薄壁圆筒激光切断装置及加工方法与流程

本发明属于焊接领域，具体涉及一种薄壁圆筒激光切断装置及加工方法。

背景技术：

在所有压力容器生产中(固体火箭发动机外壳属于高压容器的一种)，无论是卷焊圆筒、旋压圆筒、管料等用于压力容器生产时都存在圆筒与圆筒、封头、法兰的对焊，对焊前需要平圆筒口部，保证撑圆圆筒口部时，圆筒口部在同一平面内，倒出均匀的焊接坡口。要保证圆筒口部撑圆后圆筒端口在同一平面内、焊接坡口倒的均匀，在切圆筒时就必须将圆筒撑圆并找正，目前圆筒切边采用的方法是采用内撑具找正圆筒。内撑具分为前后两个，前内撑具卡在车床花盘上，后内撑具用四瓜固定在尾顶上，两个内撑具伸入圆筒内，撑具一般距切口距离为50～60毫米，每个内撑具由轴、法兰盘、调节螺栓、支撑块组成，如附图1：当转动调整螺栓2时，支撑块1就会径向移动，通过控制支撑块的位置，达到撑圆并找正圆筒，保证切出的圆筒组焊组对时圆筒口部在同一平面内。

如果采用内撑具找正法切一个φ400圆筒，所用的内撑具共有24个支撑块，要找正并撑圆这个圆筒，必须对这24个块进行反复调整，不但费时而且要求操作者需要一定的工作技能,按目前的工艺要求采用四点找正法,在撑具支撑位置圆筒的圆跳动小于0.1以内,熟练工人一般找正需要10-20分钟，用这种方法来切φ2米大圆筒找正需要4～6小时,如果圆筒不规则或较短，找正时由于两端相互影响会更难,由于使用这种工装找正圆筒对工作人员的个人技能要求很高,因此用这种方法切圆筒有时生产效率与圆筒质量都受到操作者技能的影响，有时可能由于操作不当而造成圆筒报废。

技术实现要素：

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种薄壁圆筒激光切断装置及加工方法，通过工装结构的设计及工装的加工方法提高精度，从而避免切圆筒时操作者个人原因导致的加工问题。

本发明的技术方案是：一种薄壁圆筒激光切断装置，其特征在于：包括丝杠、卡块和两个抱环；所述抱环是由上半抱环和下半抱环组成的环状结构，所述上半抱环和下半抱环的一端为铰接，另一端通过螺栓固定；所述下半抱环的底端为滑块结构，与车床轨道配合安装，并通过车床轨道保证两个所述抱环同轴，使得两个所述抱环能够沿车床轨道同轴滑移；

所述下半抱环底端的滑块结构上开有螺纹通孔，所述螺纹通孔的中心轴平行于车床轨道；所述丝杠与两个所述下半抱环的螺纹通孔配合安装，用于调节两个抱环之间的轴向距离；

所述卡块通过螺栓固定于所述下半抱环底端的滑块结构上，用于实现所述下半抱环与车床轨道的锁紧。

本发明的进一步技术方案是：所述上半抱环和下半抱环的一端通过销轴铰接，并采用开口销插入所述销轴端头的通孔紧固。

一种薄壁圆筒激光切断装置的加工方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：将两个所述下半抱环合体铸造成型，保证其同轴度；采用铸造或锻造工艺加工所述上半抱环，保证其同轴度；

步骤二：将步骤一中两个下半抱环合体铸件的底端进行加工，加工为与车床轨道配合的下半抱环导轨面，能够沿车床轨道轴向滑动；

步骤三：依次在所述下半抱环的合体铸件上加工安装所述丝杠和螺栓的通孔；然后分别加工两个所述上半抱环和下半抱环合体铸件的安装贴合面、铰接部分和安装孔；

步骤四：将步骤三中加工完成的两个上半抱环和下半抱环合体铸件的两端分别通过铰接和螺栓固定为整体结构，然后将所述整体结构安装于车床轨道上，采用螺栓和卡块将其锁紧固定；

步骤五：按照待切割圆筒外径的理论值加工所述整体结构中抱环的内径，保证所述整体结构中抱环内径的定位精度；

步骤六：将步骤五加工完成的整体结构沿垂直于两个抱环中心轴的方向切割，且切割面过两个抱环中心连线的中点，保证切割后的两部分相对于切割面对称；

步骤七：通过攻丝加工两个所述抱环上的螺纹通孔，完成加工。

有益效果

本发明的有益效果在于：传统内撑具找正法，完全由于操作者通过调整内撑块的位置，实现圆筒的找正，前后内撑具在加工与使用完全是不相关零件，而本发明是通过工装的设计加工来保证圆筒的“装正”而不是找正撑圆。本发明是由前后两个抱环组成，将两个下半抱环进行合体铸造；对上半抱环和下半抱环合体铸件的安装孔、安装面分别进行加工，然后将其整体锁紧安装于车床轨道上；按照待切割圆筒外径的理论值加工抱环内径,内径加工选用预先选好的车床加工,以保证两个抱环的定位精度；完成抱环内径加工后，再将加工后的合体铸件切开，完成螺纹孔的攻丝，最终完成前后抱环的加工。

本发明通过将两个完全一样的抱环同轴安装于车床轨道上，并将待切割圆通同轴固定于其内，一个激光切割头固定在车床花盘上，当转动花盘时可实现对圆筒的切断，另一个激光切割头装在尾顶架上，可以实现对另一端的切割，这样就完成了圆筒的高精度快速切断。本发明的两个下半抱环是合体铸造，然后进行一体加工，保证了前后抱环的同轴度，因此切断圆筒时只需装卡无需找正；由于工装加工时采用一刀成活,可保证找正精度小于0.05。

附图说明

图1为背景技术中的内撑具找正圆筒工装；

图2为本发明薄壁圆筒激光切断装置的整体结构示意图；

图3为本发明上半抱环的结构示意图；

图4为本发明下半抱环的结构示意图；

图5为本发明销轴的结构示意图；

图6为本发明丝杠的结构示意图；

图7为本发明卡块的结构示意图；

图8为本发明两个下半抱环合体铸造的结构示意图；

附图标记说明：1、激光切割头；2、六方螺栓；3、下半抱环；4、销轴；5、开口销；6、上半抱环；7、丝杠；8、卡块；9、锁紧螺栓。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明一种薄壁圆筒激光切断装置，包括丝杠7、卡块8和两个抱环；所述抱环是由上半抱环6和下半抱环3组成的环状结构，上半抱环6和下半抱环3的一端通话销轴4和开口销5铰接，另一端通过锁紧螺栓9固定；下半抱环3的底端为滑块结构，与车床轨道配合安装，并通过车床轨道保证两个所述抱环同轴，使得两个所述抱环能够沿车床轨道同轴滑移；

所述下半抱环3底端的滑块结构上开有螺纹通孔，所述螺纹通孔的中心轴平行于车床轨道；丝杠7与两个下半抱环3的螺纹通孔配合安装，用于调节两个抱环之间的轴向距离；

卡块8通过螺栓固定于下半抱环3底端的滑块结构上，用于实现下半抱环3与车床轨道的锁紧。

本发明一种薄壁圆筒激光切断装置的加工方法，具体步骤如下：

步骤一：将两个所述下半抱环合体铸造成型，保证其同轴度；采用铸造或锻造工艺加工所述上半抱环，保证其同轴度；

步骤二：将步骤一中两个下半抱环的合体铸件的底端进行加工，加工为与车床轨道配合的下半抱环导轨面，能够沿车床轨道轴向滑动；

步骤三：依次在所述下半抱环的合体铸件上加工安装所述丝杠和螺栓的通孔；然后分别加工两个所述上半抱环和下半抱环合体铸件的安装贴合面、铰接部分和安装孔；

步骤四：将步骤三中加工完成的两个上半抱环和下半抱环合体铸件的两端分别通过铰接和螺栓固定为整体结构，然后将所述整体结构安装于车床轨道上，采用螺栓和卡块将其锁紧固定；

步骤五：按照待切割圆筒外径的理论值加工所述整体结构中抱环的内径，保证所述整体结构中抱环内径的定位精度；

步骤六：将步骤五加工完成的整体结构沿垂直于两个抱环中心轴的方向切割，且切割面过两个抱环中心连线的中点，保证切割后的两部分相对于切割面对称；

步骤七：通过攻丝加工两个所述抱环上的螺纹通孔，完成加工。

本发明以选定车床为起点,按车床刀架托板导轨面设计下半抱环导轨面；本发明的关键是两个下半环合体铸造，按车床刀架托板导轨面加工下半环合体导轨面，上半抱环6可以用钢板弯成,粗加工完成后,将上、下半抱环组装为一体,按圆筒外径的理论值加工抱环内径,内径加工选用预先选好的车床加工,以保证抱环的定位精度,两件下半抱环上的丝杠连接螺纹孔的底孔也一次加工成,当完成以上加工工序后,再将两个下半抱环切开,完成丝杠螺纹的攻丝。

本发明的应用:加工完所有零件,将两个下半抱环放到导轨上，用销轴4与开口销5将上半抱环与下半抱环连接,用丝杠7将两个下半抱环连为一体并保证转动丝杠时两个下半抱环能平稳移动,通过螺栓2与卡块8将下半抱环与车床导轨固定但不锁死，必要时可以锁死任何一个，打开上半抱将圆筒放在下半抱环上,放下上半抱环用螺栓9将上、下半环锁紧，就完成了圆筒的固定与找正。开启激光切割机转动车床花盘即可完成圆筒的切割。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。