专利名称：石油钻杆螺纹自动修复方法
技术领域：
本发明涉及机械加工技术，属于石油钻杆修复再利用方法，特别是一种石油钻杆螺纹自动修复方法。
背景技术：
目前国内石油钻杆螺纹的修复主要是采用以下两种方法
第一种，在普通车床上，由人工找正对刀的办法进行钻杆螺纹修复
石油钻杆接头螺纹螺距大(5. 08 6. 35mm)，完整牙型螺纹至台肩面的距离短 (^12. 7_)，为了达到一定的表面粗糙度要求，加工螺纹时还必须要求有相当高的切削速度，这就使得刀具的纵向移动速度很快；为了防止螺纹切削刀具与台肩面相碰，机床操作者必须全神贯注，反应灵敏，动作迅速，这对操作者的技能要求非常高，操作时工人的精神紧张，劳动强度大、零件精度一致性差，效率低，很容易造成废品或刀具损毁；
第二种，在数控车床上，由人工找正对刀的办法进行钻杆螺纹修复
在数控车床上加工修复石油钻杆接头螺纹时，因为是二次装夹，为了能沿着原来的螺纹沟槽切削，即保证加工螺纹时不“乱扣”，钻杆在车床夹紧时，既要保证钻杆必须在圆周方向与主轴同轴度误差极小，(即精确地圆周定位)，又要保证螺纹螺旋线的起点和主轴上光电编码器的零度位置相对应，而这在实际操作中是不可能实现的。为保证螺纹刀的轨迹和原螺纹的位置重合，操作者只能一遍又一遍的反复调整数控车床刀架的纵向位置，直到螺纹刀的轨迹和原螺纹的位置接近为止。这样做费时费力，尤其是在修复内螺纹时将螺纹刀对准原螺纹时更加难以保证，因此这种方法虽然比第一种提高了加工质量，但加工效率仍然很低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术之 不足，提供一种高精度、高效率的石油钻杆螺纹自动修复方法。
本发明的目的按照下述方案实现
一种石油钻杆螺纹自动修复方法数控车床为加工设备，采用工件测头为自动检测工具，利用自主研发的自动测量程序和专门研发的人机对话功能程序，对石油钻杆螺纹进行自动修复，其特征在于其加工步骤为
I)在数控车床上找正待修复的钻杆头部的径向跳动后夹紧钻杆；
2)输入待修复钻杆的基本尺寸；
3)机床刀台换到外圆车刀工位，加工基准端面、台肩面、头部锥面；
4)利用自动测量程序，工件测头对待修复的钻杆螺纹在线自动测量，将测量的值经数控系统运算得到螺纹刀与待修复螺纹的相对位置，保证螺纹刀轨迹与原螺纹轨迹重合
5)执行螺纹修复加工程序；
6)镗孔刀具为内孔倒角，去毛刺；
上述步骤3)是指从钻杆接头螺纹外端起，根据螺纹磨损情况，将端部和台肩面分 别切除8 12mm，再将锥螺纹外圆部分沿原来的锥度，车除相应的深度；
上述步骤是使数控车床主轴准停到零度位置，工件测头执行自主研发的自动测量 程序后，找到钻杆螺纹第二扣的螺纹中心面，将测量的值经数控系统运算得到螺纹刀与待 修复螺纹的相对位置，保证螺纹刀轨迹与原螺纹轨迹重合，确定钻杆接头原螺纹的入刀点。 从而可以保证螺纹刀能按照原螺纹的轨迹进行修复加工。
本发明是集机械、电气、数控技术和自动测量等多种先进技术为一体的新型工艺 方法，应用在数控管螺纹车床上后能够修复从(API标准规定的)NC26到NC50各种型号的 钻杆螺纹。本发明能够切实保证钻杆螺纹的加工质量，大幅度提高加工效率，减轻操作者的 劳动强度，并可以应用到加工自动线，实现自动化生产，是一种理想的钻杆螺纹修复工艺方 法。
图1是本发明加工装置的总装示意图，图中1-数控车床刀台，2-卡盘，3-待修复 钻杆，4-工件测头。
图2、图3、图4、图5、图6是本发明自动测量程序框图，程序自图2 —直延续到图
具体实施例方式
如图1所示，本发明用于加工石油钻杆的设备是数控车床，包括数控车床刀台(1)，卡盘(2)，待修复钻杆(3)工件测头(4)。
具体加工步骤如下
1.在数控车床上找正待修复的钻杆头部的径向跳动后夹紧钻杆。
2.数控系统执行程序
2.1.打开数控系统的螺纹修复功能专用界面，根据待修复钻杆接头的型号依次填 入待加工钻杆的基本尺寸，包括螺纹头部直径，尾部直径，长度，螺纹形式代号；
2. 2.执行程序，机床刀台换到外圆车刀工位，主轴旋转，从钻杆接头螺纹外端起， 将端部车除8 12mm，台肩面相应车除8 12mm，再将锥螺纹外圆部分沿原来的锥度，车削 掉相应的深度后，刀具离开工件，主轴停止。
3.执行钻杆螺纹的在线自动测量程序。
3.1.打开数控系统测量界面，执行程序。主轴先准停到零度位置，工件测头快速移 动到预定位置，开始执行测量程序，测量工件已加工完的端面部分。
3. 2.工件端面测量完毕后，测量程序以端面为基准，继续执行专用的测量程序，该 测量程序以预先编制的专用循环检测方式对钻杆接头原螺纹轨迹的第二扣的中间面位置 进行精密监测和确定。
3. 3.数控系统将采集到的数据存储到专用地址，然后工件测头离开工件，将测量 的值经数控系统运算就可以得到螺纹刀与待修复螺纹的相对位置，保证螺纹刀轨迹与原螺 纹轨迹重合。
3. 4.经过计算的值自动输入到数控系统专用地址，执行螺纹修复加工程序就可以将螺纹加工至成品。
3.5.用镗孔刀具为内孔倒角，去毛刺。
在数控车床上应用钻杆螺纹自动修复加工功能时，操作者只需要根据数控系统的人机交互界面输入相应的值，所有数据的处理均由数控系统在后台计算完成，数据的处理程序以及最终的加工程序可自动生成，还可根据需要显示或者隐藏加工程序。每一个步骤都有相应的视图界面来提示，如操作出错，系统还会有相应的提示信息。
本发明在具体操作中主要实现了以下几方面的设计目标
1.钻杆螺纹的在线自动测量；
2.在线测量后的数据处理；
3.为数控系统开发螺纹修复加工的专用界面；
4.修复螺纹的宏程序编制及加工工艺的研究；
5.最终零件程序的生成及使用。
钻杆螺纹测量原理如下
1.在机床上将工件找正并夹紧。
2.执行测量程序，测量工件右端面的位置。
3.执行程序，将工件端面车削IOMM左右的长度。
4.执行主轴准停将主轴停在编码器O度位置。
5.执行测量程序，先测量工件右端面的值，系统自动计算实际工件切削掉的长度，根据螺纹的锥度值1:6，可以计算出当前螺纹外径的尺寸，测头先移动到大于当前螺纹外径O. 7-0. 8MM(螺纹每个相邻牙的高度差)的位置，沿轴向开始向工件左端移动开始测量，等测头发令后，记住当前位置，测头沿轴向反向移动2. 5MM，测头再沿工件直径方向移动 1MM，测头再沿工件轴向向右端测量，如果发令则结束测量工作，如没有发令，测头回到原位置再沿工件直径方向移动1MM，重复·上述步骤直到测量完成。
6.数控系统将刚才测量出的值进行计算，将处理完的数据存到固定的变量表里。
7.螺纹刀调用处理完的刀补(测量值+原值)就可以进行加工了。
钻杆螺纹自动测量的程序如图2-图6所示。
权利要求
1.石油钻杆螺纹自动修复方法，数控车床为加工设备，其特征在于其加工步骤为 1)在数控车床上找正待修复的钻杆头部的径向跳动后夹紧钻杆； 2)输入待修复钻杆的基本尺寸； 3)机床刀台换到外圆车刀工位，加工基准端面、台肩面、头部锥面； 4)利用自动测量程序，エ件测头对待修复的钻杆螺纹在线自动测量，将测量的值经数控系统运算得到螺纹刀与待修复螺纹的相对位置，保证螺纹刀轨迹与原螺纹轨迹重合 5)执行螺纹修复加工程序； 6)镗孔刀具为内孔倒角，去毛刺。
2.如权利要求1所述的石油钻杆螺纹自动修复方法，其特征在于上述步骤3)是指先从钻杆接头螺纹外端起，根据螺纹磨损情况，将端部和台肩面分别切除8 12mm，再将锥螺纹外圆部分沿原来的锥度，车除相应的深度。
3.如权利要求1所述的石油钻杆螺纹自动修复方法，其特征在于上述步骤是使数控车床主轴准停到零度位置，エ件测头执行自主研发的自动测量程序后，检测到钻杆螺纹第二扣的螺纹中心面，从而可以确定钻杆原始螺纹的入刀点。即可以保证螺纹刀能按照原螺纹的轨迹进行修复加工。
全文摘要
本发明涉及一种石油钻杆螺纹自动修复方法，数控车床为加工设备，加工步骤为1)在数控车床上找正待修复的钻杆头部的径向跳动后夹紧钻杆；2)输入待加工钻杆的基本尺寸；3)机床刀台换到外圆车刀工位，加工基准端面；4)工件测头对待加工钻杆螺纹在线自动测量，将测量的值经数控系统运算得到螺纹刀与待修复螺纹的相对位置，保证螺纹刀轨迹与原螺纹轨迹重合；5)执行螺纹修复加工程序；6)用镗孔刀具为内孔倒角，去毛刺。本发明是集机械、电气、数控技术和自动测量等多种先进技术为一体的新型工艺方法，应用在数控管螺纹车床上后能够自动修复(API标准规定的)从NC26到NC50各种型号的钻杆螺纹。
文档编号B23Q17/20GK103028890SQ201210576188
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者张鑫, 李刚, 陈雁军, 马维新 申请人:宁夏新瑞长城机床有限公司