專利名稱：一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法
技術領域：
本發明涉及一種機械零部件的加工方法，具體來說涉及一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法。
背景技術：
主索鞍是設在懸索橋主塔頂的大型鋼構件，處于主纜的轉折處，為主纜提供支撐，并將整個懸索橋及其載重通過主索鞍傳遞給主塔，因此，主索鞍是懸索橋重要的受カ部件。由于主纜在橋塔兩側的傾斜度一般是不同的，使得鞍槽受カ也不同，為了保持主塔的受カ穩定性，目前直線型鞍槽的受力曲線，已從簡單地取単一半徑的圓弧，改變為由多個半徑·組合的圓弧，同時鞍槽受カ面的加工精度的高低，會改變主纜繩在轉折處的線形平順度和應カ均勻度，且直接影響到主纜的安全系數。現有的直線型主索鞍的鞍槽形狀如附圖5 圖8所示，中部一段大曲率的弧線段是承載カ的主曲線，兩側是兩段小曲率，且內切于主曲線的輔曲線。雖然現有鞍槽形狀由多段曲線組成，但是其主要的和受カ支撐曲線是中部的主曲線。目前懸索橋的主索鞍的鞍槽加工一般都是在數控鏜銑床上進行，如中國專利公開(公告)號CN101367166，公告日2009年02月18日，發明名稱《一種懸索橋主索鞍的加工方法》，其步驟包括劃線、數控機床上的三步粗鏜和六步精鏜，以及后續的打磨加工出鞍槽。雖然現有技術采用鏜銑床單件加工直線型鞍槽的方法，可實現多臺設備同時加工，縮短了制造エ期的優點，但是，卻存在以下不足之處
1、由于受到鞍槽側壁高度和槽寬的限制，不同位置的鞍槽需要用到多種不同的銑刀(如中間槽用立銑刀、兩側壁槽用直角銑刀、其余槽用盤銑刀)，加工中需要頻繁換刀和對刀，耗時長，加工效率低；
2、由于受刀頭半徑、機床主軸與鞍槽相對位置關系以及數控機床加工是采用折線替代曲線等，使得鞍槽臺階面的根部存在不可避免的欠切現象，需要人工修磨處理，加工精度低；
3、由于在鍵纟先床上一次只能裝夾一件鞍體，同種鞍體不能同時加工，同種鞍體間的互
換性差。因此，現有技術采用數控鏜銑床加工直線型鞍槽存在的不足，亟待解決。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術采用數控鏜銑床加工直線型鞍槽存在鞍槽臺階面根部欠切、效率低、以及同種鞍體的互換性的不足，提供ー種用普通立式車床替代數控鏜銑床，加工出無欠切、高精度、高效率且互換性好的一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加エ方法，包括以下步驟
A.數控鏜銑床加工Al.根據加工余量找正，將主索鞍裝夾在數控鏜銑床上，加工出一底面、側面；
A2.將主索鞍底面朝下裝置在數控鏜銑床工作臺上，以主索鞍已加工出的底面、側面為基準將主索鞍找正，加工出鞍槽頂面的圓弧面，見光且與鞍槽理論圓弧主曲線同心。B.劃線
BI.以主索鞍已加工出的底面、側面為基準，在主索鞍端面鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線的理論輪廓線和兩端輔曲線的理論輪廓線；
B2.將主索鞍底面朝下平放在地平臺上，根據CAD輔助計算得鞍槽主曲線及兩端輔曲線到鞍體底面的距離，在鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線及兩端輔曲線在該處的高度線；
B3.將主索鞍側放在地平臺上，根據已加工好的側面為基準找平； B4.以主索鞍側面為基準，在鞍槽出繩處劃鞍槽及側壁的寬度線。C.立車加工
Cl.在立車工作臺上放置墊塊及裝夾塊，將主索鞍已加工好的側面朝下均勻放置在墊塊及裝夾塊上，找正、夾緊；
Cl. I在立車工作臺上均勻放置墊塊及裝夾塊，將主索鞍已加工好的側面安置在墊塊及裝夾塊上，使主索鞍水平方向找平；
Cl. 2在車床刀架上面裝夾百分表，將百分表表頭壓在主索鞍鞍槽頂面圓弧上，轉動車床工作臺，觀察百分表跳動情況；
Cl. 3根據百分表跳動情況，在水平面上調整主索鞍，使百分表讀數符合要求，使主索鞍鞍槽頂面圓弧的圓心與立車工作臺的圓心同心并找正主索鞍；
Cl. 4用墊塊及裝夾塊、壓板、螺桿等エ裝夾具將主索鞍裝夾固定在車床工作臺上；
C2.在立車刀架上裝夾加長刀桿，并在加長刀桿上裝夾通用切槽刀；
C3.用通用切槽刀在鞍槽中依次采用多次進給粗車出ー側的中間槽，內槽，外槽的主曲線及側壁，留精車余量；將加長桿裝刀處換向朝向另外ー側鞍槽，換反手型切槽刀，依次采用多次進給粗車出另外ー側中間槽，內槽，外槽的主曲線及側壁，留精車余量；
C4.用角度車刀在鞍槽中精車出ー側中間槽，內槽，外槽的主曲線及側壁，將加長桿裝刀處朝向另外ー側鞍槽，換反手角度車刀，依次精車出另ー側中間槽，內槽，外槽的主曲線及側壁。D.人工修磨
配合樣板，人工修磨出鞍槽主曲線兩端的輔曲線。本發明的步驟C，包括同時在立車工作臺的加工范圍內，放置多個主索鞍，一同將多個主索鞍的鞍槽主曲線加工出來。與現有技術相比，本發明的有益效果在于
I.采用立車替代數控鏜銑床，避免了鏜銑床只能用近似折線替代曲線，曲線存在欠切的不足，使得加工出的鞍槽的主曲線光滑平整，刀尖無圓弧，并且車削軌跡與鞍槽理論軌跡可完全重合，因此不存在欠切現象精度高，節省了人工對主曲線的修磨。2.采用立車加工，僅用通用切槽刀和角度車刀替代了現有技術需要用到多種不同的銑刀，不受到鞍槽側壁高度和槽寬的限制，也無需不同位置的鞍槽需要用到多種不同的銑刀(如中間槽用立銑刀、兩側壁槽用直角銑刀、其余槽用盤銑刀)的麻煩。因此，加工中無需頻繁換刀和對刀，耗時短，加工效率高。
3.本發明可以同時加工多件主索鞍，克服了現有技術只能單個主索鞍單個鞍槽加エ的不足，車削時在同一個工作臺上可以同時裝夾兩個或兩個以上的主索鞍，成倍地提高了加工效率。4.可以保證同種主索鞍的互換性。現有技術在主索鞍鏜銑削加工時，由于在同一次裝夾中只能加工一個主索鞍，因此同種主索鞍的互換性較差。本發明在同一次裝夾中可以同時加工兩個或兩個以上的鞍槽圓弧半徑相同的主索鞍，鞍槽的幾何形狀和加工精度一致，同種主索鞍間的互換性較好。
圖I是本發明的加工示意圖。
圖2是主索鞍的結構示意圖。圖3是圖2中局部A放大圖。圖4是圖2中局部B放大圖。圖5是現有技術采用盤銑刀的圓周刃加工鞍槽示意圖。圖6是現有技術采用盤銑刀的端面刃加工鞍槽示意圖。圖7是現有技術采用立銑刀加工鞍槽示意圖。圖8是現有技術加工后存在鞍槽欠切現象示意圖。圖9是本發明采用通用切槽刀加工示意圖。圖10是本發明采用角度車刀加工示意圖。圖11是本發明的加長刀桿主視圖。圖12是本發明的加長刀桿側視圖。圖中主索鞍1，通用切槽刀2.1，角度車刀2. 2，加長刀桿3，立車工作臺4，立車刀架5，墊塊及裝夾塊6，輔曲線7，主曲線8，鞍槽頂面的圓弧面9，直角銑刀01. 1，盤銑刀
01.2，立銑刀01. 3，數控鏜銑床02，鞍槽欠切處03，中間槽21，內槽22，外槽23，側壁24。
具體實施例方式下面結合
和具體實施方式
對本發明做進ー步的描述
參見圖1，圖6，圖7，圖8，圖9，圖11，圖12，一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法，包括以下步驟
A.數控鏜銑床加工
Al.根據加工余量找正，將主索鞍I裝夾在數控鏜銑床上，加工出一底面、側面；
A2.將主索鞍I底面朝下裝置在數控鏜銑床工作臺上，以主索鞍I已加工出的底面、側面為基準將主索鞍I找正，加工出鞍槽頂面的圓弧面9，見光且與鞍槽理論圓弧主曲線8同心。B.劃線
BI.以主索鞍I已加工出的底面、側面為基準，在主索鞍I端面鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線8的理論輪廓線和兩端輔曲線7的理論輪廓線；
B2.將主索鞍I底面朝下平放在地平臺上，根據CAD輔助計算得鞍槽主曲線8及兩端輔曲線7到鞍體底面的距離，在鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線8及兩端輔曲線9在該處的高度線；
B3.將主索鞍I側放在地平臺上，根據已加工好的側面為基準找平；
B4.以主索鞍I側面為基準，在鞍槽出繩處劃鞍槽及側壁的寬度線。C.立車加工
Cl.在立車工作臺4上放置墊塊及裝夾塊6，將主索鞍I已加工好的側面朝下均勻放置在墊塊及裝夾塊6上，找正、夾緊；
Cl. I在立車工作臺4上均勻放置墊塊及裝夾塊6，將主索鞍I已加工好的側面安置在墊塊及裝夾塊6上，使主索鞍I水平方向找平；
Cl. 2在車床刀架5上面裝夾百分表，將百分表表頭壓在主索鞍鞍槽頂面圓弧9上，轉動車床工作臺4，觀察百分表跳動情況；
Cl. 3根據百分表跳動情況，在水平面上調整主索鞍I，使百分表讀數符合要求，使主索鞍鞍槽頂面圓弧9的圓心與立車工作臺4的圓心同心并找正主索鞍I ;
Cl. 4用墊塊及裝夾塊6、壓板、螺桿等エ裝夾具將主索鞍I裝夾固定在車床工作臺4
上;
C2.在立車刀架5上裝夾加長刀桿3，并在加長刀桿3上裝夾通用切槽刀2. I ；
C3.用通用切槽刀2. I在鞍槽中依次采用多次進給粗車出ー側的中間槽21，內槽22，外槽23的主曲線及側壁24，留精車余量；將加長桿裝刀處換向朝向另外ー側鞍槽，換反手型切槽刀，依次采用多次進給粗車出另外ー側中間槽21，內槽22，外槽23的主曲線及側壁24,留精車余量；
C4.用角度車刀2. 2在鞍槽中精車出ー側中間槽21，內槽22，外槽23的主曲線及側壁24，將加長桿裝刀處朝向另外ー側鞍槽，換反手角度車刀，依次精車出另ー側中間槽21，內槽22，外槽23的主曲線及側壁24。D.人工修磨
配合樣板，人工修磨出鞍槽主曲線8兩端的輔曲線7。 本發明的步驟C，包括同時在立車工作臺4的加工范圍內，放置多個主索鞍I，一同將多個主索鞍I的鞍槽主曲線8加工出來。參見圖1，對于跨度大的橋梁，主索鞍I的重量較大，受鑄造、運輸能力等的限制，目前大多采用的是鑄焊式的主索鞍1，有整體式的，也有將其分為兩半分體，便于鑄造和運輸等。但是，無論是整體式，還是分為兩半分體的主索鞍1，在加工鞍槽時，都為整體狀態的加工。作為分體式的主索鞍1，為了保證其加工精度，都要將兩半分體組合成一體，一體加工出鞍槽的受カ曲線，使得分體式的主索鞍I的鞍槽主曲線8與整體式一祥平順。因此，本發明不僅能滿足整體式的加工需要，也同樣能滿足分體式加工需要。Clエ序的找正，是將百分表放置在立車刀架5上，將表針壓在鞍槽頂面的圓弧面9上，轉動立車工作臺4，觀察百分表跳動情況，根據百分表跳動情況調整主索鞍I的位置，使百分表跳動情況控制在規定數值之內，將各主索鞍I校正后，然后使用裝夾塊將主索鞍I夾紫。參見圖2，圖3，圖4，主索鞍I的直線型鞍槽形狀，中部是一段大曲率的弧線段為主曲線8，兩側是兩段小曲率的弧線段為輔曲線7，兩者相切。由于輔曲線7的曲率較小于主曲線8，且是輔曲線7內切于主曲線8。這使得加工出主曲線8后，不僅不會破壞輔曲線7，而且還會除去曲線7的絕大部分的加工余量，特別是輔曲線7較短，使得人工修磨的工作量不是太大。當然，在實施中，也有在人工修磨之前，先在鏜銑床加工，再人工修磨所因鏜銑床加工輔曲線7留下的鞍槽欠切處03。參見圖9，圖10，在C2エ序中，在立車刀架5上裝夾加長刀桿3，并在加長刀桿3上裝夾通用切槽刀2. I。由于受到主索鞍I的鞍槽側壁高度的限制，立車刀架5無法沿著鞍槽側壁方向伸到中間槽21，內槽22，外槽23的根部，為解決這ー問題，在實施中，在刀架上安裝了加長刀桿3，加長刀桿3増加了立車刀架5的長度，保證通用切槽刀2. I和角度車刀
2.2，能夠沿著鞍槽側壁24方向順利伸到中 間槽21，內槽22，外槽23的根部及側壁24，實施過程中先加工鞍槽中心線ー側的鞍槽，再將加長刀桿3旋轉180，換裝反手形通用切槽刀
2.I和角度車刀2. 2，加工鞍槽中心線另外ー側鞍槽。在C4エ序中，用角度車刀2. 2在鞍槽中精車出中間槽21，內槽22，外槽23的主曲線8及側壁24。實施中的角度車刀2. 2的角度為95°車刀，以主索鞍I的鞍體側面及鞍槽頂面的圓弧面9為基準，精加工鞍槽中心線ー側的鞍槽。再將加長刀桿3旋轉180，換裝反手形95°的角度車刀2. 2，精加工鞍槽中心線另外一側鞍槽，使中間槽21，內槽22，外槽23，側壁24尺寸符合要求。參見圖5，圖6，圖7，圖8，目前懸索橋的主索鞍I的鞍槽加工一般都是在數控鏜銑床02上進行，由于受到鞍槽側壁24高度和槽寬的限制，加工中間槽21需用立銑刀01. 3 ；加工內槽22需用盤銑刀01.2 ;加工外槽23和側壁24，需用直角銑刀01. I。這樣，不同位置的鞍槽需要用到多種不同的銑刀，加工中需要頻繁換刀和對刀，耗時長，加工效率低；同時由于受刀頭半徑、機床主軸與鞍槽相對位置關系的影響，鞍槽臺階面的根部可能存在鞍槽欠切處03，需要人工修磨處理，加工精度低。本發明的其它加工如數控鏜銑床的編程、對主索鞍的加工表面進行滲透探傷、劃線中加工余量以及定位等，與現有技術相同，本文不作贅述。
權利要求
1.一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法，其特征在于包括以下步驟 A.數控鏜銑床加工 Al.根據加工余量找正，將主索鞍(I)裝夾在數控鏜銑床上，加工出一底面、側面； A2.將主索鞍(I)底面朝下裝置在數控鏜銑床工作臺上，以主索鞍(I)已加工出的底面、側面為基準將主索鞍(I)找正，加工出鞍槽頂面的圓弧面(9)，見光且與鞍槽理論圓弧主曲線(8)同心； B.劃線 BI.以主索鞍(I)已加工出的底面、側面為基準，在主索鞍(I)端面鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線(8)的理論輪廓線和兩端輔曲線(7)的理論輪廓線； B2.將主索鞍(I)底面朝下平放在地平臺上，根據CAD輔助計算得鞍槽主曲線(8)及兩端輔曲線(7)到鞍體底面的距離，在鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線(8)及兩端輔曲線(9)在該處的高度線； B3.將主索鞍(I)側放在地平臺上，根據已加工好的側面為基準找平； B4.以主索鞍(I)側面為基準，在鞍槽出繩處劃鞍槽及側壁的寬度線； C.立車加工 Cl.在立車工作臺(4)上放置墊塊及裝夾塊(6)，將主索鞍(I)已加工好的側面朝下均勻放置在墊塊及裝夾塊(6)上，找正、夾緊； Cl. I在立車工作臺(4)上均勻放置墊塊及裝夾塊(6)，將主索鞍(I)已加工好的側面安置在墊塊及裝夾塊(6 )上，使主索鞍(I)水平方向找平； Cl. 2在車床刀架(5)上面裝夾百分表，將百分表表頭壓在主索鞍鞍槽頂面圓弧(9)上，轉動車床工作臺(4)，觀察百分表跳動情況； Cl. 3根據百分表跳動情況，在水平面上調整主索鞍(I )，使百分表讀數符合要求，使主索鞍鞍槽頂面圓弧(9)的圓心與立車工作臺(4)的圓心同心并找正主索鞍(I)； Cl. 4用墊塊及裝夾塊(6)、壓板、螺桿等工裝夾具將主索鞍(I)裝夾固定在車床工作臺⑷上；C2.在立車刀架(5)上裝夾加長刀桿(3)，并在加長刀桿(3)上裝夾通用切槽刀(2. I)；C3.用通用切槽刀(2. I)在鞍槽中依次采用多次進給粗車出一側的中間槽(21)，內槽(22)，外槽(23)的主曲線及側壁(24)，留精車余量；將加長桿裝刀處換向朝向另外一側鞍槽，換反手型切槽刀，依次采用多次進給粗車出另外一側中間槽(21)，內槽(22)，外槽(23)的主曲線及側壁(24)，留精車余量； C4.用角度車刀(2. 2)在鞍槽中依次精車出一側中間槽(21)，內槽(22)，外槽(23)的主曲線及側壁(24)，將加長桿裝刀處朝向另外一側鞍槽，換反手角度車刀，依次精車出另一側中間槽(21)，內槽(22)，外槽(23)的主曲線及側壁(24)； D.人工修磨 配合樣板，人工修磨出鞍槽主曲線(8)兩端的輔曲線(7)。
2.根據權利要求I所述的一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法,其特征在于本發明的步驟C，包括同時在立車工作臺(4)的加工范圍內，放置多個主索鞍(1)，一同將多個主索鞍(I)的鞍槽主曲線(8)加工出來。
全文摘要
一種懸索橋主索鞍直線型鞍槽的加工方法，采用普通立式車床，包括以下步驟A.數控鏜銑床加工出鞍槽頂面的圓弧面(9)；B.劃出在主索鞍(1)端面鞍槽出繩處劃鞍槽主曲線(8)的理論輪廓線和兩端輔曲線(7)的理論輪廓線；C.在立車上用角度車刀(2.2)精車出中間槽(21)，內槽(22)，外槽(23)的主曲線(8)及側壁(24)。本發明的優點在于，不存在欠切現象，換刀和對刀次數少，既可以顯著提高鞍槽的加工效率和表面加工精度，還能有效保證同種主索鞍的互換性。
文檔編號B23P13/02GK102756236SQ20121023879
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者董小亮, 陳云節 申請人:武漢船用機械有限責任公司