專利名稱：摩擦焊管道深孔擴徑工藝及專用刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及管道摩擦焊接后，對其內焊口產生的飛邊及毛刺的處理過程，具體的說是一種摩擦焊管道深孔擴徑工藝及專用刀具。
背景技術：
在石油的開發生產中，涉及到大量的集輸管道，隨著管道使用時間的延長，因腐蝕或磨損而報廢，為了降低生產成本，一般采用的修復方式，是將不能正常使用的部分切割掉，將剩余的部分利用摩擦焊技術焊接組成標準管，保持原有油管的使用性能，管道得到再生利用，減低資源浪費，同時節能環保，促進油 田循環經濟的發展。然而，現有的摩擦焊技術中，焊接后會產生內飛邊需要機械加工處理，其處理好壞程度直接影響到產品的使用性能，也正是由于焊后內飛邊難以處理，所以焊接范圍一般限制在短頭焊接，對于6米以內的任意長度管道的焊口內飛邊，很難處理或處理后不能達到使用標準要求。
發明內容
為了解決長管道摩擦焊接后內飛邊難以處理的問題，本發明提供一種摩擦焊管道深孔擴徑工藝及專用刀具。該工藝具有加工效率高，加工范圍大，使用性能穩定，刀具操作安全可靠的特點。本發明的技術方案是一種摩擦焊管道深孔擴徑工藝，包括以下步驟①首先將管道工件移動到機床內外支撐上，由快進夾具夾持管道到達目標位，同時刀具深入管道內孔，并利用刀具上的徑向定位裝置實現管道內孔定位，完成工件的初步軸向定位；②機床內支撐由PLC控制適時回落；③工進夾具帶動管道移動；④同時工作機床主軸帶動切削刀具在管道孔內旋轉，完成管道內壁飛邊的切削過程；⑤冷卻排屑系統與上述切削過程同時進行；⑥上述切削過程完成后工進夾具帶動管道后退，管道由機床外支撐送達下一工序。上述的擴徑過程是在專用刀具的配合下成的，所述的專用刀具包括階梯式芯軸，其中，所述芯軸的前端套裝導向軸，導向軸上置有軸套，導向軸的前端固定導向頭；所述的軸套通過螺釘固定板簧的一端，板簧的另一端通過螺釘固定在滑牙套殼體上，滑牙套殼體置于芯軸上；此外，芯軸上還置有卡瓦、卡瓦錐體、刀枕及刀片；上述的滑牙套殼體與芯軸間的環腔內置有滑牙板、滑牙套及彈簧片，滑牙套殼體的另一側為卡瓦，卡瓦的內錐孔與卡瓦錐體配合，卡瓦錐體的另一端依次置有限位環、卡瓦錐體座及刀枕，刀枕的錐面端與固定在芯軸上的刀片接觸；所述刀枕尾端位于卡瓦錐體內，卡瓦錐體與芯軸環腔內置有大彈簧。所述的刀片通過螺釘、刀片座及彈簧片固定在芯軸上。本發明的有益效果是在上述技術方案，利用深孔擴徑定位技術，專用刀具采彈性定位，利用管道自身內孔定位，定位準確，未加工時刀具外徑遠小于管道內孔徑，不傷管壁，與管道進給系統相互配合，可對六米內任意位置管道摩擦焊內飛邊進行處理。本發明極大提高了管道加工長度，從而擴大管道摩擦焊接范圍，大幅度增加管道修復率，為油田節省大量的資金，同時降低資源浪費，促進油田循環經濟的發展。所涉及的加工過程采用機電一體化控制，生產效率高，加工質量好。
圖I為本發明所涉及設備的布局示意 圖2為本發明中所涉及專用刀具的結構示意圖。圖中I-芯軸，2-螺釘，3-刀片座，4-彈簧片，5-刀片，6-刀枕，7-卡瓦錐體座，8-限位環，9-大彈簧，10-墊片，11-卡瓦錐體，12-卡瓦，13-滑牙套，14-滑牙板，15-彈簧片，16-滑牙套殼體，17-絲堵，18-螺釘，19-導向軸，20-板簧，21-螺釘，22-軸套，23-導向頭，24-冷卻排屑系統，25-工作機床，26-機床內支撐，27-快進夾具，28-工進夾具，29-長刀桿，30-機床外支撐，31-管道工件。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明
上述的管道深孔擴徑過程是在如圖I所示的設備上進行，圖I中，工作機床25的主軸箱內的主軸上裝有長刀桿29，刀桿6的前端裝有專用刀具，工作機床25的溜板箱上裝有快進夾具27及工進夾具28，工作機床25設有冷卻排屑系統；此外還配有利于管道工件31移動的機床外支撐30及機床內支撐26。具體的擴徑過程如下
①首先將管道工件31移動到機床內外支撐上，由快進夾具27夾持管道工件31到達目標位，完成管道工件31的初步軸向定位，同時長刀桿29帶動專用刀具深入管道內孔，并利用專用刀具上的徑向定位裝置實現管道內孔定位；②機床內支撐26由PLC控制適時回落；
③工進夾具28帶動管道工件31移動，實現加工進給同時工作機床25的主軸帶動專用刀具在管道孔內旋轉，完成管道內壁飛邊的切削過程冷卻排屑系統24與上述切削過程同時運行，在冷卻刀具的同時，帶走鐵屑，保證加工順暢；⑥上述切削過程完成后工進夾具28帶動管道工件31后退，管道工件31由機床外支撐送達下一工序。管道工件31的上、下料靠快進夾具27和機床內支撐26及機床外支撐30共同實現，機床內支撐26配有PLC控制器，可自動起升回落。上述的擴徑過程是在如圖2所示專用刀具的配合下完成的，該刀具的具體結構包括階梯式芯軸I，其中，所述芯軸I的前端套裝導向軸19，導向軸19上置有軸套22，導向軸19的前端固定導向頭23 ;所述的軸套22通過螺釘21固定板簧20的一端，板簧20的另一端通過螺釘18固定在滑牙套殼體16上，滑牙套殼體16置于芯軸I上；此外，芯軸I上還置有卡瓦12、卡瓦錐體11、刀枕6及刀片5 ;上述的滑牙套殼體16與芯軸I間的環腔內置有滑牙板14、滑牙套13及彈簧片15，滑牙板14與滑牙套13之間螺紋連接，滑牙套殼體16的另一側為卡瓦12，卡瓦12的內錐孔與卡瓦錐體11配合，卡瓦錐體11的另一端依次置有限位環8、卡瓦錐體座7及刀枕6，刀枕6的錐面端與固定在芯軸I上的刀片5接觸；所述刀枕6尾端位于卡瓦錐體11內，卡瓦錐體11與芯軸I環腔內置有大彈簧9。所述的刀片5通過螺釘2、刀片座3及彈簧片4固定在芯軸I上。當刀具隨刀桿由導向頭23引入管道工件內孔，板簧20直徑大于管道內徑，受壓后與管道內部產生摩擦力，保證芯軸I與管道工件發生相對轉動，刀具進入預定位置以后，芯軸I帶動滑牙套13正傳，芯軸I-螺釘2，刀片座3、彈簧片4、刀片5，刀枕6、卡瓦錐體座7、限位環8、導向軸19、軸套22正傳，其它件不轉，滑牙板14與滑牙套13螺紋連接，在芯軸I正傳三圈后滑牙板14與滑牙套13脫開，繼續從導向端施加軸向力，卡瓦12張開，與管道工件內壁抱死，這時刀具完成徑向定位，再逐步施加軸向力，同時冷卻液打開，刀片5打開，隨刀桿旋轉，切削管道工件內壁上的飛邊，加工完畢后，施加反向力，刀片5、卡瓦12收回，滑牙板14及滑牙套13復位，順利退刀。由于采用上述工藝，使得對管道工件內孔在焊接后形成的內飛邊加工效率高，并 適用于12米之內管道工件內所形成的內飛邊，加工范圍大，使用性能穩定；刀具具有加工效率高，使用性能穩定，安全可靠的特點。
權利要求
1.ー種摩擦焊管道深孔擴徑エ藝，包括以下步驟①首先將管道エ件移動到機床內外支撐上，由快進夾具夾持管道到達目標位，同時刀具深入管道內孔，并利用刀具上的徑向定位裝置實現管道內孔定位，完成エ件的初步軸向定位機床內支撐由PLC控制適時回落；③エ進夾具帶動管道移動；④同時工作機床主軸帶動切削刀具在管道孔內旋轉，完成管道內壁飛邊的切削過程冷卻排屑系統與上述切削過程同時進行上述切削過程完成后エ進夾具帶動管道后退，管道由機床外支撐送達下ーエ序。
2.權利要求I所述エ藝中所用的專用刀具，包括階梯式芯軸(I)，其特征在干所述芯軸(I)的前端套裝導向軸(19)，導向軸(19)上置有軸套(22)，導向軸(19)的前端固定導向頭(23);所述的軸套(22)通過螺釘固定板簧(20)的一端，板簧(20)的另一端通過螺釘(21)固定在滑牙套殼體(16)上，滑牙套殼體(16)置于芯軸(I)上；此外，芯軸(I)上還置有卡瓦(12)、卡瓦錐體(11)、刀枕(6)及刀片(5);上述的滑牙套殼體(16)與芯軸(I)間的環腔內置有滑牙板(14)、滑牙套(13)及彈簧片(15)，滑牙套殼體(16)的另ー側為卡瓦(12)，卡瓦(12)的內錐孔與卡瓦錐體(11)配合，卡瓦錐體(11)的另一端依次置有限位環(8)、卡瓦錐 體座(7)及刀枕(6)，刀枕(6)的錐面端與固定在芯軸(I)上的刀片(5)接觸；所述刀枕(6)尾端位于卡瓦錐體(11)內，卡瓦錐體(11)與芯軸(I)環腔內置有大彈簧(9 )。
3.根據權利要求2所述的專用刀具，其特征在干所述的刀片(5)通過螺釘(2)、刀片座(3)及彈簧片(4)固定在芯軸(I)上。
全文摘要
本發明涉及管道摩擦焊接后，對其內焊口產生的飛邊及毛刺進行處理的一種摩擦焊管道深孔擴徑工藝及專用刀具。工藝具體包括以下步驟①首先將管道工件移動到機床內外支撐上，由快進夾具夾持管道到達目標位，完成工件的初步軸向定位；②機床內支撐由可編程控制器自動控制適時回落；③工進夾具帶動管道移動；④同時工作機床主軸帶動切削刀具在管道孔內旋轉，完成管道內壁飛邊的切削過程；⑤冷卻排屑系統與上述切削過程同時進行；⑥上述切削過程完成后工進夾具帶動管道后退，管道由機床外支撐送達下一工序。該工藝具有加工效率高，加工范圍大，使用性能穩定，安全可靠的特點。
文檔編號B23B27/00GK102848028SQ20121009629
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者李福軍, 孫巖, 李夏寧, 高春波, 張志剛 申請人:東北石油大學, 大慶高新區北油創業科技有限公司