[发明专利]一种锅筒开孔装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种开孔装置，尤其是涉及一种锅筒开孔装置及其应用。

背景技术

电站锅炉、工业锅炉一般都有锅筒，锅筒上需要连接许多管子，这些管子的连接一般有焊接和胀接两种方法。不管采用哪种方法连接，都需要在锅筒上开透孔。这些孔直径一般为几十毫米，孔的数量多，密度大，孔的位置精度要求高。目前锅筒上开透孔的工艺过程是：采用人工方式对锅筒进行划线，在需要开孔的位置划出十字中心线，用圆规画出需要开孔的圆，并在圆周与十字中心线相交的位置打上洋冲；然后是在中心洋冲部位用钻床先钻小直径的定位引导孔，再在定位引导孔的基础上用钻床进行扩孔钻削，达到图纸要求的孔径。

现有工艺存在以下缺点：

1、人工划线对人员的技术要求较高，容易出现差错。一般锅筒的钻孔数量在几百到几千个不等，大量的划线工作量对操作人员耐心是一个考验。如果钻孔位置出现差错，将对锅炉质量产生重要影响，甚至可能需要报废锅筒，形成巨大的经济损失。

2、工作效率低下。在划线完成后，需要专门的检验人员对划线情况进行检查，以确定开孔位置符合图纸要求。然后进行定位引导孔的钻削，再进行扩孔。在同一部位需要多次进行操作。

3、误差大。人工划线的精度与操作人员的技术水平有较大的关联，手工操作对位置的确认完全凭感觉，视觉误差可以达到0.5mm。加上锅筒本身直径的误差。这些误差将对管孔的定位产生影响。

4、需要大型设备进行加工。由于锅筒直径大、长度长，一般锅筒的重量是锅炉部件中最重的单件。在划线和钻孔过程中需要对锅筒进行旋转变位，需要较大的装备才能实现。

随着技术的进步，数控机床逐步得到了应用，在锅筒制造过程中，也出现了几种不同形式的数控钻床，主要的工作机理是：用分度的夹具实现了锅筒的周向定位，用导轨实现了轴向定位，用计算机控制定位代替了人工划线，实现了智能化的锅筒钻孔。与完全手工操作比较，精度和工作效率均有不同程度的提高，为锅炉制造自动化提供了条件。但由于钻头切削作用力大，数控机床还操存在以下一些缺点：

1、分度夹具庞大。锅筒重量和长度均较大，数控技术需要灵活对锅筒进行分度操作和控制，需要庞大的机械才能实现锅筒的灵活旋转。

2、钻削加工作用力大。钻削加工需要钻削机械对工件有一定的力才能实现钻孔操作，所以对分度夹具的要求不光是在分度时能够灵活并高精度地旋转变位，在完成变位后的钻削过程中又需要由足够的刚度保持稳定，这就更需要分度夹具较为庞大。

3、切削工效有待进一步提高。钻孔工效由钻削动力头决定，在钻孔效率上严格说与手工操作没有质的提高。目前采取的有效措施是增加动力头的数量，在一台数控机床上配置较多数量的切削动力头。

4、无法直接加工开孔坡口。钻削加工无法直接加工开孔坡口，如果需要对钻孔进行坡口处理，需要更换钻头。

5、大直径开孔无法实现。切削动力头的功率限制了机器的开孔直径。超过一定直径的孔无法提供数控机床来实现开孔。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工效率高、开孔精度高的锅筒开孔装置及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种锅筒开孔装置，包括：

用于支撑或转动锅筒的锅筒滚轮架，

用于确定锅筒开孔位置的机器人，

与机器人连接并带动机器人移动的机器人滑台，

与机器人头端连接，对锅筒开孔的高压水刀单元，

及，分别控制机器人滑台、机器人及高压水刀单元动作的控制器。

所述的机器人滑台布置在锅筒的左部、右部或者上部，所述的机器人滑动连接在机器人滑台的上部或下部。

所述的锅筒滚轮架为电动滚轮架。

所述的高压水刀单元为水刀切割机，该水刀切割机的喷射切割头固定在机器人的前端。

所述的控制器同时与机器人及高压水刀单元电连接，所述的控制器为可编程逻辑控制器。

一种锅筒开孔装置的应用，包括以下步骤：

步骤一、确认初始零点位置：

被加工的锅筒放置在锅筒滚轮架上，首先进行人工锅筒四等分定位，以锅筒的一端为基准，以卷板前确定的锅筒上中心线为零点，用重锤线和水平尺分别标志水平中心线和垂直中心线，与圆周等分的四等分点进行对比，误差符合划线规定的要求就可以确认上中心线位置，操作机器人，对上中心线0点和90°点进行确认；

步骤二、确认焊缝位置：