本發(fā)明屬于金屬管加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種細(xì)長薄壁金屬管加工模具及模具、金屬管加工方法。

背景技術(shù)：

隨著石油鉆井技術(shù)的深入發(fā)展，深井、超深井越來越多，對(duì)用來測(cè)試巖心、模擬井下工況的夾持器的要求也越來越高，不僅要求夾持器能在較高溫度下工作，還要求其具有較大的工作壓力范圍。一般地，工作溫度不高于150℃，可以使用氟橡膠筒加圍壓試驗(yàn)，一旦溫度過高，橡膠即刻失去密封作用。此時(shí)，人們往往選用金屬管代替橡膠筒。普通金屬墊的密封比壓一般要求不低于60MPa，以壓潰墊片實(shí)現(xiàn)密封。如果密封比壓要求較低，就只有降低金屬管壁厚，增加其柔韌性，以金屬管的變形抱緊被密封件而實(shí)現(xiàn)密封。如一套測(cè)試巖心規(guī)格為Φ25.4×300的高溫巖心夾持器，工作溫度300℃，最高承壓10MPa，其金屬管內(nèi)徑為25.60mm，壁厚要求0.10mm，金屬管長度340mm，這是典型的細(xì)長薄壁金屬管。現(xiàn)有的金屬管加工模具難以滿足此類金屬管長度、厚度的要求，且加工質(zhì)量較低。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供了一種細(xì)長薄壁金屬管加工模具及模具、金屬管加工方法，旨在提高金屬管的加工質(zhì)量，以使金屬管滿足密封要求。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種細(xì)長薄壁金屬管加工模具，包括芯軸和套置在芯軸外側(cè)的脹套，芯軸為錐體件，脹套包括上脹套和下脹套，上、下脹套內(nèi)均沿各自的軸向開設(shè)有內(nèi)錐孔，且上、下脹套內(nèi)錐孔的錐度與芯軸的外圓錐度相同，上脹套和下脹套的外圓直徑相同，上脹套的下部的內(nèi)錐孔的內(nèi)徑與下脹套的上部的內(nèi)錐孔的內(nèi)徑相等。

所述上脹套的外側(cè)周圈以及下脹套的外側(cè)周圈均沿各自的周向均布有多條割縫。

所述上脹套與下脹套的連接處無裂隙。

所述芯軸的頂端和底端均開設(shè)有中心孔。

所述芯軸的外圓錐面與芯軸頂、底端的中心孔同軸。

所述細(xì)長薄壁金屬管加工模具還包括擋環(huán)和限位螺母，芯軸的下端設(shè)置有與限位螺母相適配的外螺紋，擋環(huán)套置在芯軸的下部，且擋環(huán)位于下脹套與限位螺母之間。

本發(fā)明還提供了一種上述細(xì)長薄壁金屬管加工模具的加工方法，所述方法包括如下步驟：

制作芯軸，選用一根金屬材料制成的第一圓柱體，先對(duì)該第一圓柱體進(jìn)行粗車加工，然后對(duì)粗加工后的第一圓柱體進(jìn)行磨外錐操作，以得到符合外圓錐度要求的芯軸；

制作上脹套和下脹套，選用金屬材料制成的第二圓柱體和第三圓柱體，先對(duì)第二圓柱體和第三圓柱體進(jìn)行粗車外圓操作，然后用圓錐鉸刀分別在第二圓柱體和第三圓柱體內(nèi)鉸內(nèi)錐孔，以得到符合錐度要求的上脹套和下脹套；

將上述制作完成的上脹套和下脹套依次套置在芯軸上，使上脹套的內(nèi)錐孔內(nèi)徑小的一端與下脹套的內(nèi)錐孔內(nèi)徑大的一端相互對(duì)接，之后，在芯軸的下部套置擋環(huán)，并在芯軸的下端外側(cè)設(shè)置限位螺母；

將上述裝配完成后的芯軸、上脹套、下脹套、擋環(huán)、限位螺母整體裝夾到外圓磨床上，將上、下脹套的外圓磨至符合要求的尺寸；

最后，在上、下脹套的外圓周表面分別進(jìn)行割縫操作。

所述芯軸外表面的粗糙度Ra不大于1.6μm。

本發(fā)明還提供了一種利用上述細(xì)長薄壁金屬管加工模具加工金屬管的方法，所述方法包括如下步驟：

將待加工金屬管套置在上、下脹套的外側(cè)，且讓待加工金屬管處于上、下脹套對(duì)接后的中間位置，之后擰緊限位螺母，使上、下脹套沿芯軸的外錐面移動(dòng)，上、下脹套沿各自的徑向脹開并鎖緊待加工金屬管；

將裝配完成后的芯軸、上脹套、下脹套、擋環(huán)、限位螺母、待加工金屬管整體裝夾到車床上，使芯軸頂端的中心孔抵住車床上的卡盤的頂尖，使芯軸底端的中心孔抵住車床尾座上的頂尖；

利用車床將待加工金屬管車至所需求的壁厚，之后，松開限位螺母，振擊上脹套的頂端，將上、下脹套拆除，即可取出已加工好的金屬管。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益效果為：

利用本發(fā)明中的細(xì)長薄壁金屬管加工模具可以加工出符合實(shí)際工況所需要的高精度的細(xì)長薄壁金屬管，提高了加工質(zhì)量，滿足了密封要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中細(xì)長薄壁金屬管加工模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中細(xì)長薄壁金屬管加工方法的原理示意圖。

其中，

1、芯軸 2、上脹套 3、下脹套 4、擋環(huán) 5、限位螺母 6、卡盤 7、割縫 8、待加工金屬管 9、頂尖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

如圖1所示，一種細(xì)長薄壁金屬管加工模具，包括芯軸1和套置在芯軸1外側(cè)的脹套，芯軸1是一根外圓錐度為1:50的錐體件。所述芯軸1的頂端和底端均開設(shè)有中心孔。所述芯軸1的外圓錐面的軸線與芯軸1頂、底端的中心孔的軸線位于同一條直線上。

所述脹套包括上脹套2和下脹套3，上、下脹套內(nèi)均沿各自的軸向開設(shè)有內(nèi)錐孔，且上、下脹套內(nèi)錐孔的錐度與芯軸1的外圓錐度相同，也為1:50，上脹套2和下脹套的外圓直徑相同，上脹套2的下部的內(nèi)錐孔的內(nèi)徑與下脹套3的上部的內(nèi)錐孔的內(nèi)徑相等。所述上脹套2的外側(cè)周圈以及下脹套3的外側(cè)周圈均沿各自的周向均布有多條割縫7。且所述上脹套2與下脹套3的連接處無倒角等裂隙。

所述細(xì)長薄壁金屬管加工模具還包括擋環(huán)4和限位螺母5，芯軸1的下端設(shè)置有與限位螺母5相適配的外螺紋，擋環(huán)4套置在芯軸1的下部，且擋環(huán)4位于下脹套3與限位螺母5之間。

所要加工的金屬管的壁厚僅為0.10mm，長度為340mm，因此對(duì)金屬管加工模具的精度要求極高，否則金屬管壁容易穿孔、報(bào)廢。所以，本發(fā)明還提供了一種上述細(xì)長薄壁金屬管加工模具的加工方法，所述方法包括如下步驟：

制作芯軸1，選用一根金屬材料制成的第一圓柱體，先對(duì)該第一圓柱體進(jìn)行粗車加工，然后對(duì)粗加工后的第一圓柱體進(jìn)行磨外錐操作，以得到符合外圓錐度要求的芯軸1。所得到的芯軸1外表面的粗糙度Ra不大于1.6μm。制作上脹套2和下脹套3，選用金屬材料制成的第二圓柱體和第三圓柱體，先對(duì)第二圓柱體和第三圓柱體進(jìn)行粗車外圓操作，然后用圓錐鉸刀分別在第二圓柱體和第三圓柱體內(nèi)鉸內(nèi)錐孔，以得到符合錐度要求的上脹套2和下脹套3。將上述制作完成的上脹套2和下脹套3依次套置在芯軸1上，使上脹套2的內(nèi)錐孔內(nèi)徑小的一端與下脹套3的內(nèi)錐孔內(nèi)徑大的一端相互對(duì)接，之后，在芯軸1的下部套置擋環(huán)4，并在芯軸1的下端外側(cè)設(shè)置限位螺母5。將上述裝配完成后的芯軸1、上脹套2、下脹套3、擋環(huán)4、限位螺母5整體裝夾到外圓磨床上，將上、下脹套的外圓磨至符合要求的尺寸。最后，在上、下脹套的外圓周表面分別進(jìn)行割縫操作。使上、下脹套具有膨脹和收縮的功能。

如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種利用上述細(xì)長薄壁金屬管加工模具加工金屬管的方法，所述方法包括如下步驟：

將待加工金屬管6套置在上、下脹套的外側(cè)，且讓待加工金屬管6處于上、下脹套對(duì)接后的中間位置，之后擰緊限位螺母5，使上、下脹套沿芯軸1的外錐面移動(dòng)，上、下脹套沿各自的徑向脹開并鎖緊待加工金屬管8。將裝配完成后的芯軸1、上脹套2、下脹套3、擋環(huán)4、限位螺母5、待加工金屬管8整體裝夾到車床上，使芯軸1頂端的中心孔抵住車床上的卡盤6的頂尖，使芯軸1底端的中心孔抵住車床尾座上的頂尖9。利用車床將待加工金屬管車8至所需求的壁厚，之后，松開限位螺母4，振擊上脹套2的頂端，將上、下脹套拆除，即可取出已加工好的金屬管。

本發(fā)明中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的精神所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。