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专利号: 2020109114003
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法,其特征在于,其具体包括以下步骤:

S1、调整移动连接装置在焊管管壁内的轴向位置,并利用设置在移动连接装置前端的图像采集装置拍摄焊管管壁与毛刺形貌图像;

S2、通过采集到的焊管管壁与毛刺形貌图像获取焊管管壁的壁厚和半径以及毛刺高度h1和毛刺宽度b3;

从远离焊管内壁的毛刺顶部到毛刺根部,依次划分为刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C,根据毛刺高度h1计算刮削区域A、刮削区域B和刮削区域C的高度:设置刮削区域A的高度为毛刺高度h2到h1范围内,刮削区域A宽度为b1;刮削区域B的高度为毛刺高度h3到h2范围内,刮削区域B宽度为b2;刮削区域C的高度为毛刺高度0到h3范围内,刮削区域C宽度为b3;

S3、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀根据对应区域位置确认摆转角度并通过支撑臂进行高度调整从而进行刮削操作;

第一刮刀对应刮削区域A的毛刺,第一刮刀所连接支撑臂调整第一刮刀支撑臂高度为l1(l1=r-r4-q-r3),第一刮刀摆转角度为-α1到第二刮刀对应刮削区域B的毛刺,所连接支撑臂调整第二刮刀支撑臂高度为l2(l2=r-r4-q-r2-h3),第二刮刀摆转角度为-α2到第三刮刀对应刮削区域C的毛刺,所连接支撑臂调整第三刮刀支撑臂高度为l3(l3=r-r4-q-r1-h2),摆转角度为-α3到 其中,焊管半径为r,第一刮刀的第一半径为r1,第二刮刀的第二半径为r2,第三刮刀的第三半径为r3,磁棒的第四半径为r4,装夹小车的高度为q,h1为刮削区域A的高度范围最大值,h2为刮削区域B的高度范围最大值,h3为刮削区域C的高度范围最大值,b1为刮削区域A的宽度,b2为刮削区域B的宽度,b3为刮削区域C的宽度;

与第一刮刀连接的摆转连接装置调整第一刮刀到初始摆转位置,倾斜角度为-α1;

第一刮刀沿自身周向自转,第一刮刀的自转速度为ω2,移动连接装置向靠近焊管的方向移动,移动速度为v1,直到第一刮刀刀刃与毛刺侧边相切,第一刮刀的摆转连接装置启动,第一刮刀的摆转角度从-α1到α1,第一刮刀的摆转速度为ω1,第一刮刀开始刮削毛刺;

第一刮刀刮削后,图像采集装置采集毛刺形貌信息,采集到的毛刺高度为h;

判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求,当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h2时,减小移动连接装置的移动速度v1,增大第一刮刀的自转速度ω2以及摆转速度ω1,第一刮刀反向刮削,第一刮刀摆转角度从α1到-α1,直到第一刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于h2,然后进行下一步;

第二刮刀沿自身周向自转,第二刮刀的自转速度为ω4,直到第二刮刀刀刃与毛刺侧边相切,第二刮刀的摆转连接装置启动,第二刮刀的摆转角度从-α2到α2,第二刮刀的摆转速度为ω3,第二刮刀开始刮削毛刺;

第二刮刀刮削后,图像采集装置采集毛刺形貌信息,采集到的毛刺高度为h;

判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求,当不满足刮削要求即毛刺高度h大于h3时,减小移动连接装置的移动速度v1,增大第二刮刀的自转速度ω4以及摆转速度ω3,第二刮刀反向刮削,第二刮刀的摆转角度从α2到-α2,直到第二刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于h3;

第三刮刀沿自身周向自转,第三刮刀的自转速度为ω6,直到第三刮刀的刀刃与毛刺侧边相切,第三刮刀的摆转连接装置启动,第三刮刀的摆转角度从-α3到α3,摆转速度为ω5,第三刮刀开始刮削毛刺;

第三刮刀刮削后,图像采集装置采集毛刺形貌信息,采集到的毛刺高度为h;

判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内,当不满足刮削要求即毛刺高度h大于e时,减小移动连接装置的移动速度v1,增大第三刮刀的自转速度ω6以及摆转速度ω5,第三刮刀反向刮削,第三刮刀的摆转角度从α3到-α3,直到第三刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于e,毛刺高度满足预设的刮削要求;

S4、移动连接装置停止移动,第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀停止自转与摆转,刮削结束。

2.根据权利要求1所述的用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法,其特征在于,在所述步骤S3中具体为:判断第一次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求,即第一刮刀初始刮削毛刺高度h11是否小于等于6mm,当第一刮刀初始刮削毛刺高度h11大于6mm时,移动连接装置10的移动速度v1减小2m/s,第一刮刀的自转速度ω2增大2rad/min,摆转速度ω1增大0.5rad/min,第一刮刀反向刮削,摆转角度从6°到-6°,直到第一刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于6mm;

第二刮刀沿自身周向自转,自转速度ω4为51rad/min,直到第二刮刀的刀刃与毛刺侧边相切,第二刮刀的摆转连接装置启动,摆转角度从-6°到6°,摆转速度ω3为7rad/min,第二刮刀开始刮削毛刺;

第二刮刀刮削后,图像采集装置采集毛刺形貌信息,采集到的第二刮刀初始刮削毛刺高度记录为h22;

判断第二次毛刺刮削后毛刺高度是否符合毛刺刮削要求,当不满足刮削要求即第二刮刀初始刮削毛刺高度h22大于2mm时,移动连接装置的移动速度v1减小2m/s,第二刮刀的自转速度ω4增大2rad/min,摆转速度ω3增大0.5rad/min,第二刮刀反向刮削,摆转角度从6°到-6°,直到第二刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于2mm;

第三刮刀沿自身周向自转,自转速度ω6为44rad/min,直到第三刮刀2的刀刃与毛刺侧边相切,第三刮刀的摆转连接装置启动,摆转角度从-6°到6°,摆转速度ω5为6rad/min,第三刮刀开始刮削毛刺;

第三刮刀刮削后,图像采集装置采集毛刺形貌信息,采集到的第三刮刀初始刮削毛刺高度记录为h33;

判断第三次毛刺刮削后毛刺高度是否在误差允许范围内,当不满足刮削要求即第三刮刀初始刮削毛刺高度h33大于0.1mm时,减小移动连接装置的移动速度v1,增大第三刮刀的自转速度ω6以及摆转速度ω5,第三刮刀反向刮削,摆转角度从6°到-6°,直到第三刮刀刮削后毛刺高度h小于或等于0.1mm则准备停止刮削运动。

3.根据权利要求1所述的用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法,其特征在于,实时记录第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀的自转转速ω2、ω4、ω6与摆转转速ω1、ω3、ω5,以及移动连接装置的移动速度v1。

4.一种根据权利要求1至3之一所述用于大口径埋弧焊管的焊接毛刺刮削方法的刮削装置,其特征在于,其包括:第一刮刀、第二刮刀、第三刮刀、连接轴、刮刀自转连接装置、支撑臂、图像采集装置、移动连接装置、设置在支撑臂的下端的摆转连接装置和设置在移动连接装置上的装夹小车,第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀均为盘状刮刀,第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀分别通过位于各自中心的连接轴与刮刀自转连接装置相连;

连接轴分别外接长度可调节的支撑臂,支撑臂在开始进行刮削之前,根据毛刺分层情况能进行长度调整;此后的刮削过程中图像采集装置获取到的毛刺刮削情况按需调整;

移动连接装置沿焊管管壁的轴向设置,并且图像采集装置、第一刮刀、第二刮刀和第三刮刀在移动连接装置上按照先后顺序依次设置;以及装夹小车的车轮架设在磁棒的导轨上,装夹小车能带动移动连接装置在磁棒上沿焊管管壁的轴向移动。

5.根据权利要求4所述的刮削装置,其特征在于,第一刮刀的第一半径为r1=44mm,第二刮刀的第二半径为r2=38mm,第三刮刀的第三半径为r3=26mm。

6.根据权利要求4所述的刮削装置,其特征在于,磁棒具有第四半径r4为60mm的半径尺寸。

7.根据权利要求4所述的刮削装置,其特征在于,摆转连接装置以两两间隔方式相同距离地设置在移动连接装置上,相邻两个摆转连接装置的间隔距离为d。

8.根据权利要求4所述的刮削装置,其特征在于,装夹小车的高度q为24mm。