專利名稱：數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置及方法
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(guò)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(guò)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。每年有大量的錐形鉆桿接頭螺紋需要修復(fù)車削加工。
目前，人們對(duì)鉆桿、鉆鋌兩端的錐形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(guò)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)控車床的車削螺紋功能中，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已有螺紋的舊工件，其工件螺旋線與機(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)用到舊螺紋修復(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)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置及方法，其目的是解決以往在工件修復(fù)螺紋車削過(guò)程中，不能夠按固定圓周相位安裝的問(wèn)題。技術(shù)方案本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身、床頭箱和尾臺(tái)；床頭箱和尾臺(tái)設(shè)置在床身上，床頭箱內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸，在主軸的前端和后端上分別安裝有前卡盤和后卡盤；在床身的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托輥；在尾臺(tái)朝向床頭箱⑶的一端設(shè)置有定位錐裝置，在床頭箱與尾臺(tái)之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測(cè)定位的相位檢測(cè)傳感器。尾臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌可前后移動(dòng)的設(shè)置在床身上，在床身上還設(shè)置有推動(dòng)尾臺(tái)前后移動(dòng)的液壓油缸。定位錐裝置為使用時(shí)將待修復(fù)工件的軸向和徑向定位的結(jié)構(gòu)。定位錐裝置為能套在待修復(fù)外螺紋上的定位錐套結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的內(nèi)徑與外螺紋待修復(fù)工件的螺紋外徑相配合。定位錐裝置為能伸進(jìn)待修復(fù)內(nèi)錐螺紋的定位錐軸結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的外徑與內(nèi)螺紋待修復(fù)工件的螺紋內(nèi)徑相配合。 相位檢測(cè)傳感器(11)為接觸式或非接觸式傳感器。應(yīng)用上述數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置所實(shí)施的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位方法，其特征在于該方法的步驟如下將待修復(fù)工件穿過(guò)主軸及后卡盤前卡盤后，伸到安裝在尾臺(tái)前端的定位錐裝置處，工件前端舊錐螺紋與定位錐裝置相配合，此時(shí)，待修復(fù)工件舊螺紋的軸向和徑向位置已由定位錐裝置所確定，圓周位置尚為隨機(jī)規(guī)律；以上定位好以后，利用螺紋相位電子檢測(cè)定位傳感器，測(cè)量螺紋特定母線上螺旋線的高點(diǎn)或低點(diǎn)到螺紋的固定端面距離來(lái)確定螺紋相位，若之前已測(cè)量過(guò)并已存儲(chǔ)在相位檢測(cè)裝置中的車床主軸固有切削螺旋軌跡的某個(gè)低點(diǎn)到螺紋端面的距離為
h,而本次測(cè)量的該工件的這個(gè)距離為^則本次裝卡的待修復(fù)螺紋對(duì)主軸固有切削螺紋
軌跡的相位差a為
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身(I)、床頭箱(8 )和尾臺(tái)⑶；床頭箱⑶和尾臺(tái)⑶設(shè)置在床身(I)上，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 )的前端和后端上分別安裝有前卡盤(6 )和后卡盤(9);在床身(I)的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托輥(10);在尾臺(tái)⑶朝向床頭箱⑶的一端設(shè)置有定位錐裝置⑷，在床頭箱⑶與尾臺(tái)⑶之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測(cè)定位的相位檢測(cè)傳感器(U)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于尾臺(tái)⑶通過(guò)導(dǎo)軌可前后移動(dòng)的設(shè)置在床身(I)上，在床身(I)上還設(shè)置有推動(dòng)尾臺(tái)⑶前后移動(dòng)的液壓油缸⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于定位錐裝置⑷為使用時(shí)將待修復(fù)工件的軸向和徑向定位的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于定位錐裝置⑷為能套在待修復(fù)外螺紋上的定位錐套結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的內(nèi)徑與外螺紋待修復(fù)工件的螺紋外徑相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于定位錐裝置⑷為能伸進(jìn)待修復(fù)內(nèi)錐螺紋的定位錐軸結(jié)構(gòu)，該定位錐裝置的外徑與內(nèi)螺紋待修復(fù)工件的螺紋內(nèi)徑相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于相位檢測(cè)傳感器(11)為接觸式或非接觸式傳感器。
7.應(yīng)用權(quán)利要求I所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置所實(shí)施的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位方法，其特征在于該方法的步驟如下將待修復(fù)工件(5)穿過(guò)主軸(7)及后卡盤(9)前卡盤(6)后，伸到安裝在尾臺(tái)前端的定位錐裝置處，工件(5)前端舊錐螺紋與定位錐裝置相配合，此時(shí)，待修復(fù)工件(5)舊螺紋的軸向和徑向位置已由定位錐裝置所確定，圓周位置尚為隨機(jī)規(guī)律；以上定位好以后，利用螺紋相位電子檢測(cè)定位傳感器，測(cè)量螺紋特定母線上螺旋線的高點(diǎn)或低點(diǎn)到螺紋的固定端面距離來(lái)確定螺紋相位，若之前已測(cè)量過(guò)并已存儲(chǔ)在相位檢測(cè)裝置中的車床主軸固有切削螺旋軌跡的某個(gè)低點(diǎn)到螺紋端面的距離為4，而本次測(cè)量的該工件的這個(gè)距離為，則本次裝卡的待修復(fù)螺紋對(duì)主軸固有切削螺紋軌跡的相位差a為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位方法，其特征在于當(dāng)待修復(fù)的螺紋為外螺紋時(shí)，定位錐裝置為可以套在待修復(fù)螺紋外圍的結(jié)構(gòu)，定位錐裝置的內(nèi)徑與待修復(fù)螺紋的外徑相配合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位方法，其特征在于當(dāng)待修復(fù)的螺紋為內(nèi)螺紋時(shí)，定位錐裝置為可以伸進(jìn)待修復(fù)螺紋內(nèi)的結(jié)構(gòu)，定位錐裝置的外徑與待修復(fù)內(nèi)螺紋的內(nèi)徑相配合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)控螺紋修復(fù)車床上螺旋軌跡的檢測(cè)定位裝置，其特征在于該裝置主要包括床身、床頭箱和尾臺(tái)；床頭箱和尾臺(tái)設(shè)置在床身上，床頭箱內(nèi)水平安裝有可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸，在主軸的前端和后端上分別安裝有前卡盤和后卡盤；在床身的一側(cè)還設(shè)置有托架多組托輥；在尾臺(tái)朝向床頭箱的一端設(shè)置有定位錐裝置，在床頭箱與尾臺(tái)之間還設(shè)置有用于螺紋相位電子檢測(cè)定位的相位檢測(cè)傳感器。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)B23B25/06GK102744429SQ20121011693
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(yáng)工業(yè)大學(xué)