网架螺栓节点球加工中心的研制

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网架螺栓节点球加工中心的研制网架螺栓节点球加工中心的研制
谢黎明1
，蔡善乐2
，张永贵2
， 蒋钧钧2
， 马志宏2
( 1
西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室， 陕西 西安
710049)
( 2
甘肃工业大学 机电工程学院，甘肃 兰州
730050)
摘要:针对网架螺栓节点球的加工问题，详细阐述了虚拟球心基准加工的思路和数控 2 坐标回转分度及夹紧的方
法，同时介绍了节点球加工中心的总体设计方案、 CNC 控制系统及工作循环， 为网架螺栓节点球的加工提供了-
种新的工艺方法和高效、 高精度的设备。
关键词:节点球; 螺纹孔;加工中心;数控;分度夹紧
中图分类号:TG659


文献标识码: A


文章编号: 1007- 9483( 2002) 03- 0019- 03
Development of the Machining Center Used for Bolted Node Sphere
XIE Li- ming
1
， CAI Shan- le
2
， ZHANG Yong- g ui
2
， JIANG Jun- jun2
， MA Zhi- hong
2
( 1
Xi
an Jiaotong University， Shanx i Xi
an， 710049， China)
( 2
Gansu University of Technolog y， Gansu Lanzhou， 730050， China)
Abstract:This article mainly di scusses the w ay to machine the bolted node sphere. It gives the detail about an approach with which
a vir tual center of sphere can be machining datum， the way of dividing and clamping throug h two numer ical- controlled ax es.
Meanw hile， the who le design scheme o f a machining center for bolted node sphere
s manufacturing and its co ntrol system as well
as w orking circulation ar e illustrated. All those provide a new processing technology and a hig h precision and efficiency equipment
for machining of these par ts.
Key words:Bolted Node Sphere; Bolted Ho le; Machining Center ; NC; Indexing Clamping


螺栓节点球网架是-种现代化的新型建筑结构， 杆件
之间通过高强度螺栓连接汇交于节点球。因其造型美观、
受力合理、 安装方便并且便于组织专业化、 规模化生产等诸
多优点，在工业与民用建筑工程中应用日益广泛[ 1， 2]
。
螺栓节点球是螺栓节点球网架结构最关键、 最重要的
零件。作为节点，他在网架或网壳结构中主要用来传递三
维力流， 其加工精度不仅影响网架的安装而且直接影响到
整个网架的工程质量[ 3]
。通常在-个
100
300 的节点
图 1
螺栓节点球
球上需加工 8 12 个轴线通过球心的 M24 螺纹孔及端面，
如图 1 所示。由于各螺纹孔的轴线是过球心空间分布， 角
度 变化多， 每个孔位的角度计算、 分度复杂， 在加工中反复
装夹会造成较大的重复定位误差， 加工精度降低。按国家
建设部 JGJ75. 1- 91 标准规定的技术要求， 相邻螺纹孔轴
线夹角的极限偏差为
30
[ 4]
。采用传统的机械加工方法
和设备， 分度手工操作， 精度低，工序分散， 多次装夹中很难
保证节点球的精度要求，并且生产率低， 工人劳动强度大。
由于目前国内尚无理想的螺栓节点球数控加工设备，
运用数控技术改造和提升传统的网架节点球加工设备， 是
提高节点球加工精度和生产率，实现柔性制造，适应网架生
产规模化、 专业化的有效途径。
1
主机的总体设计方案
1
1
节点球的工艺分析
螺栓节点球的材质为 45 钢， 采用模锻， 表面粗糙度
R a25， 对于每-个螺纹孔，均需完成铣平面、 钻孔、 倒角、 攻
螺纹等 4 道工序。加工的螺纹孔精度按 GB197- 81 规定，
螺纹公差带为 6H[ 4]
。从节点球的设计得知， 每个螺纹孔角
度都是以球心作为设计基准的( 如图 1 所示) ， 轴线必须过
球心， 其加工精度主要体现为相邻螺纹孔轴线夹角的极限
偏差大校
1
2
主机的总体框架与组成
螺栓节点球的加工工艺采用工序集中的方法， 把节点
球的铣平面、 钻孔、 倒角、 攻螺纹等工序集中在-台带有
AT C的钻铣类加工中心上。主机以现有的加工中心主要
部件为基本框架， 改造部分结构并设计专用的节点球数控