離心壓縮機大型不銹鋼三通彎頭加工技術(shù)研究

(沈陽鼓風機集團股份有限公司 遼寧 沈陽 110869)

引言

離心壓縮機被譽石油化工領(lǐng)域的心臟設(shè)備，在冶金、化工、石油、LNG等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。本文是以某型離心式壓縮機機旁油管路中某一回油的特殊三通彎頭為例，如圖1所示。其結(jié)構(gòu)為90°彎頭DN250系列I-Sch40s 90E(S)與90°彎頭DN250系列I-Sch40s 90E(S)兩個標準件對焊而成的非標三通彎頭，由于兩個彎頭具有壁厚(約12mm)，材料為S30408，相貫型面復(fù)雜等特點，導致了三軸數(shù)控等離子切割機無法切割復(fù)雜相貫型面，傳統(tǒng)的火焰噴槍無法手工切割S30408不銹鋼，同時手工切割會使兩個型面發(fā)生錯口使得回油不暢，數(shù)控鏜銑加工復(fù)雜相貫型面效率低，不易裝夾等一系列加工問題。

圖1 某特殊三通彎頭

一、本產(chǎn)品所用加工方法概述

本產(chǎn)品所用方法為采用線切割加工DK7780設(shè)備切割相貫截面，結(jié)合三維制圖技術(shù)，將三維空間中外壁的相貫型線，如圖2所示，在側(cè)面投影成平面中的曲線，如圖3所示，利用線切割設(shè)備以此型線為路徑軌跡，完成兩個彎頭相貫型面的加工，此方案避開了手工乙炔切割槍無法切割奧氏體不銹鋼(S30408)的問題，且手工切割后導致相貫型面誤差大，拼焊后產(chǎn)生錯口的問題，解決了數(shù)控鏜銑加工中心加工相貫型面效率低，成本高，不易裝夾的問題。

圖2 三維空間中的相貫型線圖3 投影后平面中的曲線

二、加工方案制定

(一)裝夾方法

由于彎頭為異形件，在線切割設(shè)備上很難平穩(wěn)的裝夾，以使彎頭在加工時可以處于正確的位置，所以需要為兩個彎頭增加一個簡單的支座，如圖4所示，彎頭與角鋼拼裝時應(yīng)保證處于水平位置，然后以點焊的方式進行固定。在支架拼裝完成后，依靠角鋼的底平面，彎頭的底部可以平穩(wěn)的放置機床工作臺上。

圖4 彎頭與角鋼拼焊圖片

(二)程序編制及坐標系的確定

在編制線切割程序前，首先要選擇合適的編程坐標系，以使得工件在編程坐標系中處于合適的位置，對于一臺線切割機床，需要確定的坐標系參數(shù)有原點位置，X軸方向(由于Y軸方向與X軸正交，所以只需要確定一個方向即可)，且兩個參數(shù)要易于在工件中進行確定，故將坐標系設(shè)置在如圖5所示位置上以保證在利用鉬絲對彎頭端面進行找平，兩側(cè)外壁進行分中之后可以準確的將機床坐標設(shè)定至與編程坐標系重合，以保證加工后的形狀要求。

圖5 編程坐標系的確定

線切割設(shè)備(DK7780)是依靠電腦中的軌跡來驅(qū)動，只需要將兩個切割的軌跡轉(zhuǎn)化成一系列點數(shù)據(jù)，而后在線切割的設(shè)備中將這些點以樣條的方式分別連接成兩條曲線，依靠這兩條曲線來驅(qū)動設(shè)備，完成該相貫型面的加工。

三、加工方案實施

經(jīng)過實踐驗證，應(yīng)用線切割加工方法切割后的彎頭，外觀質(zhì)量優(yōu)異，經(jīng)與配合彎頭對接后發(fā)現(xiàn)，位置及形狀依然可以滿足后續(xù)制造要求；同時經(jīng)過計算，加工完成一個彎頭所需時間僅為30分鐘，是采用傳統(tǒng)加工方法作業(yè)時間的一半，大大提升了生產(chǎn)制造效率，其中加工后的彎頭如圖6所示。

圖6 利用線切割設(shè)備加工后的彎頭

四、結(jié)論

以某型壓縮機機旁的某一大型特殊三通彎頭為研究對象，通過分析彎頭的結(jié)構(gòu)及材料屬性，提出了線切割加工方法，制定了可靠的裝夾方法，同時利用空間三維制圖技術(shù)，論證了線切割加工的可行性，最后經(jīng)實際驗證，采用線切割方法加工能大大提高產(chǎn)品加工質(zhì)量，降低勞動成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)制造周期。