用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置

摘要

本发明公开了一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，包括：现场加工装置本体，还包括：主轴、刀具连接杆、四轴数控及伺服组件、对中组件以及固废收集组件，其中：对中组件对残余螺栓和螺孔进行多点检测用以找出螺栓掏空、螺纹修复中心以及螺纹修复的起牙点，通过在刀具连接杆上更换不同的刀具，依次完成压力容器法兰面上咬死螺栓的取出及螺纹的修复作业，固废收集组件在螺栓取出及螺纹修复过程中进行循环吸屑。本发明还公开了一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法。实施本发明的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置，能够提升现场加工修复的效率，解决频繁更换刀具和更换设备、效率低下的问题。

权利要求

1.一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，用以取出核电站压力容器法兰面上的卡涩螺栓并修复相应的螺孔，其特征在于，包括：能够装设在压力容器法兰面上的现场加工装置本体，还包括：与所述现场加工装置本体相连的主轴，所述主轴上设有刀具连接杆；

与所述主轴相连的用以控制所述主轴并连带刀具移动及进给的四轴数控及伺服组件，所述四轴数控及伺服组件采用成型刀具配套三轴联动机床组成，其能够由主轴电机及减速机构带动刀具旋转，通过相应的存储设定完成X、Y、Z三个方向上对刀具移动和进给的控制，从而完成螺栓的掏空和螺纹修复；

装设于所述主轴上用以对残余螺栓和螺孔进行多点检测的对中组件；以及连接在所述现场加工装置本体上的用以收集螺栓掏空和螺纹修复过程中固废的固废收集组件；其中：所述对中组件对残余螺栓和螺孔进行多点检测用以找出螺栓掏空、螺纹修复中心以及螺纹修复的起牙点，通过在所述刀具连接杆上更换不同的刀具，依次完成压力容器法兰面上卡涩螺栓的取出及螺纹的修复作业，所述固废收集组件在螺栓取出及螺纹修复过程中进行循环吸屑。

2.如权利要求1所述的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，其特征在于，还包括：用以对铣刀进行全方位监控及远程操控的视频监控及远程操作组件，其中：所述视频监控及远程操作组件装设在所述主轴的下部，在取出压力容器法兰面上咬死螺栓及螺纹修复的过程中，所述视频监控及远程操作组件的至少一个监测装置能够获取与刀具连接杆相连刀具的刀头处的完整图像。

3.如权利要求1或2所述的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，其特征在于，所述固废收集组件包括可升降的吸屑装置，所述可升降的吸屑装置可相对于所述现场加工装置本体进行旋转。

4.如权利要求3所述的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，其特征在于，所述可升降的吸屑装置具有吸嘴，所述吸嘴移动的轴心线与待加工螺孔的轴线重合。

5.如权利要求1或2所述的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，其特征在于，所述现场加工装置本体的端部设有用以紧固所述现场加工装置本体在压力容器法兰面上的呈半环形的垫铁。

6.一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法，其特征在于，包括以下步骤：将现场加工装置本体装设在压力容器法兰面上的步骤；

建立被加工螺孔的坐标系的步骤；

去除残留螺栓后更换刀具的步骤；

可升降的吸屑装置相对于所述现场加工装置本体进行旋转并进行吸屑的步骤；

采用螺旋插补的方式铣螺孔的步骤，之后还包括：配合使用手动工具，将存留在主螺栓孔中的螺纹丝卷出来，紧接着，去除掏空后剩下的光段部分，可采用手动工具取出；将电磁铁工具插入光段，通过吸力即可将光段顺利取出。

7.如权利要求6所述的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法，其特征在于，还包括：检测和判断处理完成的螺纹是否合格的步骤，如果判断为不合格，则根据缺陷的类型对螺孔进行修复的步骤。

说明书

用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置

技术领域

[0001] 本发明涉及核电领域，尤其涉及一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置。

背景技术

[0002] 现有技术中，还没有专门的用以处理核电站压力容器法兰上螺纹咬死的装置。以往当发生类似核电站压力容器法兰面上的螺栓卡涩时，通常需要多种设备配合处理，例如分别处理切割-钻-阔-镗的设备，其存在的技术问题是：

[0003] 1、自动化程度低、处理时间长；无法实施远程操控只能在本地进行处理，容易增加维修人员的辐射剂量。

[0004] 2、有些加工设备需要额外搭建安装平台，费时费力，存在定位和安装不精准的问题。

[0005] 3、现场加工处理的过程中产生的大量废屑无法及时处理。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置，能够提升现场加工修复的效率，解决频繁更换刀具和更换设备、效率低下的问题；结构精简、安装定位便捷；能够实现固废的自动收集，可有效降低操作人员受辐射剂量，安全可靠。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，用以取出核电站压力容器法兰面上的卡涩螺栓并修复相应的螺孔，其特征在于，包括：能够装设在压力容器法兰面上的现场加工装置本体，还包括：与现场加工装置本体相连的主轴，主轴上设有刀具连接杆；与主轴相连的用以控制主轴并连带刀具移动及进给的四轴数控及伺服组件，四轴数控及伺服组件采用成型刀具配套三轴联动机床组成，其能够由主轴电机及减速机构带动刀具旋转，通过相应的存储设定完成X、Y、Z三个方向上对刀具移动和进给的控制，从而完成螺栓的掏空和螺纹修复；装设于主轴上用以对残余螺栓和螺孔进行多点检测的对中组件；以及连接在现场加工装置本体上的用以收集螺栓掏空和螺纹修复过程中固废的固废收集组件。其中：对中组件对残余螺栓和螺孔进行多点检测用以找出螺栓掏空、螺纹修复中心以及螺纹修复的起牙点，通过在刀具连接杆上更换不同的刀具，依次完成压力容器法兰面上卡涩螺栓的取出及螺纹的修复作业，固废收集组件在螺栓取出及螺纹修复过程中进行循环吸屑。

[0008] 其中，还包括：用以对铣刀进行全方位监控及远程操控的视频监控及远程操作组件，其中：视频监控及远程操作组件装设在主轴的下部，在取出压力容器法兰面上咬死螺栓及螺纹修复的过程中，视频监控及远程操作组件的至少一个监测装置能够获取与刀具连接杆相连刀具的刀头处的完整图像。

[0009] 其中，固废收集组件包括可升降的吸屑装置，可升降的吸屑装置可相对于现场加工装置本体进行旋转。

[0010] 其中，可升降的吸屑装置具有吸嘴，吸嘴移动的轴心线与待加工螺孔的轴线重合。

[0011] 其中，现场加工装置本体的端部设有用以紧固现场加工装置本体在压力容器法兰面上的呈半环形的垫铁。

[0012] 为解决上述技术问题，本发明还公开了一种用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法，包括以下步骤：将现场加工装置本体装设在压力容器法兰面上的步骤；建立被加工螺孔的坐标系的步骤；去除残留螺栓后更换刀具的步骤；可升降的吸屑装置相对于现场加工装置本体进行旋转并进行吸屑的步骤；采用螺旋插补的方式铣螺孔的步骤，之后还包括：配合使用手动工具，将存留在主螺栓孔中的螺纹丝卷出来，紧接着，去除掏空后剩下的光段部分，可采用手动工具取出；将电磁铁工具插入光段，通过吸力即可将光段顺利取出。

[0013] 其中，还包括：检测和判断处理完成的螺纹是否合格的步骤，如果判断为不合格，则根据缺陷的类型对螺孔进行修复的步骤

[0014] 本发明所提供的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置，具有如下有益效果：

[0015] 第一、去除残留螺栓通过更换刀具连接杆上的刀具便能够实现螺栓的掏空、螺纹的修复等工作，且采用的螺旋插补方式无需冷却液和润滑液，提升现场加工修复的效率，解决频繁更换刀具和更换设备、效率低下的问题，安全可靠。

[0016] 第二、所设置的四轴数控及伺服组件，可提升尺寸加工的精确性；所设置的视频监控及远程操作组件可实现本地或远程操作的自由切换，能够减少维修人员的辐射剂量。

[0017] 第三、现场加工装置本体装设在压力容器法兰面上通过底部设有的垫铁结构实施，无需额外搭建平台，安装定位迅速且准确。

[0018] 第四、在一个工作循环中可以无需更换刀具，无液废排出和收集的问题；同时，通过设置可升降的吸屑装置，能够方便将产生的废屑排出。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1是本发明用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置的结构框图。

[0021] 图2是本发明用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法的流程框图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 参见图1，为本发明用于核电站压力容器法兰及螺孔修复现场加工装置的实施例一。

[0024] 本实施例中的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置，用以取出核电站压力容器法兰面上的卡涩螺栓并修复相应的螺孔。进一步说，该装置用于放射性环境中核电站压力容器主螺栓咬死情况下残余螺栓的取出、并可实现对严重损伤螺孔进行在线加工成形修复，以解决螺纹修复过程中的繁琐工艺、设备更换频繁的技术问题。

[0025] 具体实施时，用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工装置包括：能够装设在压力容器法兰面上的现场加工装置本体1，压力容器的法兰盘为圆环形，其法兰顶面上设有多个用以连接螺栓的螺孔，螺孔的根据实际使用需要等距排列。

[0026] 进一步的，还包括：与现场加工装置本体1相连的主轴2，主轴上设有刀具连接杆21，刀具连接杆21适配连接有刀具22。优选的，刀具22刀具连接杆21上的刀具22设为可更换，通过更换不同的刀具便能够完成核电站压力容器咬死主螺栓的取出、螺纹的修复等工作。

[0027] 与主轴2相连的用以控制主轴2并连带刀具22移动及进给的四轴数控及伺服组件3，四轴数控及伺服组件3的作用是根据存储的程序设定，执行刀具的进刀量、铣刀转速以及刀具轨迹等；具体实施时，四轴数控及伺服组件3采用成型刀具配套三轴联动机床组成，其能够由主轴电机及减速机构带动刀具旋转，当然，可以根据要求更换不同的刀具。通过相应的存储设定完成X、Y、Z三个方向上对刀具移动和进给的控制，从而完成螺栓的掏空和螺纹修复。

[0028] 进一步的，还包括装设于主轴2上用以对残余螺栓和螺孔进行多点检测的对中组件4；具体实施时，安装在主轴2上的光学对中侧头对残余螺栓和螺栓孔进行多点检测，并配合主轴2的上下运动对其轴度、母线直线度、断面垂直度进行检测记录。对中组件4会自动记录坐标点的位置，并自动找出螺纹掏空、螺纹修复的起牙点。

[0029] 进一步的，还包括：用以对铣刀进行全方位监控及远程操控的视频监控及远程操作组件6，其中：视频监控及远程操作组件6装设在主轴2的下部，在取出压力容器法兰面上咬死螺栓及螺纹修复的过程中，视频监控及远程操作组件的至少一个监测装置61能够获取与刀具连接杆相连刀具的刀头处的完整图像。

[0030] 进一步的，还包括：连接在现场加工装置本体1上的用以收集螺栓掏空和螺纹修复过程中固废的固废收集组件5。本实施例中，固废收集组件5包括可升降的吸屑装置51，可升降的吸屑装置51可相对于现场加工装置本体1进行旋转。此外，可升降的吸屑装置51具有吸嘴，吸嘴51移动的轴心线与待加工螺孔的轴线重合。

[0031] 具体实施时，也就是说，在正常加工之前，安装、调试装置及安装刀具22时，吸屑装置5摆在现场加工装置本体1的侧面。准备工作完成后，将吸尘装置51旋转到前端，并固定。在加工过程中，可以通过存储的编程设定吸尘循环周期，启动吸尘器，移动吸嘴轴线与被加工孔轴线基本重合(建立机床坐标系后确定此点坐标)实现吸屑功能，随着孔深增加，每次吸屑时，吸嘴进给的深度也增加，直至加工结束。

[0032] 进一步的，现场加工装置本体1的端部设有用以紧固现场加工装置本体1在压力容器法兰面上的呈半环形的垫铁。具体实施时，在圆环形压力容器法兰面上被加工孔逆时针旋转相邻的第1个孔和第4个孔中旋入螺塞，螺塞上表面低于法兰面基面10mm以上即可。将现场加工装置置于压力容器法兰面上，前端半环形垫铁落入相应的定位孔中：紧接着，装上前端压板，调整两个前端调平螺钉调整X方向水平；后端采用特订可调垫铁，三者配合调整调机床水平。

[0033] 本发明用于核电站压力容器法兰及螺孔修复现场加工装置在具体实施时，对中组件4对残余螺栓和螺孔进行多点检测用以找出螺栓掏空、螺纹修复中心以及螺纹修复的起牙点，通过在刀具连接杆21上更换不同的刀具22，依次完成压力容器法兰面上咬死螺栓的取出及螺纹的修复作业，固废收集组件5在螺栓取出及螺纹修复过程中进行循环吸屑。

[0034] 参见图2，为本发明用于核电站压力容器法兰及螺孔修复现场加工方法的实施例一，本实施例用于核电站压力容器法兰及螺孔修复现场加工方法包括以下步骤：

[0035] 步骤S10，将现场加工装置本体装设在压力容器法兰面上的步骤；具体实施时，在圆环形压力容器法兰面上被加工孔逆时针旋转相邻的第1个孔和第4个孔中旋入螺塞，螺塞上表面低于法兰面基面10mm以上即可。将现场加工装置置于压力容器法兰面上，前端半环形垫铁落入相应的定位孔中：紧接着，装上前端压板，调整两个前端调平螺钉调整X方向水平；后端采用特订可调垫铁，三者配合调整调机床水平。

[0036] 步骤S20，建立被加工螺孔的坐标系的步骤；具体实施时，以安装后的机床各轴坐标方向作为被加工孔坐标方向，用测头测得圆盘上表面一点作为Z＝0，用测头测残留螺栓侧面一周任意三个点(或三点以上)可计算出残存螺栓轴线X\Y机床坐标值，以此点作为加工时圆插补中心点。将吸尘装置51旋转到前端，并固定。在加工过程中，可以通过存储的编程设定吸尘循环周期，启动吸尘器，移动吸嘴轴线与被加工孔轴线基本重合(建立机床坐标系后确定此点坐标)实现吸屑功能，随着孔深增加，每次吸屑时，吸嘴进给的深度也增加，直至加工结束。

[0037] 步骤S30，去除残留螺栓后更换刀具的步骤；

[0038] 步骤S40，可升降的吸屑装置相对于现场加工装置本体进行旋转并进行吸屑的步骤；具体实施时，吸尘器吸嘴根据设定好的位置坐标，对准被加工孔进行吸屑。当需要到深孔吸屑时，单轴机器人带其逐步向下移动，直至加工完此孔。

[0039] 步骤S50，采用螺旋插补的方式铣螺孔的步骤。具体实施时，采用螺旋插补方式加工，一般情况下应加工二次，第一次加工后，测量中径，更改插补圆弧半径或改变刀具半径后进行精加工。

[0040] 进一步的，还包括步骤S60，将存留在主螺栓孔中的螺纹丝卷起，并去除主螺栓光段部分的步骤。具体实施时，配合使用手动工具，将存留在主螺栓孔中的螺纹丝卷出来；紧接着，去除掏空后剩下的光段部分：可采用手动工具取出，将电磁铁工具插入光段，通过吸力即可将光段顺利取出。

[0041] 进一步的，还包括步骤S70，检测和判断处理完成的螺纹是否合格的步骤，如果判断为不合格，则根据缺陷的类型对螺孔进行修复的步骤.具体实施时，如果合格，螺栓咬死处理完成，如果不合格，需要根据缺陷类型对螺孔进行返修。如果当出现大范围缺陷则需要扩孔修复。

[0042] 实施本发明的用于核电站压力容器法兰及螺孔修复的现场加工方法、装置，具有如下有益效果：

[0043] 第一、去除残留螺栓通过更换刀具连接杆上的刀具便能够实现螺栓的掏空、螺纹的修复等工作，且采用的螺旋插补方式无需冷却液和润滑液，提升现场加工修复的效率，解决频繁更换刀具和更换设备、效率低下的问题，安全可靠。

[0044] 第二、所设置的四轴数控及伺服组件，可提升尺寸加工的精确性；所设置的视频监控及远程操作组件可实现本地或远程操作的自由切换，能够减少维修人员的辐射剂量。

[0045] 第三、现场加工装置本体装设在压力容器法兰面上通过底部设有的垫铁结构实施，无需额外搭建平台，安装定位迅速且准确。

[0046] 第四、在一个工作循环中可以无需更换刀具，无液废排出和收集的问题；同时，通过设置可升降的吸屑装置，能够方便将产生的废屑排出。