專利名稱：焊縫銑削清根設備的制作方法
專利說明本實用新型涉及一種用于焊縫的清根及成型的裝置，尤其涉及一種焊縫銑削清根 設備。
背景技術：
目前，焊接技術廣泛用于管道、壓力容器、風電塔架等金屬結構制造工藝中，焊縫 的清根及成型則是焊接前或焊接后的重要工序?，F(xiàn)有技術中，一般采用碳弧氣刨的方法進行焊縫的清根及成型，或采用成型砂輪 打磨等方法。上述現(xiàn)有技術至少存在以下缺點噪音大、精度差、成本高、效率低、能耗高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種噪音小、精度高、成本低、效率高、能耗低的焊縫銑 削清根設備。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本實用新型的焊縫銑削清根設備，包括下滑座、上滑座、銑削動力頭，所述銑削動 力頭上設有銑刀，所述銑削動力頭設于所述上滑座的滑軌上，所述上滑座設于所述下滑座 的滑軌上，所述上滑座的滑軌與所述下滑座的滑軌相互垂直。由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型所述的焊縫銑削清根設 備，由于包括下滑座、上滑座、銑削動力頭，銑削動力頭上設有銑刀，銑削動力頭設于上滑座 的滑軌上，上滑座設于下滑座的滑軌上，上滑座的滑軌與所述下滑座的滑軌相互垂直。銑削 動力頭及銑刀可以沿兩個相互垂直的方向運動，并結合自身的旋轉運動，通過銑削實現(xiàn)焊 縫的清根及成型。噪音小、精度高、成本低、效率高、能耗低。

圖1為本實用新型焊縫銑削清根設備的正面結構示意圖；圖2為本實用新型焊縫銑削清根設備的側面結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的焊縫銑削清根設備，其較佳的具體實施方式
如圖1、圖2所示包括下滑座1、上滑座2、銑削動力頭4，銑削動力頭4上設有銑刀7，銑削動力頭4 設于上滑座2的滑軌上，上滑座2設于下滑座1的滑軌上，上滑座2的滑軌與下滑座1的滑 軌相互垂直。這樣，銑削動力頭4及銑刀7就可以沿兩個相互垂直的方向運動。銑削動力頭4上設有主電機6，主電機6通過傳動裝置與銑刀7的轉動軸連接。傳 動裝置可以包括傳動帶5、減速箱等。[0015]銑削動力頭4與上滑座2之間設有第一絲桿_絲母驅(qū)動裝置9 ；上滑座2與所述 下滑座1之間設有第二絲桿-絲母驅(qū)動裝置10。第一絲桿-絲母驅(qū)動裝置9和所述第二絲 桿-絲母驅(qū)動裝置10分別由第一伺服電機3和第二伺服電機8驅(qū)動。分別用于驅(qū)動銑削 動力頭4及銑刀7就可以沿兩個相互垂直的方向運動。絲桿-絲母驅(qū)動裝置9、10中 的絲桿可以為滾珠絲桿。銑刀7可以包括刀架和刀 片，刀片包括多種直徑和/或角度的一系列的刀片。還包括控制系統(tǒng)，第一伺服電機3和第二伺服電機8接收控制系統(tǒng)的控制信號，控 制銑削動力頭4及銑刀7的運動。還可以包括工件徑向跳動傳感器和軸向竄動傳感器，控制系統(tǒng)接收工件徑向跳動 傳感器和軸向竄動傳感器的檢測信號，并根據(jù)接收到的信號控制第一伺服電機3和第二伺 服電機8的動作。主電機6也可以接收控制系統(tǒng)的控制信號，控制銑刀7的旋轉運動。控制系統(tǒng)包括人機界面，人機界面可以包括觸摸屏和/或手持式操作面板。本實用新型可以用于管道、壓力容器、風力發(fā)電塔架等金屬結構制造過程中環(huán)縫 及直逢的成型加工。下面通過具體實例并結合附圖對本實用新型進行詳細的描述再參見圖1、圖2，焊縫銑削設備主要包括下滑座、上滑座、銑削動力頭、銑刀、控制 系統(tǒng)等部分。下面對各部分的工作原理進行詳細的描述一、銑削動力頭及銑刀的移動可以沿二坐標(X、Y)移動X軸方向由交流伺服控制，滾珠絲杠傳動，其主要功能是第一、帶動銑刀往復運動。根據(jù)工 件直徑大小，調(diào)整銑刀位置，以適應銑削過程。第二個重要作用是當工件出現(xiàn)橢圓的情況 時，檢測傳感器發(fā)出指令給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號指揮伺服電機通過滾珠絲 杠帶動銑刀沿X軸靠近或遠離工件的移動。Y軸方向由交流伺服控制，滾珠絲杠傳動，其主要功能是第一、帶動銑刀沿工件軸向方向 運動。開始工作前，靠Y軸的移動將銑刀對準需要加工的焊縫(此時，銑刀最好處于Y軸的 行程中間)。第二、工作過程中，因為工件固有的橢圓度、直徑方向的尺寸誤差等因素，會造 成工件轉動過程中的軸向竄動。此時，檢測傳感器根據(jù)工件產(chǎn)生的軸向竄動量大小，發(fā)出 指令給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號指揮伺服電機通過滾珠絲杠帶動銑刀沿Y軸做 左、右移動。保護銑刀不受工件軸向竄動的影響。二、銑削動力頭及其刀片的結構銑削動力頭是整臺設備的關鍵部分，主要由電機、減速箱、刀架及刀片組成。工作 方式為電機一減速箱一刀盤旋轉一刀片銑削。其中，電機為45KW交流電機，減速箱的減速 比滿足銑刀的最高、最低轉速要求。電機轉速調(diào)節(jié)為變頻調(diào)節(jié)，即改變輸入電機的交流電的 頻率達到調(diào)節(jié)電機轉速的目的，選用西門子變頻器。刀架采用合金工具鋼制造，堅固、耐用， 正常使用情況下，不用更換刀架。刀片采用Sandvik公司的可轉位式刀片。用機械方法在 刀盤上保持和夾固。刀片用鈍后不需要進行刃磨，只要將刀片進行轉位即可繼續(xù)使用，兩面都用鈍后整片報廢，更換新刀片。銑刀及其刀片幾何形狀，按照能夠進入V型槽內(nèi)進行清根 銑削的要求進行設計。銑刀刀片切割角度取決于V型槽坡口角度。例如客戶明確V型槽角度是1-7°，分2種情況進行說明一種情況是，銑刀僅用于在現(xiàn)有的焊接坡口內(nèi)進行焊縫背面清根，這種情況，因為 只需要切除焊接坡口內(nèi)背面焊瘤，所以不需要考慮V型槽角度，銑刀刀片設計成為頂端為 R8或RlO的圓弧形式即可。另一種情況是，銑刀同時用于銑V型槽，這種情況，要求銑刀刀片切割角度即其錐 度必須與設計的V型槽坡口角度完全一致。銑刀錐度，是唯一的、不能變化的。對于銑削而 言，不可能通過銑床或者銑刀提供傾斜度調(diào)整器功能，來滿足1-7°范圍之內(nèi)的角度變化要 求。這種情況的解決方案是根據(jù)V型槽銑削生產(chǎn)需要，訂制不同錐度的系列刀片，滿足1-7°范圍之內(nèi)不同的 V型槽角度要求。刀片不同，但是采用的是同一個刀盤。刀片材料采用涂層刀片，在WC(碳 化鎢)硬質(zhì)合金基體表面之上，再沉積一薄層微晶TiC(碳化鈦)高硬度耐磨層。三、控制系統(tǒng)1、人機界面采用瑞典北爾17”彩色觸摸屏作為設備自動運行人機界面，手持式操作面板作 為輔助手動操作界面。適應各類操作環(huán)境，觸摸屏為耐用的EXTER系列，人機界面能經(jīng)受所 有操作環(huán)境的考驗。具有防塵功能，并且以抵御來自任何方向的高壓噴射水流。通過彩色 CCD采集視頻信號，通過彩色液晶顯示器顯示，對清根過程進行實時監(jiān)控。2、設備控制器采用西門子S7-200XP224PLC及相關擴展模塊作為控制器，對設備進行邏輯控制。 采用標準的PLC的編程語言Micro/WIN進行控制邏輯設計。觸摸屏與控制器之間通過串口 通訊進行數(shù)據(jù)交換，對設備參數(shù)進行設置。PLC與電機驅(qū)動器之間通過屏蔽電纜連接，將電 機驅(qū)動器的控制參數(shù)輸入驅(qū)動器，同時獲得驅(qū)動器的反饋信號。3、電機及驅(qū)動器電機采用Elmo伺服電機，驅(qū)動器均采用Elmo三合一伺服驅(qū)動器。為了獲得快速和 高功率的驅(qū)動器，Elmo公司提出了 SimplIQ技術。含有SimplIQ技術的數(shù)字伺服驅(qū)動器集 成了高功率密度，廣泛的反饋形式，編程能力，標準的通訊協(xié)議和優(yōu)秀的運動控制技術。電 機驅(qū)動器可與觸摸屏通過RS-232通訊協(xié)議直接通訊。4、跟蹤系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)采用光電接觸跟蹤，傳感器信號通過PLC處理并進行閉環(huán)控制。5、控制箱控制箱根據(jù)人機工程學和電控元件尺寸進行特別定制。本實用新型采用銑削方式進行焊縫清根，與傳統(tǒng)的碳弧氣刨相比具有以下有益效 果銑削加工噪音比碳弧氣刨噪音低得多，不超過30db，而碳弧氣刨可達90_100db ； 碳弧氣刨精度差，而銑削加工精度很高；碳弧氣刨成本高，因為后續(xù)還要打磨，除氧化層； 碳弧氣刨效率低，先刨、后磨、再清理，因此效率低下。本實用新型能夠提高效率、降低勞動強度、改善工作環(huán)境、降低能耗(較碳弧氣刨節(jié)約成本30%左右，綜合成本節(jié)約40%左右)、發(fā)展低碳經(jīng)濟。本實用新型與本領域相似的設備的區(qū)別如下 1、工藝上的區(qū)別相似設備(如刨邊機)要求被加工工件組對前(鋼板狀態(tài))，進 行坡口的加工，且鋼板需要調(diào)整、壓緊，非常麻煩，效率很低。然后，才能卷制成圓筒。將來 焊接后還是要進行坡口的清根程序。本實用新型省略了這一工序，可直接將鋼板卷制成圓 筒，然后將加工坡口和清根一次完成。2、使用的便捷性相似設備需要有固定的場地(占地面積很大，且設備也是固定 的)，需要將鋼板吊上、吊下。本實用新型設計為“便攜式”結構，可隨意在車間里吊運。3、當僅用于焊縫清根時，只有采用碳弧氣刨，相似設備不可能用于焊縫的清根工 作。而本實用新型不僅能加工坡口，還能用于清根。4、相似設備只能用于鋼板，不能用于圓筒形工件。5、相似設備只能用于小型工件的端面加工，不能用于大型工件和工件中間部分的 加工(如端面銑設備)，即不能進行坡口加工或清根。6、相似設備與本實用新型相比，只是形似而實質(zhì)不同，用途也截然不同。7、相似設備本身都要求剛性固定，同時被加工工件也要求剛性固定，否則無法工 作。本實用新型體現(xiàn)了方便性，可移動性，同時被加工工件也是旋轉的。8、最關鍵的區(qū)別是，相似設備完成不了本實用新型能夠完成的工作。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求一種焊縫銑削清根設備，其特征在于，包括下滑座、上滑座、銑削動力頭，所述銑削動力頭上設有銑刀，所述銑削動力頭設于所述上滑座的滑軌上，所述上滑座設于所述下滑座的滑軌上，所述上滑座的滑軌與所述下滑座的滑軌相互垂直。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述銑削動力頭上設有主 電機，所述主電機通過傳動裝置與所述銑刀的轉動軸連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述銑削動力頭與所述上 滑座之間設有第一絲桿_絲母驅(qū)動裝置；所述上滑座與所述下滑座之間設有第二絲桿_絲 母驅(qū)動裝置。
4.根據(jù)權利要求3所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述第一絲桿_絲母驅(qū)動裝 置和所述第二絲桿_絲母驅(qū)動裝置分別由第一伺服電機和第二伺服電機驅(qū)動。
5.根據(jù)權利要求3所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述絲桿_絲母驅(qū)動裝置中 的絲桿為滾珠絲桿。
6.根據(jù)權利要求1至5任一項所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述銑刀包括刀 架和刀片，所述刀片包括多種直徑和/或角度的一系列的刀片。
7.根據(jù)權利要求4所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，包括控制系統(tǒng)，所述第一伺 服電機和第二伺服電機接收所述控制系統(tǒng)的控制信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，包括工件徑向跳動傳感器 和軸向竄動傳感器，所述控制系統(tǒng)接收工件徑向跳動傳感器和軸向竄動傳感器的檢測信 號。
9.根據(jù)權利要求7所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述主電機接收所述控制 系統(tǒng)的控制信號。
10.根據(jù)權利要求7所述的焊縫銑削清根設備，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括人機界 面，所述人機界面包括觸摸屏和/或手持式操作面板。
專利摘要本實用新型公開了一種焊縫銑削清根設備，包括下滑座、上滑座、銑削動力頭，銑削動力頭上設有銑刀，銑削動力頭設于上滑座的滑軌上，上滑座設于下滑座的滑軌上，上滑座的滑軌與所述下滑座的滑軌相互垂直。銑削動力頭與上滑座之間及上滑座與下滑座之間通過絲桿-絲母驅(qū)動裝置驅(qū)動。銑削動力頭及銑刀可以沿兩個相互垂直的方向運動，并結合自身的旋轉運動，通過銑削實現(xiàn)焊縫的清根及成型。噪音小、精度高、成本低、效率高、能耗低。
文檔編號B23C3/12GK201702426SQ201020113298
公開日2011年1月12日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權日2010年2月8日
發(fā)明者周燦豐, 張勇, 杜鵑, 沈山鷹, 羅越, 譚建非, 馬連全, 高輝, 黃金 申請人:北京金捷安業(yè)焊接機械技術有限公司