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平旋盘在大口径阀体加工中的应用研究

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刘德华朱良王文明

摘要：各行各业对阀门的要求越来越高。在这种背景下，对于阀门的制作和加工有了更加严格的要求，设计生产制造过程中，要更加关注阀门的安全性和可靠性。数控镗铣床在阀门加工中应用较为普遍。传统的数控机床已经满足更高的加工要求。数控平旋盘与数控机床的联合应用，一方面节约了刀具成本，另一方面拓宽了其加工范围。探讨镗铣床和数控平旋盘的联合应用，具有十分重要的现实意义。本文首先对平旋盘与测头进行概述，其次分析平旋盘加工方案工装及工艺设计，以希望通过本文的研究对于大口径阀体的加工有所裨益。

关键词：平旋盘;大口径阀体;加工制作

0前言

伴随着经济的快速发展，石油化工、建筑行业等行业对阀门的要求越来越高。在这种背景下，对于阀门的制作和加工有了更加严格的要求，设计生产制造过程中，要更加关注阀门的安全性和可靠性[1]。数控镗铣床在阀门加工中应用较为普遍。传统的数控机床已经满足更高的加工要求。要成就一个国家制造业的现代化，数控技术装备是关键。只有提高数控技术装备，才能促进国家综合国力的提升。基于此，世界上许多发达国家都十分重视数控技术。数控平旋盘技术的应用，可加工复杂的零件，具有十分重要的应用意义。数控平旋盘与数控机床的联合应用，一方面节约了刀具成本，另一方面拓宽了其加工范围[2]。探讨镗铣床和数控平旋盘的联合应用，具有十分重要的现实意义。本文首先对平旋盘与测头进行概述，其次分析平旋盘加工方案工装及工艺设计，以希望通过本文的研究对于大口径阀体的加工有所裨益。

1平旋盘与测头概述

所谓的平旋盘，专业名称为U轴刀具。在数控机床的坐标系中，不仅有我们通常所说的X轴、Y轴、Z轴，也有U轴。平旋盘，就是U轴上的刀具。

1.1数控机床坐标系

所谓的数控机床坐标系，是一种几何坐标系。借助坐标系，可确定在机床中工件的位置，从而有效的确定工件的运动轨迹。根据两者之间的关系，得到所需要的数据。数控机床的坐标系根据右手直角笛卡尔定则来确定，在全世界范围内都是通用的[3]。

1.2平旋盘简介

在数控机床的众多组成部件中，平旋盘是其中一个重要的附件。在主轴提供的动力下，可实现盘体的转动。在伺服电机控制的作用下，可以实现滑块的进给。在U轴驱动器的作用下，工件可以沿着U轴变径移动。利用平旋盘，可以加工复杂的零件，也可以实现沟糟的车镗加工。

在众多的高精度机床附件制造商中，意大利的丹德瑞是较为出名的厂家之一，其数控平旋盘主要有TA-CENTER，TA-TRONIC，U-TRONIC，U-COMAX等系列。在能源、汽车、土木、核能等行业中有着广泛的应用[4]。

1.3数控平旋盘的特点及优势

数控平旋盘应用之后，能够实现车削外圆、切槽等功能，具体来说其特点和功能主要表现为以下几个方面：

（1）全部自动化操作。加工时，工件根据设定的数据实现变径，可车镗加工复杂工件的回转面和沟糟。

（2）节省成本。比较来说，平旋盘可以实现车镗刀的功能，因此不需要额外的采购车镗刀，这样以来就节省了较大的成本。

（3）提高工作效率。与使用车镗刀相比，使用平旋盘之后，不需要额外的进行换刀，这样节约了时间，提高了工作效率。

综合来看，平旋盘的使用，既扩大了数控机床的加工范围，又降低了成本，提高了工作效率，具有一举多得的功能。

1.4数控测头概述

当数控机床触碰到工件时，数控测头就会触发动作，产生信号。在这种情况下，就可以收集重復、准确的几何数据。后期复核的过程中，可对相关的历史数据进行追溯，最大程度的提高工件的一致性。

实际工作中，常采用RMP600测头，这是由雷尼绍公司研发的，可适合不同的工况，具体体积小、精度高的优点，采用此测头，可提高工作效率，提高工件的加工质量[5]。

2平旋盘加工方案工装及工艺设计

在大口径阀门的制造加工过程中，一直存在的较为棘手的问题是如何加工和策略楔式闸阀阀体斜5°密封面。这些难点主要表现为以下几个方面：首先，密封面要确保极小的表面粗糙度，同时也要求角度准确。一旦角度出现偏差，装配过程中就无法保证密封面的吻合度。其次，因倾斜5°的要求，加工过程中不好控制和测量阀体档宽。一旦超过规定的公差，容易出现闸板下陷或者“掉线”。后期采用其他方法进行修补，一方面增加了成本，另一方面影响了装配质量。

一般的数控车床，通常采用立式或者卧式两种。工件加工时，主轴带动工件选择，而且要求主轴和工件的旋转轴重合。因此，在这种情况下，每次只能加工工件的一头。当需要加工的工件较为复杂时，需要专门的工装夹具。采用这种加工方式，加工效率比较低。当数控镗铣床上装配平旋盘之后，车削功能可由平旋盘实现。平旋盘的旋转轴可在机床主轴的XY平面内自由旋转，于是可以加工较为复杂的工件。当工件需要多个轴类部位进行加工时，可多次自由旋转