专利名称：数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型专利用于金属切削加工领域，涉及数控管螺纹车床对已使用过的石油钻杆、钻铤等长管子类工件两端的内、外旧螺纹进行修复车削的辅助定位装置。
背景技术：
在石油和地质钻井行业，钻入地下几千米深的钻头都是由几百根钻杆和钻铤，依靠其两端的螺纹一根根地旋紧，并与地面钻机相连，地面钻机通过这些钻杆 、钻铤将转矩传递给钻头。这些钻杆、钻铤在完成一口井的钻井工作后，需要一根根地卸下、回收、维修，并反复周转使用。在钻杆、钻铤的维修工作中，对其两端的内外锥形接头螺纹进行车削修复加工是最重要的工作之一。每年有大量的钻杆接头螺纹需要修复车削加工。目前，人们对钻杆、钻铤两端的钻杆接头螺纹的修复车削加工都是在机械式的管螺纹车床上，由工人手工操作完成的。实施手工操作机械车床修复车削锥螺纹的原因在于，手工操作可容易地先将刀尖调到螺纹的凹槽中，再在刀具相对于工件做螺旋运动过程中，将原有旧三角形螺纹的两个侧表面均匀地车去一层，将锈蚀、点蚀、胶痕、碰痕以及应力疲劳层车去，达到修复螺纹的加工要求。这种机械式修复车削锥形螺纹的优点是螺纹的径向切削量小，依据锥形的原理就使得每次修复螺纹后钻杆的长度尺寸减少量小，钻杆的修复次数增加，钻杆的使用寿命延长。在机械制造领域中，使用数控车床车削锥螺纹比使用机械式车床车削有着加工螺纹精度高、表面质量好、加工效率高等明显的技术优势，因此数控车床已广泛用于新螺纹的制造加工中。在目前现有的数控车床车削螺纹功能中，只要螺纹参数和刀具安装位置等因素确定后，刀具相对于每台车床主轴的螺旋运动轨迹都是固定的、固有的，而各台车床的这个固有螺旋轨迹却是不同的，但这个固有螺旋轨迹又是人们仅凭感观所不能得知的。正是由于螺旋轨迹的这种固有规律，对随机装夹到车床主轴卡盘上的旧工件，其工件待修复螺旋线与机床主轴上的固有切削螺旋轨迹不重合，且这两个螺旋线之间的相位差呈随机规律，刀尖不能沿工件待修复旧螺纹的凹槽加工，从而出现乱扣现象。依目前数控车床技术，数控修复螺纹的做法就是将旧螺纹从齿根向外全部车掉，并重新车出新螺纹。这种技术水平数控修复车削锥形螺纹的不足是螺纹的径向切削量大，车削后钻杆的长度尺寸减少量大，钻杆的修复次数减少，经济效益不佳。这就是目前数控车床不能直接应用到丨H螺纹修复加工领域的唯一原因。
发明内容实用新型目的本实用新型提供一种数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置及定位方法，其目的是解决以往在工件修复螺纹车削过程中，不能够按固定圆周相位安装的问题。技术方案本实用新型是通过以下技术方案来实现的—种数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，其特征在于该装置主要包括床身、尾台、床头箱和托架多组托辊；托架多组托辊设置在床身的一侧，床头箱和尾台设置在床身上，尾台能相对于床头箱做前后的移动；床头箱上设置有主轴，在主轴的前后两端分别设置有前卡盘和后卡盘，在尾台朝向床头箱的一端还设置有定位螺纹规。定位螺纹规为与被修复的钻杆螺纹具有规格相同，内外相配，能够进行螺纹旋紧的结构。尾台通过滑轨设置在床身上，尾台的一端设置有推进其移动的液压油缸。所述定位螺纹规为外螺纹规或内螺纹规。应上述数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置所实施的对工件上待修复螺旋轨迹的机械定位方法，其特征在于该方法是通过能与待修复的工件进行螺 纹旋紧的定位螺纹规对工件进行定位，该方法的具体步骤如下将待修复的工件穿进机床主轴的孔内，同时使工件穿过前后卡盘，然后推动尾台，将工件的端头与定位螺纹规之间螺纹旋紧，此时工件的轴向、径向及螺纹的相位等参数均由定位螺纹规予以确定，旋转主轴，使其在已确定的角度位置￡1处停止，先后夹紧后卡盘和前卡盘，同时反转主轴并后退尾台，使工件与定位螺纹规脱开即可。当工件与定位螺纹规之间螺纹旋紧后，工件相对于机床的轴向位置、径向位置以及螺纹的相位等参数都由定位螺纹规所确定，待修复的旧螺纹槽底螺旋线相位与螺纹规上的已知槽底螺旋线相差180°相位，此时工件上待修复螺纹相对于车床床身的绝对位置就是已知的、确定的；这时再利用现有数控车床主轴定位停功能，使主轴空转并在相对于床身上固定参数点《角度处停止，《 角度的确定方法如下α = #+ 180°-w χ36(Γ其中岁为定位螺纹规槽底螺旋线相对于机床主轴位于O位处固有切削螺旋槽底
轨迹的相位n =ouO360°O 彡 ￡C< 360°式中，角度值包含着定位螺纹规槽底螺旋线相对于主轴位于O位置处其固有切削螺旋槽底轨迹的相位差#和螺纹规与工件螺纹旋紧定位规律中内、外螺纹槽底之间相
差180°相位等两个因素，并把主轴转动的绝对角度值α取值为360°范围内。优点及效果本实用新型提供一种数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，该装置在尾座前端固定安装有与机床主轴同轴、且与被修复车削螺纹相同规格的定位螺纹规，加工外螺纹时安装内螺纹规，加工内螺纹时安装外螺纹规，该螺纹规的轴向位置由安装它的尾台在尾台导轨上的位置所确定，其周向位置由安装调整其与尾台的相对角度相位所确定。此时,定位螺纹规上的螺纹槽底螺旋线相对于机床主轴固有螺纹槽底轨迹的相位β值就是确定的，并且可以通过测量而被人们所知道。本实用新型的目的是提供一种能够为安装到车床主轴卡盘上的钻杆旧螺纹定位的机械式螺纹定位装置及定位方法，它可以确定所装夹的每一根钻杆上旧螺纹相对于机床都有固定的轴向和周向位置。由此来实现安装到车床主轴卡盘上旧钻杆的螺纹线与主轴上的固有切削螺旋轨迹相重合，为完成数控修复车削螺纹创造条件，进而达到数控修复车削螺纹的工作目标。安装了本实用新型装置的数控管螺纹车床就可以实现旧螺纹的修复车肖IJ，该车床集数控车床的螺纹加工精度高、表面质量好、加工效率高的优点和机械车床的螺纹修复径向切削量小、钻杆长度损失小的优点于一体。本实用新型显著提高了钻杆螺纹修复的技术水平、质量水平和经济效益。
图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述
如图I所示，本实用新型提供一种数控螺纹修复车削中工件上待修复螺纹螺旋轨迹的机械定位装置，该装置主要包括床身I、尾台3、床头箱8和托架多组托辊10 ;托架多组托辊10设置在床身I的一侧，床头箱8和尾台3设置在床身I上，尾台3能相对于床头箱8做前后的移动；床头箱8内水平安装有可做旋转运动的主轴7，在主轴7的前后两端分别设置有前卡盘6和后卡盘9 ;尾台3通过导轨设置在床身I上,在尾台3朝向床头箱8的一端设置有定位螺纹规4 ;尾台3的另一端设置有推进其移动的液压油缸2，尾台3可在液压缸2的推拉下在导轨上滑动。定位螺纹规4为能与待修复的钻杆螺纹进行螺纹旋紧的结构。所述定位螺纹规为外螺纹规或内螺纹规。另外，本实用新型还提供一种数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位方法，该方法是通过定位螺纹规4对工件5进行定位，该方法的具体步骤如下将待修复的工件5穿进主轴7的孔内，同时使工件5穿过前后卡盘，然后通过液压缸2推动尾台3向前移动，将工件5的端头与定位螺纹规之间螺纹旋紧，此时工件5的轴向、径向和周向位置均由定位螺纹规4予以确定，旋转主轴7，使其在已确定的角度位置Q处停止,先后夹紧后卡盘9和前卡盘6，同时反转主轴7并后退尾台3，使工件5与定位螺纹规4脱开即可。下面具体的叙述一下本实用新型的方法工作时，待修复工件在机床后部托架的多组托辊支承的条件下，穿过床头箱的主轴，工件5的待修复旧螺纹旋紧到定位螺纹规上，此时钻杆相对于机床的轴向位置、径向位置以及螺纹的圆周相位等参数都由定位螺纹规所确定，其旧螺纹槽底螺旋线相位与螺纹规上的已知槽底螺旋线相差180°相位，它相对于车床床身的绝对位置就是已知的、确定的。之后利用现有数控车床主轴定位停功能，使主轴空转并在相对于床身上固定参数点《角度处停止α角度的确定方法如下CL^= β->r 180° - ηχ360。其中#为定位螺纹规槽底螺旋线相对于机床主轴位于O位处固有切削螺旋槽底
轨迹的相位n =OUO < 360°O360°[0036]式中，α角度值包含着定位螺纹规槽底螺旋线相对于主轴位于O位置处其固有切削螺旋槽底轨迹的相位V P和螺纹规与工件螺纹旋紧定位规律中内、外螺纹槽底之间相差180°相位等两个因素，并把主轴转动的绝对角度值取值为360°范围内。主轴停止在AM立置后，再按先夹紧后卡盘，后夹紧前卡盘的顺序夹紧钻杆工件。主轴反转，尾台后退，当工件螺纹全部从定位螺纹规中脱出、尾台退到后位后，需要修复车削螺纹的旧管子工件的螺纹定位装夹工作完成。此时，通过本实用新型装置的辅助定位以及上述的定位操作动作后，被夹紧到车床主轴卡盘上的任意钻杆、钻铤等已有螺纹工件上旧螺纹的螺旋线都与车床主轴上的固有切削螺旋轨迹相重合。由此保证 在后续的螺纹车削过程中，刀尖可以对正待修复旧螺纹的凹槽中，在刀具与工件的螺旋相对车削运动中，保证待修复旧三角螺纹的两侧面能被刀具均匀地切去一层，到达修复螺纹的工作要求。
权利要求1.一种数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，其特征在于该装置主要包括床身⑴、尾台⑶、床头箱⑶和托架多组托辊(IQ);托架多组托辊(W)设置在床身⑴的一侧，床头箱⑶和尾台⑶设置在床身⑴上，尾台⑶能相对于床头箱⑶做前后的移动；床头箱(8)上设置有主轴(7)，在主轴(7)的前后两端分别设置有前卡盘(6)和后卡盘(9)，在尾台⑶朝向床头箱(8)的一端还设置有定位螺纹规⑷。
2.根据权利要求I所述的数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，其特征在于定位螺纹规⑷为与被修复的钻杆螺纹具有规格相同，内外相配，能够进行螺纹旋紧的结构。
3.根据权利要求I所述的数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，其特征在于尾台⑶通过滑轨设置在床身⑴上，尾台⑶的一端设置有推进其移动的液压油缸⑵。
4.根据权利要求I所述的数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，其特征在于所述定位螺纹规为外螺纹规或内螺纹规。
专利摘要本实用新型提供一种数控螺纹修复车床上螺旋轨迹的机械定位装置，其特征在于该装置主要包括床身、尾台、床头箱和托架多组托辊；托架多组托辊设置在床身的一侧，床头箱和尾台设置在床身上，尾台能相对于床头箱做前后的移动；床头箱上设置有主轴，在主轴的前后两端分别设置有前卡盘和后卡盘，在尾台朝向床头箱的一端还设置有定位螺纹规。本实用新型显著提高了钻杆螺纹修复的技术水平、质量水平和经济效益。
文档编号B23G1/44GK202571505SQ201220169080
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者王可, 孙兴伟 申请人:沈阳工业大学