用浮动刀盘加工焊管坡口
作者：缤果创意 发佈时间2011-03-28
目前无缝钢管件焊接坡口的加工大多采用端面铣削或车削（只要大管径时才采用磨削）。加工时，刀具与工件之间相对转动，且回转中心距坚持一定。从消费中发现，用这种方式加工的产品很难到达GB12459-89规范中规则的端面公差请求。问题的关键在于管件成型公差带范围远大于机加工坡口的公差带。例如，一管径为325mm的管件成型后的合格尺寸为，即在任一径向方向丈量，只需外径在322～329mm范围内即为合格品。其焊接坡口尺寸请求如图1所示。
从图1可见，管件端平面尺寸1.6±0.8mm是焊接工艺请求必需保证的尺寸，是以管件内壁为基准的，而管件的成型尺寸是以管件轴心线为基准，且机加工公差带远小于管件成型公差带。由于管件成型与机加工的尺寸基准不同，加之公差带差距较大，所以采用以回转中心为加工基准的定刀加工法不尽合理。
1．固定刀盘加工管件坡口误差剖析
在理想状态下（管件壁厚、直径均无误差，刀具主轴径跳疏忽不计）剖析斜刀（角度刀）加工过程（见图2），将轴向定为X，径向定为Y，刀刃构成的直线方程为y＝kx。在理想状态下，外径与斜刀的接触点在Y方向不变，在X方向则随进刀量的变化而变化，外径与内径端面应为正圆形，侧视应为一垂直线。但实践加工中，管件直径、管壁厚度均有误差。当y有增量Δy，x随刀刃则有一变量Δx，那么随着径向方向的变化，x也相应变化，即加工出的管件端面是一空间曲面。由于加工端面（1．6±0．8mm）的平刀与斜刀在刀盘上互成180°，调好位置后固定不变。当刀回旋转时，若管径在y方向增加Δy，则斜刀切削量加大，端面平刀口变小（有时以至为0），很难保证1．6±0．8mm尺寸的加工精度。
1．斜刀2．固定刀盘3．平刀
2．浮动刀盘的构造设计
为处理上述问题，我们将固定刀盘改为浮动刀盘，行将加工基准选在管件内壁，并使刀体随基准径向浮动，这样管件直径方向的误差就可消弭，仅剩管壁厚度误差，此误差可由消费厂家保证。浮动刀盘的构造见图3。
1．支撑滚轮2．斜刀3．限位螺钉4．滑块5．浮动刀盘6．弹簧7．平刀
斜刀及支撑滚轮装在一径向滑块上，滑块在刀盘上能径向自在滑动，在其下部加一弹簧力，使滚轮坚持压紧管件内壁，从而起到以管件内壁为加工基准的作用。为避免浮动刀脱出刀盘，在斜刀上方加限位螺钉。加工时，刀盘转动，带动浮动刀体旋转，基准轮在弹簧力及向心力作用下，一直压向管件内壁且沿管件内壁滚动。斜刀切削管壁构成37．5°的坡口（由斜刀的角度肯定）。在刀盘上与斜刀成180°的位置装一把平刀，调整好高度，切除管件端面锐角，构成端平面1．6±0．8mm，其尺寸经过调整平刀与斜刀的相对位置来保证。
浮动刀盘从构造上保证了加工基准与设计基准的分歧性。对管件定位请求较宽松，只需管件轴心线与刀具回转中心根本平行即可，不请求严厉同心，从而缩短了工件夹紧时调整同心的时间。
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