一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工装置及方法与流程

本发明涉及船舶建造现场机械加工技术领域，特别涉及一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工装置及方法。

背景技术：

在船舶建造过程中，一些大型环式平面法兰、阶梯法兰螺孔螺纹孔加工时，由于空间受限，大型螺纹加工设备无法进入和固定，均是采用人工加工方式，在施工过程中极易造成丝锥断裂并残留在盲孔中，不易清除，很难保证螺纹轴线垂直度和有效螺纹深度，尤其对于大尺寸粗牙螺纹盲孔加工时，更难以保证作业精度，导致法兰螺孔螺纹加工费时费力，施工效率不高。

技术实现要素：

为了能够对大型环式平面法兰、阶梯法兰进行螺纹孔加工，本发明提供了一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工装置及方法。该方法通过伺服进给驱动机构、回转支撑臂组件、数控系统、磁力定位机构组成螺纹孔加工装置，解决大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工装置包括伺服进给驱动机构、回转支撑臂组件、数控系统和磁力定位机构，采用磁力定位机构上的永磁铁吸附在工件表面，通过回转支撑臂组件调整伺服进给驱动机构位置实现与螺孔对中找正，利用数控系统的触摸式人机界面操作，实现智能定深，自动攻下和退回，完成在回转支撑臂组件旋转半径范围内任意位置的攻丝需求。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的伺服进给驱动机构中，所述伺服进给驱动机构主要由主电机、双档精密减速器和丝锥快换夹头组成，沉头螺钉将主电机与固定板连接，主电机下部安装双档精密减速器，双档精密减速器下部安装丝锥快换夹头，根据施工需要安装不同规格的丝锥。

进一步地，所述磁力定位机构主要由升降电机、减速器、主轴、丝杠、支撑法兰和永磁铁及开关组件组成，升降电机、减速器和开关安装在电机固定板上，主轴和丝杠上部与电机固定板连接，下部与固定挡板连接，支撑法兰安装在主轴上，第三螺栓将永磁铁及开关组件与支撑法兰连接。

进一步地，所述回转支撑臂组件的主体为连杆机构，主要由支撑臂、回转轴、回转臂组成；回转臂上的异形板与主轴连接，回转轴与回转臂焊接连接，回转臂连接轴套套装在回转轴上，回转轴上部安装挡圈和第一吊环；支撑臂分别通过大销轴与回转臂连接板、电机连接板连接，大销轴通过第二螺栓和大挡圈锁紧固定。

本发明还提供一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工的方法，首先，将装置吸附与法兰平面上或可供吸附的临时工装平面上；其次，通过升降电机调整回转支撑臂组件及伺服进给驱动机构的高度满足加工需求，数控系统通电后在数控数控系统中设定螺纹加工参数，手动拖拽伺服进给驱动机构及回转臂组件绕磁力定位机构主轴旋转，向下轻压伺服进给驱动机构使得丝锥靠近螺孔，微调装置最终实现丝锥与螺孔对正；最后，打开伺服进给驱动机构的开关，缓慢让丝锥能顺利进入螺孔实现切削，切削正常时，撤除外力，实现螺纹孔加工。

积极效果，由于本发明通过伺服进给驱动机构、回转支撑臂组件、数控系统、磁力定位机构组成的螺纹孔加工装置，利用永磁铁提供稳定、强大的吸附作用力将加工装置固定于工件表面或临时支撑平面上，利用回转支撑臂组件实现丝锥的空间移动，通过伺服进给驱动机构提供的强劲动力带动丝锥旋转实现切削，期间通过数控系统控制，实现智能操作，最终实现螺纹孔加工。能够实现平面法兰、阶梯法兰平面上的螺纹孔加工过程顺畅，加工状态平稳、螺纹孔加工质量高，且本发明所述的加工装置装置结构简单、易操作，结构紧凑、外形小巧，更适用于船上有限空间的平面法兰、阶梯法兰平面上的螺纹孔加工，因此该装置及工艺方法加工效率高，用途更广泛。适宜作为一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工装置及方法应用。

附图说明

附图1是本发明装置组成立体示意图；

附图2是本发明装置中伺服进给驱动机构示意图；

附图3是本发明装置中回转支撑臂组件与数控系统主视图；

附图4是本发明装置中回转支撑臂组件与数控系统俯视图；

附图5是本发明装置中磁力定位机构结构示意图。

图中：1.伺服进给驱动机构，2.回转支撑臂组件，3.数控系统，4.磁力定位机构，5.主电机，6.固定块，7.沉头螺钉，8.双档精密减速器，9.丝锥快换夹头，10.丝锥，11.电机连接板，12.支撑臂，13.第一吊环，14.挡圈，15.回转臂，16.回转臂连接轴套，17.异形板，18.回转轴，19.大销轴，20.小销轴，21.小挡圈，22.第一螺栓，23.大挡圈，24.第二螺栓，25.氮气弹簧及组件，26.回转臂连接板，27.升降电机，28.减速器，29.开关，30.电机固定板，31.第二吊环，32.主轴，33.丝杠，34.固定挡板，35.支撑法兰，36.第三螺栓，37.永磁铁及开关组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

据图所示，一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工装置包括：伺服进给驱动机构1、回转支撑臂组件2、数控系统3和磁力定位机构4，采用磁力定位机构4上的永磁铁吸附在工件表面，通过回转支撑臂组件2调整伺服进给驱动机构1位置实现与螺孔对中找正，利用数控系统3的触摸式人机界面操作，实现智能定深，自动攻下和退回，完成在回转支撑臂组件2旋转半径范围内任意位置的攻丝需求。

所述伺服进给驱动机构1主要由主电机5、双档精密减速器8和丝锥快换夹头9组成，沉头螺钉7将主电机5与固定块6连接，主电机5下部安装双档精密减速器8，双档精密减速器8下部安装丝锥快换夹头9，根据施工需要安装不同规格的丝锥10。

所述磁力定位机构4主要由升降电机27、减速器28、主轴32、丝杠33、支撑法兰35和永磁铁及开关组件37组成，升降电机27、减速器28和开关29安装在电机固定板30上，主轴32和丝杠33上部与电机固定板30连接，下部与固定挡板34连接，支撑法兰35安装在主轴32上，第三螺栓36将永磁铁及开关组件37与支撑法兰35连接。

所述回转支撑臂组件2的主体为连杆机构，主要由支撑臂12、回转轴18、回转臂15组成；回转臂15上的异形板17需要在回转臂15与主轴32连接后进行现场定位安装，回转轴18与回转臂15焊接连接，回转臂连接轴套16套装在回转轴18上，回转轴18上部安装挡圈14和第一吊环13；支撑臂12分别通过大销轴19与回转臂连接板26、电机连接板11连接，大销轴19通过第二螺栓24和大挡圈23锁紧固定。

所述支撑臂12为两根平行排列，上根支撑臂12连接有氮气弹簧及组件25，

氮气弹簧及组件25一端与回转臂连接板26连接，另一端与上根支撑臂12连接。

所述电机固定板30侧部设有第二吊环31起重吊运。

所述电机连接板11通过小销轴20与固定块6连接，小销轴20采用第一螺栓22和小挡圈21锁紧固定。

所述数控系统3安装在回转臂15上平面。

本发明还提供一种大型环式平面法兰、阶梯法兰螺纹孔加工的方法，首先，将装置吸附于法兰平面上或可供吸附的临时工装平面上；其次，通过升降电机调整回转支撑臂组件2及伺服进给驱动机构1的高度满足加工需求，数控系统3通电后在数控系统3中设定螺纹加工参数，手动拖拽伺服进给驱动机构1及回转臂组件绕磁力定位机构4主轴旋转，向下轻压伺服进给驱动机构1使得丝锥靠近螺孔，微调装置最终实现丝锥与螺孔对正；最后，打开伺服进给驱动机构1的开关，缓慢让丝锥能顺利进入螺孔实现切削，切削正常时，撤除外力，实现螺纹孔加工。

具体包括以下步骤：

a)将装置通过磁力定位机构4吸附与法兰平面上或可供吸附的临时工装平面上，通过升降电机27调整回转支撑臂组件2及伺服进给驱动机构1的高度满足加工需求。

b)数控系统3通电后在数控系统3中设定螺纹加工参数。

c)手动拖拽伺服进给驱动机构1及回转支撑臂组件2绕磁力定位机构4主轴旋转，向下轻压伺服进给驱动机构1使得丝锥10靠近螺孔，微调装置最终实现丝锥10与螺孔对正。

d)打开伺服进给驱动机构1的开关，缓慢让丝锥10顺利进入螺孔切削，实现螺孔螺纹加工。

本发明的工作原理：

为了满足小规格螺纹孔加工时的高速高效，大规格螺纹孔加工时低速稳定，伺服进给驱动机构1中选用了伺服驱动精密双档减速机，配合数控系统3点选减速比即可快速完成高速和低速的快捷转换。其中数控系统3中己按国标设置好多种常用螺纹孔加工的参数，如：螺距、攻丝深度、攻丝速度、退丝速度、扭矩、加工计数和手动／自动模式切换设置等。采用磁力定位机构4上的永磁铁吸附在工件表面或可供吸附的临时工装平面上，通过升降电机调整回转支撑臂组件2及伺服进给驱动机构1的高度满足加工需求，数控系统3通电后在数控系统3中设定螺纹加工参数，实现智能定深，自动攻下和退回，完成在1200mm半径范围内任意位置的螺纹孔加工。

本发明的工作过程：

以涡轮泵发射系统基座的螺纹孔加工为例，具体说明成型步骤和过程。

第一步：将装置放置于工件已加工的表面上，打开磁力定位机构上的永磁铁开关，将装置吸附固定牢靠。

第二步：磁力定位机构上的升降电机供电，通过开关调节回转支撑臂组件高度，使伺服进给驱动机构行程至满足加工需求。

第三步：根据加工螺纹孔尺寸，选择同规格的丝锥安装在丝锥快换夹头上。

第四步：给数控系统通电，在人机操作界面根据加工螺纹的尺寸，设置相关参数，如：扭矩、转速、攻丝深度、自动攻丝或手动攻丝等操作。

第五步：向下按压伺服进给驱动机构，使得丝锥靠近工件表面，同时，拖拽伺服进给驱动机构及回转支撑臂组件绕磁力定位机构的主轴旋转，当丝锥与螺孔正确对正，丝锥正确入位后，按下伺服进给驱动机构手动开关，此时丝锥开始旋转，实现螺纹孔加工。

第六步：按上述步骤完成涡轮泵发射系统基座平面上的螺纹孔加工。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。