探讨BTA钻床在大型管板钻孔加工中的应用

    唱岩　陈广路

    【摘要】本文将对管板的加工方法进行介绍，并对BTA深孔的加工原理进行研究，探讨BAT钻床在比较大型的管板钻孔加工中的应用。

    【关键词】BTA 钻床；大型管板；钻孔加工；应用；分析

    一、前言

    石化行业、锅炉制造以及汽轮机行业中广泛使用管板作为换热器制作的关键工序，因此管板在换热器的生产发展中具有至关重要的作用。管板的管孔间距的加工精度以及管径的公差精度等对于整个换热器的组装具有重要的作用，会影响着换热器的使用效果等。随着化工行业以及电站规模的不断加大，其生产中所使用的换热器的直径也逐渐变大，常见的管板直径可以达到7米，最大的直径可以达到10米左右。而比较大型的管板除了直径比较大以外，还具有孔径小以及孔径深等特点。因此大型管板的精度以及粗糙度有了更加高的精度要求，我们需要根据各行业中使用管板的特点来对管板进行加工，进而提高管板空的加工技术水平。以某一大型换热器为例子，其主要的参数如下：管板外圆直径4020mm；管板上的共有直径19.25mm；深度238mm；管板材质16MnⅣ不锈钢堆焊层；粗糙度Ra3.2。根据以上的参数可以了解到，该管板的直径比较大，且该种管板属于深孔加工的管板。

    二、加工方法

    原始的管板进行加工时往往使用摇臂钻床当做主要的加工设备，随后辅助检验钻孔以及扩钻等工艺来进行修改。传统的加工方法不单单工人的劳动强度比较大，且加工需要的工序也极为复杂。因此管板的加工效率往往比较低，其器件的加工精度也远远不够。自动化行业的发展使得管板的加工技术有所提高，管板加工中的枪钻的应用的范围也比较广泛。经过大量的加工实践发现，若枪钻的加工深度大于管孔的四倍时，很容易在加工的过程中出现堵屑，此外，孔径的圆度以及孔径的位置也会出现差异，最后导致器件的加工效率变低。因此，对于比较大直径的管板，利用摇臂钻以及枪钻进行加工远远不能达到加工的标准，所以需要使用比较新的加工工艺来进行施工。新技术不单单可以使得加工的精度提高，还可以使得加工的效率有所提高。BTA作为深孔钻床的新技术，其应用在比较大型的管板钻孔加工中表现出特有的优势，逐渐被广泛使用。

    三、BTA的工作原理

    BTA钻床属于一种比较典型的内排屑深孔钻，其使用的直径范围为12mm到60mm之间。在BTA机床上安装进液器，然后利用封闭圈来把所要加工的工件进入到钻面的部位封闭起来，其中密封圈往往是圆形的。加工中需要从进液器中的进液口放入加压切削液，切削液会从钻杆的外径以及孔壁两者之间的空间进入到切削的区域。然后对刀具进行适宜的冷却，经过加工后的切屑将和缝隙汇总的切削液一同从钻杆部位的出液口，流入到排液口，具体的BAT示意图如下所示：

    BTA钻床在进行深孔钻的切削过程中，往往切削力比较均匀，且表现出比较好的分屑以及断屑特点，在钻削时往往具有很好的稳定性。因此钻削出来的深孔具有很好的直线性。BAT钻床中的切屑是从BAT钻杆中的钻孔内排出，因此不会对其内孔面造成影响。所以加工出来的器件的粗糙度在3.2到0.8之间，加工的效率比一般的钻枪高4倍以上，利用多轴的BTA钻床进行钻孔时的工作效率会更加明显。

    四、利用BTA深孔钻加工工艺

    BTA钻床具有很好的加工性能，且加工器件的效率和质量都比较高，根据BTA钻床的加工特点进行分析，发现其在加工大型管板的过程中具有以下的加工难点问题，具体如下：①在利用BTA 钻床进行钻孔时，管板往往需要竖立放置，由于其直径较大，厚度较薄，导致工件装夹稳定性差；②很难确保二次加工的管孔与已完成的管孔间的位置精度是个难点；③ BTA 深孔钻对管板入钻表面的平面度的要求往往比较高；④管板因重量减少引起BTA钻床平衡状态发生变化，因此必须有效控制管板的旋转；⑤需要合理地选择切削用量，保证断屑可靠、排屑通畅。

    为了有效克服以上的BTA钻床加工难点我们可以做出加工工艺上的改进。①管板的装夹部位。在对加工工件进行装夹的安放时，我们需要对工件的装夹进行六个自由度的限制。在施工中，我们需要竖放管板，因此要对管板的轴向以及径向的自由度进行控制，避免其在加工的过程中出现移动或者转动。利用压板压住所加工的管板外部的压块没事的其受到压紧的力，虽然在加工过程中可以有效的防止其发生扭转，但是仍然会由于重力的作用导致其发生侧翻，因此可以利用工艺筒节和管板相互连接进而解决这一难题。②实行管板的二次装夹以及矫正。当管板装夹结束之后，仅仅依靠一次装夹无法保证管板在加工的全过程都保持不动，所以需要进行再次装夹，并适当的对其进行调整。二次装夹的过程中需要利用正销棒来进行位置的确定，正销棒往往表面比较光滑，可以完美的配合管孔的实际尺寸。④对管板的平面以及其进入钻床的表面进行严格的要求。根据上述介绍的BTA钻床工作原理，钻床中的切削油往往是起到了排除废屑以及润滑的作用。由于加工的直径比较小，则切削油使用的量也比较小，若油压比较大时，则会导致其从缝隙只能外泄，使得油量骤减，进而影响机床的冷却效果。因此需要严格的控制BTA钻床的表面平整度。④管板管孔的加工顺序分析。随着BTA钻穿对大型管板的加工进程的不断推进，其重量也在逐渐减少，因此会导致装夹板的稳定性受到影响，为了有效地控制这种现象，我们需要控制调整管孔的加工顺序，确保装夹的稳定性，保证加工的流畅性。⑤依据所加工的材料不同来对BTA钻床的参数进行设置。

    五、结语

    综上所述，利用BTA钻床进行大尺寸的管板加工可以保障加工的质量以及加工的效率，较传统的钻床更加有优势，该钻床的使用优势使得热换器的制造更加新颖，并方便了后续的管板加工设备的制造，为以后的管板加工提供了具有参考价值的加工经验。

    参考文献

    [1]董正凯.大型管板孔阵振动深孔钻削加工工艺参数的研究[J].燕山大学，2015.