專利名稱：數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利用于金屬切削加工領(lǐng)域，涉 及數(shù)控管螺紋車床對(duì)已使用過的石油鉆桿、鉆鋌等長(zhǎng)管子類工件兩端的內(nèi)、外舊螺紋進(jìn)行修復(fù)車削的輔助定位裝置。
背景技術(shù)：
在石油和地質(zhì)鉆井行業(yè)，鉆入地下幾千米深的鉆頭都是由幾百根鉆桿和鉆鋌，依靠其兩端的螺紋一根根地旋緊，并與地面鉆機(jī)相連，地面鉆機(jī)通過這些鉆桿、鉆鋌將轉(zhuǎn)矩傳遞給鉆頭。這些鉆桿、鉆鋌在完成一口井的鉆井工作后，需要一根根地卸下、回收、維修，并反復(fù)周轉(zhuǎn)使用。在鉆桿、鉆鋌的維修工作中，對(duì)其兩端的內(nèi)外錐形接頭螺紋進(jìn)行車削修復(fù)加工是最重要的工作之一。每年有大量的鉆桿接頭螺紋需要修復(fù)車削加工。目前，人們對(duì)鉆桿、鉆鋌兩端的鉆桿接頭螺紋的修復(fù)車削加工都是在機(jī)械式的管螺紋車床上，由工人手工操作完成的。實(shí)施手工操作機(jī)械車床修復(fù)車削錐螺紋的原因在于，手工操作可容易地先將刀尖調(diào)到螺紋的凹槽中，再在刀具相對(duì)于工件做螺旋運(yùn)動(dòng)過程中，將原有舊三角形螺紋的兩個(gè)側(cè)表面均勻地車去一層，將銹蝕、點(diǎn)蝕、膠痕、碰痕以及應(yīng)力疲勞層車去，達(dá)到修復(fù)螺紋的加工要求。這種機(jī)械式修復(fù)車削錐形螺紋的優(yōu)點(diǎn)是螺紋的徑向切削量小，依據(jù)錐形的原理就使得每次修復(fù)螺紋后鉆桿的長(zhǎng)度尺寸減少量小，鉆桿的修復(fù)次數(shù)增加，鉆桿的使用壽命延長(zhǎng)。在機(jī)械制造領(lǐng)域中，使用數(shù)控車床車削錐螺紋比使用機(jī)械式車床車削有著加工螺紋精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高等明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此數(shù)控車床已廣泛用于新螺紋的制造加工中。在目前現(xiàn)有的數(shù)控車床車削螺紋功能中，只要螺紋參數(shù)和刀具安裝位置等因素確定后，刀具相對(duì)于每臺(tái)車床主軸的螺旋運(yùn)動(dòng)軌跡都是固定的、固有的，而各臺(tái)車床的這個(gè)固有螺旋軌跡卻是不同的，但這個(gè)固有螺旋軌跡又是人們僅憑感觀所不能得知的。正是由于螺旋軌跡的這種固有規(guī)律，對(duì)隨機(jī)裝夾到車床主軸卡盤上的舊工件，其工件待修復(fù)螺旋線與機(jī)床主軸上的固有切削螺旋軌跡不重合，且這兩個(gè)螺旋線之間的相位差呈隨機(jī)規(guī)律，刀尖不能沿工件待修復(fù)舊螺紋的凹槽加工，從而出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。依目前數(shù)控車床技術(shù)，數(shù)控修復(fù)螺紋的做法就是將舊螺紋從齒根向外全部車掉，并重新車出新螺紋。這種技術(shù)水平數(shù)控修復(fù)車削錐形螺紋的不足是螺紋的徑向切削量大，車削后鉆桿的長(zhǎng)度尺寸減少量大，鉆桿的修復(fù)次數(shù)減少，經(jīng)濟(jì)效益不佳。這就是目前數(shù)控車床不能直接應(yīng)用到丨日螺紋修復(fù)加工領(lǐng)域的唯一原因。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置及定位方法，其目的是解決以往在工件修復(fù)螺紋車削過程中，不能夠按固定圓周相位安裝的問題。技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身、尾臺(tái)、床頭箱和托架多組托輥；托架多組托輥設(shè)置在床身的一側(cè)，床頭箱和尾臺(tái)設(shè)置在床身上，尾臺(tái)能相對(duì)于床頭箱做前后的移動(dòng)；床頭箱上設(shè)置有主軸，在主軸的前后兩端分別設(shè)置有前卡盤和后卡盤，在尾臺(tái)朝向床頭箱的一端還設(shè)置有定位螺紋規(guī)。定位螺紋規(guī)為與被修復(fù)的鉆桿螺紋具有規(guī)格相同，內(nèi)外相配，能夠進(jìn)行螺紋旋緊的結(jié)構(gòu)。尾臺(tái)通過滑軌設(shè)置在床身上，尾臺(tái)的一端設(shè)置有推進(jìn)其移動(dòng)的液壓油缸。所述定位螺紋規(guī)為外螺紋規(guī)或內(nèi)螺紋規(guī)。應(yīng)上述數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置所實(shí)施的對(duì)工件上待修復(fù)螺旋軌跡的機(jī)械定位方法，其特征在于該方法是通過能與待修復(fù)的工件進(jìn)行螺紋旋緊的定位螺紋規(guī)對(duì)工件進(jìn)行定位，該方法的具體步驟如下將待修復(fù)的工件穿進(jìn)機(jī)床主軸的孔內(nèi)，同時(shí)使工件穿過前后卡盤，然后推動(dòng)尾臺(tái)，將工件的端頭與定位螺紋規(guī)之間螺紋旋緊，此時(shí)工件的軸向、徑向及螺紋的相位等參數(shù)均由定位螺紋規(guī)予以確定，旋轉(zhuǎn)主軸，使其在已 確定的角度位置Q處停止，先后夾緊后卡盤和前卡盤，同時(shí)反轉(zhuǎn)主軸并后退尾臺(tái)，使工件與定位螺紋規(guī)脫開即可。當(dāng)工件與定位螺紋規(guī)之間螺紋旋緊后，工件相對(duì)于機(jī)床的軸向位置、徑向位置以及螺紋的相位等參數(shù)都由定位螺紋規(guī)所確定，待修復(fù)的舊螺紋槽底螺旋線相位與螺紋規(guī)上的已知槽底螺旋線相差180°相位，此時(shí)工件上待修復(fù)螺紋相對(duì)于車床床身的絕對(duì)位置就是已知的、確定的；這時(shí)再利用現(xiàn)有數(shù)控車床主軸定位停功能，使主軸空轉(zhuǎn)并在相對(duì)于床身上固定參數(shù)點(diǎn)漢角度處停止，《角度的確定方法如下
￡K = ^ + 180D -rax360D
其中為定位螺紋規(guī)槽底螺旋線相對(duì)于機(jī)床主軸位于0位處固有切削螺旋槽底軌跡的相位
n =0,1
0360。
0360°
式中，《角度值包含著定位螺紋規(guī)槽底螺旋線相對(duì)于主軸位于0位置處其固有切削螺旋槽底軌跡的相位I P和螺紋規(guī)與工件螺紋旋緊定位規(guī)律中內(nèi)、外螺紋槽底之間相差
180°相位等兩個(gè)因素，并把主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)角度值《取值為360°范圍內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)及效果
本發(fā)明提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置及定位方法，該裝置在尾座前端固定安裝有與機(jī)床主軸同軸、且與被修復(fù)車削螺紋相同規(guī)格的定位螺紋規(guī)，加工外螺紋時(shí)安裝內(nèi)螺紋規(guī)，加工內(nèi)螺紋時(shí)安裝外螺紋規(guī)，該螺紋規(guī)的軸向位置由安裝它的尾臺(tái)在尾臺(tái)導(dǎo)軌上的位置所確定，其周向位置由安裝調(diào)整其與尾臺(tái)的相對(duì)角度相位所確定。此時(shí),定位螺紋規(guī)上的螺紋槽底螺旋線相對(duì)于機(jī)床主軸固有螺紋槽底軌跡的相位@值就是確定的，并且可以通過測(cè)量而被人們所知道。本發(fā)明的目的是提供一種能夠?yàn)榘惭b到車床主軸卡盤上的鉆桿舊螺紋定位的機(jī)械式螺紋定位裝置及定位方法，它可以確定所裝夾的每一根鉆桿上舊螺紋相對(duì)于機(jī)床都有固定的軸向和周向位置。由此來實(shí)現(xiàn)安裝到車床主軸卡盤上舊鉆桿的螺紋線與主軸上的固有切削螺旋軌跡相重合，為完成數(shù)控修復(fù)車削螺紋創(chuàng)造條件，進(jìn)而達(dá)到數(shù)控修復(fù)車削螺紋的工作目標(biāo)。安裝了本發(fā)明裝置的數(shù)控管螺紋車床就可以實(shí)現(xiàn)舊螺紋的修復(fù)車削，該車床集數(shù)控車床的螺紋加工精度高、表面質(zhì)量好、加工效率高的優(yōu)點(diǎn)和機(jī)械車床的螺紋修復(fù)徑向切削量小、鉆桿長(zhǎng)度損失小的優(yōu)點(diǎn)于一體。本發(fā)明顯著提高了鉆桿螺紋修復(fù)的技術(shù)水平、質(zhì)量水平和經(jīng)濟(jì)效益。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述
如圖I所示，本發(fā)明提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車削中工件上待修復(fù)螺紋螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，該裝置主要包括床身I、尾臺(tái)3、床頭箱8和托架多組托輥10 ;托架多組托輥10設(shè)置在床身I的一側(cè)，床頭箱8和尾臺(tái)3設(shè)置在床身I上，尾臺(tái)3能相對(duì)于床頭箱8做前后的 移動(dòng)；床頭箱8內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸7，在主軸7的前后兩端分別設(shè)置有前卡盤6和后卡盤9 ;尾臺(tái)3通過導(dǎo)軌設(shè)置在床身I上,在尾臺(tái)3朝向床頭箱8的一端設(shè)置有定位螺紋規(guī)4 ;尾臺(tái)3的另一端設(shè)置有推進(jìn)其移動(dòng)的液壓油缸2，尾臺(tái)3可在液壓缸2的推拉下在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。定位螺紋規(guī)4為能與待修復(fù)的鉆桿螺紋進(jìn)行螺紋旋緊的結(jié)構(gòu)。所述定位螺紋規(guī)為外螺紋規(guī)或內(nèi)螺紋規(guī)。另外，本發(fā)明還提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位方法，該方法是通過定位螺紋規(guī)4對(duì)工件5進(jìn)行定位，該方法的具體步驟如下將待修復(fù)的工件5穿進(jìn)主軸7的孔內(nèi)，同時(shí)使工件5穿過前后卡盤，然后通過液壓缸2推動(dòng)尾臺(tái)3向前移動(dòng)，將工件5的端頭與定位螺紋規(guī)之間螺紋旋緊，此時(shí)工件5的軸向、徑向和周向位置均由定位螺紋規(guī)4予以確定,旋轉(zhuǎn)主軸7,使其在已確定的角度位置a處停止,先后夾緊后卡盤9和前卡盤6，同時(shí)反轉(zhuǎn)主軸7并后退尾臺(tái)3，使工件5與定位螺紋規(guī)4脫開即可。下面具體的敘述一下本發(fā)明的方法
工作時(shí)，待修復(fù)工件在機(jī)床后部托架的多組托輥支承的條件下，穿過床頭箱的主軸，工件5的待修復(fù)舊螺紋旋緊到定位螺紋規(guī)上，此時(shí)鉆桿相對(duì)于機(jī)床的軸向位置、徑向位置以及螺紋的圓周相位等參數(shù)都由定位螺紋規(guī)所確定，其舊螺紋槽底螺旋線相位與螺紋規(guī)上的已知槽底螺旋線相差180°相位，它相對(duì)于車床床身的絕對(duì)位置就是已知的、確定的。之后利用現(xiàn)有數(shù)控車床主軸定位停功能，使主軸空轉(zhuǎn)并在相對(duì)于床身上固定參數(shù)點(diǎn)《角度處停止a角度的確定方法如下
遼=/ +1ST —MX 360°
其中為定位螺紋規(guī)槽底螺旋線相對(duì)于機(jī)床主軸位于0位處固有切削螺旋槽底軌跡的相位
n =Ou
0360。
0360°
式中，《角度值包含著定位螺紋規(guī)槽底螺旋線相對(duì)于主軸位于0位置處其固有切削螺旋槽底軌跡的相位差#和螺紋規(guī)與工件螺紋旋緊定位規(guī)律中內(nèi)、外螺紋槽底之間相差180°相位等兩個(gè)因素，并把主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)角度值Ot取值為360°范圍內(nèi)。主軸停止在這位置后，再按先夾緊后卡盤，后夾緊前卡盤的順序夾緊鉆桿工件。主軸反轉(zhuǎn)，尾臺(tái)后退，當(dāng)工件螺紋全部從定位螺紋規(guī)中脫出、尾臺(tái)退到后位后，需要修復(fù)車削螺紋的舊管子工件的螺紋定位裝夾工作完成。此時(shí)，通過本發(fā)明裝置的輔助定位以及上述的定位操作動(dòng)作后，被夾緊到車床主軸卡盤上的任意鉆桿、鉆鋌等已有螺紋工件上舊螺紋的螺旋線都與車床主軸上的固有切削螺旋軌跡相重合。由此保證在后續(xù)的螺紋 車削過程中，刀尖可以對(duì)正待修復(fù)舊螺紋的凹槽中，在刀具與工件的螺旋相對(duì)車削運(yùn)動(dòng)中，保證待修復(fù)舊三角螺紋的兩側(cè)面能被刀具均勻地切去一層，到達(dá)修復(fù)螺紋的工作要求。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身⑴、尾臺(tái)⑶、床頭箱⑶和托架多組托輥(IQ);托架多組托輥(W)設(shè)置在床身⑴的一側(cè)，床頭箱⑶和尾臺(tái)⑶設(shè)置在床身⑴上，尾臺(tái)⑶能相對(duì)于床頭箱⑶做前后的移動(dòng)；床頭箱(8)上設(shè)置有主軸(7)，在主軸(7)的前后兩端分別設(shè)置有前卡盤(6)和后卡盤(9)，在尾臺(tái)⑶朝向床頭箱(8)的一端還設(shè)置有定位螺紋規(guī)⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，其特征在于定位螺紋規(guī)⑷為與被修復(fù)的鉆桿螺紋具有規(guī)格相同，內(nèi)外相配，能夠進(jìn)行螺紋旋緊的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，其特征在于尾臺(tái)⑶通過滑軌設(shè)置在床身⑴上，尾臺(tái)⑶的一端設(shè)置有推進(jìn)其移動(dòng)的液壓油缸⑵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，其特征在于所述定位螺紋規(guī)為外螺紋規(guī)或內(nèi)螺紋規(guī)。
5.應(yīng)用權(quán)利要求I的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置所實(shí)施的對(duì)工件上待修復(fù)螺旋軌跡的機(jī)械定位方法，其特征在于該方法是通過能與待修復(fù)的工件(5)進(jìn)行螺紋旋緊的定位螺紋規(guī)⑷對(duì)工件(5)進(jìn)行定位，該方法的具體步驟如下將待修復(fù)的工件(5)穿進(jìn)機(jī)床主軸(7)的孔內(nèi)，同時(shí)使工件(5)穿過前后卡盤，然后推動(dòng)尾臺(tái)，將工件(5)的端頭與定位螺紋規(guī)之間螺紋旋緊，此時(shí)工件(5)的軸向、徑向及螺紋的相位等參數(shù)均由定位螺紋規(guī)(4)予以確定，旋轉(zhuǎn)主軸(7)，使其在已確定的角度位置(0)處停止，先后夾緊后卡盤(9)和前卡盤￠)，同時(shí)反轉(zhuǎn)主軸(7)并后退尾臺(tái)(3)，使工件(5)與定位螺紋規(guī)(4)脫開即可。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位方法，其特征在于當(dāng)工件(5)與定位螺紋規(guī)之間螺紋旋緊后，工件(5)相對(duì)于機(jī)床的軸向位置、徑向位置以及螺紋的相位等參數(shù)都由定位螺紋規(guī)所確定，待修復(fù)的舊螺紋槽底螺旋線相位與螺紋規(guī)上的已知槽底螺旋線相差180°相位，此時(shí)工件(5)上待修復(fù)螺紋相對(duì)于車床床身的絕對(duì)位置就是已知的、確定的；這時(shí)再利用現(xiàn)有數(shù)控車床主軸定位停功能，使主軸空轉(zhuǎn)并在相對(duì)于床身上固定參數(shù)點(diǎn)《角度處停止這角度的確定方法如下 其中多為定位螺紋規(guī)槽底螺旋線相對(duì)于機(jī)床主軸位于0位處固有切削螺旋槽底軌跡的相位式中，a角度值包含著定位螺紋規(guī)槽底螺旋線相對(duì)于主軸位于0位置處其固有切削螺旋槽底軌跡的相位差#和螺紋規(guī)與工件螺紋旋緊定位規(guī)律中內(nèi)、外螺紋槽底之間相差180°相位等兩個(gè)因素，并把主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)角度值《取值為360°范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的機(jī)械定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身、尾臺(tái)、床頭箱和托架多組托輥；托架多組托輥設(shè)置在床身的一側(cè)，床頭箱和尾臺(tái)設(shè)置在床身上，尾臺(tái)能相對(duì)于床頭箱做前后的移動(dòng)；床頭箱上設(shè)置有主軸，在主軸的前后兩端分別設(shè)置有前卡盤和后卡盤，在尾臺(tái)朝向床頭箱的一端還設(shè)置有定位螺紋規(guī)。本發(fā)明顯著提高了鉆桿螺紋修復(fù)的技術(shù)水平、質(zhì)量水平和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B23G1/44GK102744472SQ20121011694
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者孫興偉, 王可 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)