[发明专利]一种球形燃料元件制样设备和工艺

权利要求书

1.一种球形燃料元件制样设备，其特征在于，包括：

底座，所述底座设置于热室内部；

加工工具驱动组件，所述加工工具驱动组件安装于所述底座上，用于球形燃料元件制样的工具可拆卸地传动安装于所述加工工具驱动组件上，且所述加工工具驱动组件带动其上的工具做旋转或直线运动；

工件驱动组件，待制样工件可拆卸地传动安装于所述工件驱动组件上，且所述工件驱动组件带动其上的待制样工件做直线运动；

电控组件，所述电控组件设置于所述热室的外部，所述电控组件与所述加工工具驱动组件和所述工件驱动组件分别通过电缆相连接；所述电缆包括动力电缆和信号线缆，所述信号线缆为屏蔽电缆；

所述加工工具驱动组件包括动力头驱动电机和动力头固定件，所述动力头驱动电机与所述电控组件通过所述电缆相连接，所述动力头固定件与所述动力头驱动电机的主轴传动连接，且用于球形燃料元件制样的工具可拆卸地安装于所述动力头固定件上；所述动力头固定件包括套筒和卡盘，所述卡盘为弹性筒夹，所述套筒为径向开口可调结构，所述卡盘安装于所述套筒的外周，所述工具通过所述卡盘固定于所述套筒内；

所述工件驱动组件包括工作台、X轴驱动电机、Z轴驱动电机和工件装夹卡具，所述工作台为伺服十字工作台，所述工作台上安装有沿横向延伸的滑轨；所述X轴驱动电机的输出轴传动连接有传动螺母，所述传动螺母可滑动地安装于所述滑轨上，并在所述X轴驱动电机的驱动下沿所述滑轨移动；所述Z轴驱动电机的输出轴传动连接有丝杠，所述丝杠与所述传动螺母相螺合；所述工件装夹卡具安装于所述传动螺母上，且待制样工件装夹于所述工件装夹卡具上；

所述弹性筒夹、伺服十字工作台为模块式组件；

所述球形燃料元件制样设备的球形燃料元件制样工艺，包括以下步骤：

判断制样类型；

当所述制样类型为从球形燃料元件中钻取样柱，则进一步包括以下步骤：

设定X轴进给速度10mm/s，Z轴进给速度10mm/s；

设定X轴装刀位为距离X轴原点54mm，设置Z轴装刀位为距离Z轴原点55mm，控制X轴和Z轴分别运行至装刀位；

打开防尘罩，将取样钻头安装到工件驱动组件上并锁紧；

控制X轴和Z轴分别运行至原点位，通过机械手将球形燃料元件安装到工件装卡夹具中，锁紧夹具并闭合防尘罩；

控制X轴和Z轴分别移动至对正位，以使工作台处于取样刀具与待制样工件对正位置；

控制Z轴以进给速度运动至目标位，到达目标位后电主轴自动停止，控制X轴和Z轴自动退回至原点位；

取下样球；

当所述制样类型为从球形燃料元件中进行样柱切割，则进一步包括以下步骤：

设定X轴进给速度10mm/s，Z轴进给速度10mm/s；

设定X轴装刀位为距离X轴原点54mm，设定Z轴装刀位为距离Z轴原点55mm，控制X轴和Z轴分别运行至装刀位；

通过机械手打开防尘罩，将切割刀具安装到工件驱动组件上并锁紧；

控制X轴和Z轴运行至原点位；

将样柱放入样柱夹块中，再将样柱夹块安装到工件装卡夹具中，锁紧夹具并闭合防尘罩；

设定样柱尺寸，并控制X轴和Z轴分别移动至对正位，以便工作台处于切割刀具与样柱对正位置；

控制X轴自动以进给速度运动至目标位，到达目标位后电主轴自动停止，X轴自动退回至原点位；

取下样柱；

控制X轴和Z轴移动至装刀位，通过机械手取下切割刀具；

控制X轴和Z轴运行至原点位，并完成切割；

当所述制样类型为从球形燃料元件中进行攻丝，则进一步包括以下步骤：

设定X轴进给速度10mm/s，Z轴进给速度10mm/s；

设定X轴装刀位为距离X轴原点54mm，设定Z轴装刀位为距离Z轴原点55mm，控制X轴和Z轴分别运行至装刀位；

利用机械手打开防尘罩，将钻孔刀具安装到工件驱动组件上并锁紧；

控制X轴和Z轴运行至原点位；

将球形燃料元件安装到工件装卡夹具中，锁紧夹具并闭合防尘罩；

控制X轴和Z轴移动至对正位，以便工作台处于钻孔刀具与样球对正位置；

控制Z轴自动以进给速度运动至目标位，到达目标位后电主轴自动停止，Z轴自动退回至装刀位；

松开工件驱动组件，控制X轴和Z轴运行至原点位；

取下钻孔刀具，设定Z轴进给速度0.35mm/s；

设定X轴装刀位为距离X轴原点2mm，设定Z轴装刀位为距离Z轴原点55mm，控制X轴和Z轴分别运行至装刀位；

将攻丝部件安装到工件驱动组件上并锁紧；

控制X轴和Z轴移动至对正位，以使工作台处于攻丝部件与样球对正位置；

控制Z轴自动以进给速度运动至目标位，到达目标位后电主轴自动停止，Z轴停止进给；

打开防尘罩，松开燃料元件球，控制电主轴停止；

取出连接了攻丝部件的元件球；

控制X轴和Z轴运行至原点位，完成攻丝。