、径向球面到设计尺寸;在加工下阀轴轴向球面时,可在端面设计直径为Φd1mm的圆柱形沉孔,所以刀具从外向内走刀时超过圆柱形沉孔位置1mm即可,同时也避免了与活动顶尖的干涉;
步骤十二所述的镗球体上轴端、下轴端方法为:在数控镗床上,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装4固定在工作台上,在镗床主轴端部固定百分表,校核圆锥定位面工装4的外圆中心与镗床主轴同轴,同时利用百分表确定圆锥定位面工装4外圆的轴向坐标,从而得到圆锥定位面工装4的中心在数控镗床上的坐标值;然后参照步骤二所述的方式将球体定位装夹在圆锥定位面工装4的圆锥定位面401上,球体的上轴端朝向主轴,镗床主轴端部放置磁力表座校平,校核上轴端基准端面及基准外圆,校核上轴端四方部两对边平行或垂直工作台;加工上轴端与工艺盲堵402点焊处,取出工艺盲堵402,然后利用步骤十确定的尺寸M1为尺寸基准,镗铣上轴端各部位符合设计尺寸;将球体旋转180°,使用同样的校核方法校核球体下轴端后,加工球体下轴端末端面及圆柱形沉孔并打中心孔符合设计要求,加工下轴端其它各部位符合设计尺寸;
拆除圆锥定位面工装4及球体,参照步骤一的装夹方式重新将球体定位装夹在工作台上,依据上轴端的四方部找正,粗镗多边形销孔以便于线切割穿钼丝,钻孔攻丝螺孔到位;将球体旋转90°,粗镗圆柱销孔以便于线切割穿钼丝;
步骤十三所述的线切割销孔方法为:采用线切割机,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装4固定在工作台上(也可利用线切割机工作台横梁辅助夹紧),并将球体定位装夹在圆锥定位面工装4的圆锥定位面401上,以球体上轴端四方外形为钼丝校核基准,线切割圆柱销孔到位;
拆除圆锥定位面工装4及球体,参照步骤一的装夹方式重新将球体定位装夹在工作台上,以球体上轴端四方外形为钼丝校核基准,线切割多边形销孔到位。
优选地,步骤二中,在吊装球体球面与圆锥定位面401贴合定位后;在上轴端的下侧表面和下轴端的下侧表面分别配设有千斤顶308,通过调整千斤顶308以确定上轴端、下轴端轴心线平行于工作台。利用千斤顶308作为可调支承,可方便调整上轴端、下轴端轴心线平行于工作台。
步骤十四所述的去除球体侧面的配重铁可采用常规方式实施,需打磨掉球面体配重铁点焊部位,去除配重铁及球体上的焊渣、凸起、飞边、毛刺等。
由于球体的特殊形状,因此在步骤十四加工完成后,进入步骤十五,采用三坐标检测,验收合格。
步骤二使用工装圆锥面定位,球面中心与圆锥定位面工装4自然重合,使球体上、下轴端的中心孔可使用角铣头一次性加工到位,提高了以中心孔为加工基准的定位精度。步骤三所述的球体侧面焊配重铁工序,可使球体对称面的重量均衡,减小了球体加工时高速回转造成的圆度公差。步骤四、步骤六、步骤七、步骤八、步骤九及步骤十一的工序基准完全重合,避免了产生基准不重合产生的误差。步骤十和步骤十二的工序基准同样完全重合,避免了产生基准不重合产生的误差,得到一种精确的加工过程中尺寸检测方法及方式,同时提高了球体轴向尺寸的加工精度,最终的三坐标尺寸检测证实球体的形位公差、尺寸公差及表面粗糙度完全满足甚至高于图纸设计要求。
Claims (6)
1.强制密封球阀堆焊球体的加工方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,粗镗铸件球体的流道及球面;
步骤二,粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔;
步骤三、在球体侧面焊配重铁,使得流道两侧的球体保持平衡;
步骤四、车加工需要堆焊的球面;
步骤五、堆焊及热处理;
步骤六、精车流道;
步骤七、精车球体的球面已堆焊面;
步骤八、磨堆焊球面;
步骤九、精车球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆;
步骤十、确定球面中心坐标尺寸基准;
步骤十一、精车球体下轴端轴向及径向球面;
步骤十二、镗球体上轴端、下轴端;
步骤十三、线切割多边形销孔;
步骤十四、去除球体侧面的配重铁;
其中,步骤一所述的粗镗铸件球体的流道及球面方法为:使用数控镗床加工;预先在球体上轴端两侧面焊接辅助定位块(201),找正球体上轴端、下轴端外形;使用组合压板一(202)、T型槽用螺栓一(203)及螺母一(204)将辅助定位块(201)固定夹紧在工作台上,组合压板一(202)包括压紧固定在辅助定位块(201)上表面的第一水平压板和设于第一水平压板下表面的支撑座,支撑座的下端设于工作台的台面上;利用数控镗床自带的主轴架磁力表座校核,兼顾流道与主轴平行及上轴端四方体中的两侧面平行;然后粗加工流道及球口两端面见光,之后工作台旋转90°,利用数控镗床编程粗加工球面,加工结束后打磨去掉辅助定位块(201);
步骤二所述的粗铣球体上轴端、下轴端外形及打中心孔方法为:使用带角铣头的龙门铣加工中心加工;先使用组合压板二(301)、T型槽用螺栓二(302)及螺母二(303)将圆锥定位面工装(4)固定在工作台上,组合压板二(301)包括压紧固定在圆锥定位面工装(4)底板上表面的第二水平压板和设于第二水平压板下表面的支撑板,圆锥定位面工装(4)的内孔上端具有圆锥定位面(401);然后吊装球体球面与圆锥定位面(401)贴合定位;校核球口端主参考端面平行工作台,根据上轴端、下轴端外形尺寸分中,确定上轴端、下轴端轴心线平行于工作台,最后使用压板(304)、支承(305)、螺母三(306)及拉杆(307)组合压紧球体上轴端、下轴端,压板(304)分别对应设于上轴端的上方侧面、下轴端的下方侧面,支承(305)安放于工作台上,用于支撑压板(304);然后依次按如下步骤加工:步骤a,使用角铣头加工球体上轴端端面见光;步骤b,预先加工好的工艺盲堵(402),工艺盲堵(402)同轴设置的圆柱堵头和盲堵法兰,根据圆柱堵头外圆尺寸镗铣球体上轴端中心孔的内径尺寸到位,两者为间隙配合;步骤c,安装工艺盲堵(402)到位,然后在盲堵法兰的外圆将工艺盲堵(402)点焊牢固在球体上轴端;步骤d,加工球体上轴端四方外形见光,以作为后续参考基准;步骤e,加工球体上轴端基准端面见光、基准外圆见圆;步骤f,在工艺盲堵(402)的外端面中心加工矩形槽(404),矩形槽(404)尺寸根据后面工序使用的车球机、磨球机主轴连接尺寸来确定;步骤g,加工球体下轴端除去基准端面之外的端面见光,除去基准外圆之外的外圆部位见光;步骤h,加工球体下轴端基准端面见光、基准外圆见圆;步骤i,角铣头换中心钻,在工艺盲堵(402)的矩形槽(404)底面加工工艺盲堵(402)的中心孔到位,接着加工球体下轴端中心孔到位;步骤j,加工球口两端面,并预留精车余量;
步骤三所述的球体侧面焊配重铁工序在步骤二所使用的定位工装上实施,在该工序中,同时在球体顶部球面的两侧焊测量凸台(309),测量凸台(309)分设于流道中心线的两侧,测量凸台(309)用于在车、磨球面时辅助千分尺测量球面尺寸;
步骤四所述的车加工需要堆焊的球面方法为:利用数控卧式加工球面车床,按堆焊前球面工艺尺寸加工需要堆焊的球面,在两处点焊的测量凸台(309)位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤七所述的精车球体的球面已堆焊面方法为:利用数控卧式加工球面车床加工,预留磨削余量,在两处点焊的测量凸台(309)位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤八所述的磨堆焊球面方法为:按设计尺寸利用卧式球面磨床磨削到位,在两处点焊的测量凸台(309)位置用千分尺测量球体加工尺寸;
步骤九所述的精车球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆方法为:利用数控卧车重新加工球体上轴端的基准端面和基准外圆,以及球体下轴端的基准端面和基准外圆;
步骤十所述的确定球面中心坐标尺寸基准方法为:在数控镗床上,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装(4)固定在工作台上,在镗床主轴端部固定百分表,校核圆锥定位面工装(4)的外圆中心与镗床主轴同轴,同时利用百分表确定圆锥定位面工装(4)外圆的轴向坐标,从而得到圆锥定位面工装(4)的中心在数控镗床上的坐标值;然后吊装球体球面与圆锥定位面(401)贴合定位,校核球口端主参考端面平行工作台,根据上轴端、下轴端外形尺寸分中,并使得上轴端、下端轴心线平行于工作台,球体上轴端朝向镗床主轴,百分表校核球体上轴端、下轴端基准端面及基准外圆跳动≤0.02mm,球面中心坐标值与圆锥定位面工装(4)的中心坐标值相同,根据根据球面中心坐标值得到上轴端基准端面到球面中心的尺寸M1,将球体旋转180°,使用同样的方法得到下轴端基准端面到球面中心的尺寸M2;
步骤十一所述的精车球体下轴端轴向及径向球面方法为:利用卧式数控车床,依据尺寸M2为尺寸基准,以下轴端基准端面为对刀面,加工球体下端轴向、径向球面到设计尺寸;
步骤十二所述的镗球体上轴端、下轴端方法为:在数控镗床上,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装(4)固定在工作台上,在镗床主轴端部固定百分表,校核圆锥定位面工装(4)的外圆中心与镗床主轴同轴,同时利用百分表确定圆锥定位面工装(4)外圆的轴向坐标,从而得到圆锥定位面工装(4)的中心在数控镗床上的坐标值;然后参照步骤二所述的方式将球体定位装夹在圆锥定位面工装(4)的圆锥定位面(401)上,球体的上轴端朝向主轴,镗床主轴端部放置磁力表座校平,校核上轴端基准端面及基准外圆,校核上轴端四方部两对边平行或垂直工作台;加工上轴端与工艺盲堵(402)点焊处,取出工艺盲堵(402),然后利用步骤十确定的尺寸M1为尺寸基准,镗铣上轴端各部位符合设计尺寸;将球体旋转180°,使用同样的校核方法校核球体下轴端后,加工球体下轴端末端面及圆柱形沉孔并打中心孔符合设计要求,加工下轴端其它各部位符合设计尺寸;
拆除圆锥定位面工装(4)及球体,参照步骤一的装夹方式重新将球体定位装夹在工作台上,依据上轴端的四方部找正,粗镗多边形销孔以便于线切割穿钼丝,钻孔攻丝螺孔到位;将球体旋转90°,粗镗圆柱销孔以便于线切割穿钼丝;
步骤十三所述的线切割销孔方法为:采用线切割机,参照步骤二所述的方式将圆锥定位面工装(4)固定在工作台上,并将球体定位装夹在圆锥定位面工装(4)的圆锥定位面(401)上,以球体上轴端四方外形为钼丝校核基准,线切割圆柱销孔到位;
拆除圆锥定位面工装(4)及球体,参照步骤一的装夹方式重新将球体定位装夹在工作台上,以球体上轴端四方外形为钼丝校核基准,线切割多边形销孔到位。
2.如权利要求1所述的强制密封球阀堆焊球体的加工方法,其特征在于,步骤六所述的精车流道方法为:采用普通立车四爪装夹,以球口端面校平,流道校圆,精车流道及端口符合设计尺寸,调头加工另一端口尺寸符合设计要求。
3.如权利要求1所述的强制密封球阀堆焊球体的加工方法,其特征在于,步骤二中,在吊装球体球面与圆锥定位面(401)贴合定位后;在上轴端的下侧表面和下轴端的下侧表面分别配设有千斤顶(308),通过调整千斤顶(308)以确定上轴端、下轴端轴心线平行于工作台。
4.如权利要求1所述的强制密封球阀堆焊球体的加工方法,其特征在于,步骤二的步骤j中,加工球口两端面时,预留≥2mm精车余量。
5.如权利要求1所述的强制密封球阀堆焊球体的加工方法,其特征在于,步骤七中利用数控卧式加工球面车床加工球面已堆焊面时,半径尺寸留0.10mm-0.15mm磨削余量。
6.如权利要求1至5任意一项所述的强制密封球阀堆焊球体的加工方法,其特征在于,在步骤十四加工完成后,进入步骤十五,采用三坐标检测,验收合格。
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GR01 | Patent grant | ||
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