專利名稱：石油鉆桿螺紋自動修復方法
技術領域：
本發明涉及機械加工技術，屬于石油鉆桿修復再利用方法，特別是一種石油鉆桿螺紋自動修復方法。
背景技術：
目前國內石油鉆桿螺紋的修復主要是采用以下兩種方法
第一種，在普通車床上，由人工找正對刀的辦法進行鉆桿螺紋修復
石油鉆桿接頭螺紋螺距大(5. 08 6. 35mm)，完整牙型螺紋至臺肩面的距離短 (^12. 7_)，為了達到一定的表面粗糙度要求，加工螺紋時還必須要求有相當高的切削速度，這就使得刀具的縱向移動速度很快；為了防止螺紋切削刀具與臺肩面相碰，機床操作者必須全神貫注，反應靈敏，動作迅速，這對操作者的技能要求非常高，操作時工人的精神緊張，勞動強度大、零件精度一致性差，效率低，很容易造成廢品或刀具損毀；
第二種，在數控車床上，由人工找正對刀的辦法進行鉆桿螺紋修復
在數控車床上加工修復石油鉆桿接頭螺紋時，因為是二次裝夾，為了能沿著原來的螺紋溝槽切削，即保證加工螺紋時不“亂扣”，鉆桿在車床夾緊時，既要保證鉆桿必須在圓周方向與主軸同軸度誤差極小，(即精確地圓周定位)，又要保證螺紋螺旋線的起點和主軸上光電編碼器的零度位置相對應，而這在實際操作中是不可能實現的。為保證螺紋刀的軌跡和原螺紋的位置重合，操作者只能一遍又一遍的反復調整數控車床刀架的縱向位置，直到螺紋刀的軌跡和原螺紋的位置接近為止。這樣做費時費力，尤其是在修復內螺紋時將螺紋刀對準原螺紋時更加難以保證，因此這種方法雖然比第一種提高了加工質量，但加工效率仍然很低。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術之 不足，提供一種高精度、高效率的石油鉆桿螺紋自動修復方法。
本發明的目的按照下述方案實現
一種石油鉆桿螺紋自動修復方法數控車床為加工設備，采用工件測頭為自動檢測工具，利用自主研發的自動測量程序和專門研發的人機對話功能程序，對石油鉆桿螺紋進行自動修復，其特征在于其加工步驟為
I)在數控車床上找正待修復的鉆桿頭部的徑向跳動后夾緊鉆桿；
2)輸入待修復鉆桿的基本尺寸；
3)機床刀臺換到外圓車刀工位，加工基準端面、臺肩面、頭部錐面；
4)利用自動測量程序，工件測頭對待修復的鉆桿螺紋在線自動測量，將測量的值經數控系統運算得到螺紋刀與待修復螺紋的相對位置，保證螺紋刀軌跡與原螺紋軌跡重合
5)執行螺紋修復加工程序；
6)鏜孔刀具為內孔倒角，去毛刺；
上述步驟3)是指從鉆桿接頭螺紋外端起，根據螺紋磨損情況，將端部和臺肩面分 別切除8 12mm，再將錐螺紋外圓部分沿原來的錐度，車除相應的深度；
上述步驟是使數控車床主軸準停到零度位置，工件測頭執行自主研發的自動測量 程序后，找到鉆桿螺紋第二扣的螺紋中心面，將測量的值經數控系統運算得到螺紋刀與待 修復螺紋的相對位置，保證螺紋刀軌跡與原螺紋軌跡重合，確定鉆桿接頭原螺紋的入刀點。 從而可以保證螺紋刀能按照原螺紋的軌跡進行修復加工。
本發明是集機械、電氣、數控技術和自動測量等多種先進技術為一體的新型工藝 方法，應用在數控管螺紋車床上后能夠修復從(API標準規定的)NC26到NC50各種型號的 鉆桿螺紋。本發明能夠切實保證鉆桿螺紋的加工質量，大幅度提高加工效率，減輕操作者的 勞動強度，并可以應用到加工自動線，實現自動化生產，是一種理想的鉆桿螺紋修復工藝方 法。
圖1是本發明加工裝置的總裝示意圖，圖中1-數控車床刀臺，2-卡盤，3-待修復 鉆桿，4-工件測頭。
圖2、圖3、圖4、圖5、圖6是本發明自動測量程序框圖，程序自圖2 —直延續到圖
具體實施例方式
如圖1所示，本發明用于加工石油鉆桿的設備是數控車床，包括數控車床刀臺(1)，卡盤(2)，待修復鉆桿(3)工件測頭(4)。
具體加工步驟如下
1.在數控車床上找正待修復的鉆桿頭部的徑向跳動后夾緊鉆桿。
2.數控系統執行程序
2.1.打開數控系統的螺紋修復功能專用界面，根據待修復鉆桿接頭的型號依次填 入待加工鉆桿的基本尺寸，包括螺紋頭部直徑，尾部直徑，長度，螺紋形式代號；
2. 2.執行程序，機床刀臺換到外圓車刀工位，主軸旋轉，從鉆桿接頭螺紋外端起， 將端部車除8 12mm，臺肩面相應車除8 12mm，再將錐螺紋外圓部分沿原來的錐度，車削 掉相應的深度后，刀具離開工件，主軸停止。
3.執行鉆桿螺紋的在線自動測量程序。
3.1.打開數控系統測量界面，執行程序。主軸先準停到零度位置，工件測頭快速移 動到預定位置，開始執行測量程序，測量工件已加工完的端面部分。
3. 2.工件端面測量完畢后，測量程序以端面為基準，繼續執行專用的測量程序，該 測量程序以預先編制的專用循環檢測方式對鉆桿接頭原螺紋軌跡的第二扣的中間面位置 進行精密監測和確定。
3. 3.數控系統將采集到的數據存儲到專用地址，然后工件測頭離開工件，將測量 的值經數控系統運算就可以得到螺紋刀與待修復螺紋的相對位置，保證螺紋刀軌跡與原螺 紋軌跡重合。
3. 4.經過計算的值自動輸入到數控系統專用地址，執行螺紋修復加工程序就可以將螺紋加工至成品。
3.5.用鏜孔刀具為內孔倒角，去毛刺。
在數控車床上應用鉆桿螺紋自動修復加工功能時，操作者只需要根據數控系統的人機交互界面輸入相應的值，所有數據的處理均由數控系統在后臺計算完成，數據的處理程序以及最終的加工程序可自動生成，還可根據需要顯示或者隱藏加工程序。每一個步驟都有相應的視圖界面來提示，如操作出錯，系統還會有相應的提示信息。
本發明在具體操作中主要實現了以下幾方面的設計目標
1.鉆桿螺紋的在線自動測量；
2.在線測量后的數據處理；
3.為數控系統開發螺紋修復加工的專用界面；
4.修復螺紋的宏程序編制及加工工藝的研究；
5.最終零件程序的生成及使用。
鉆桿螺紋測量原理如下
1.在機床上將工件找正并夾緊。
2.執行測量程序，測量工件右端面的位置。
3.執行程序，將工件端面車削IOMM左右的長度。
4.執行主軸準停將主軸停在編碼器O度位置。
5.執行測量程序，先測量工件右端面的值，系統自動計算實際工件切削掉的長度，根據螺紋的錐度值1:6，可以計算出當前螺紋外徑的尺寸，測頭先移動到大于當前螺紋外徑O. 7-0. 8MM(螺紋每個相鄰牙的高度差)的位置，沿軸向開始向工件左端移動開始測量，等測頭發令后，記住當前位置，測頭沿軸向反向移動2. 5MM，測頭再沿工件直徑方向移動 1MM，測頭再沿工件軸向向右端測量，如果發令則結束測量工作，如沒有發令，測頭回到原位置再沿工件直徑方向移動1MM，重復·上述步驟直到測量完成。
6.數控系統將剛才測量出的值進行計算，將處理完的數據存到固定的變量表里。
7.螺紋刀調用處理完的刀補(測量值+原值)就可以進行加工了。
鉆桿螺紋自動測量的程序如圖2-圖6所示。
權利要求
1.石油鉆桿螺紋自動修復方法，數控車床為加工設備，其特征在于其加工步驟為 1)在數控車床上找正待修復的鉆桿頭部的徑向跳動后夾緊鉆桿； 2)輸入待修復鉆桿的基本尺寸； 3)機床刀臺換到外圓車刀工位，加工基準端面、臺肩面、頭部錐面； 4)利用自動測量程序，エ件測頭對待修復的鉆桿螺紋在線自動測量，將測量的值經數控系統運算得到螺紋刀與待修復螺紋的相對位置，保證螺紋刀軌跡與原螺紋軌跡重合 5)執行螺紋修復加工程序； 6)鏜孔刀具為內孔倒角，去毛刺。
2.如權利要求1所述的石油鉆桿螺紋自動修復方法，其特征在于上述步驟3)是指先從鉆桿接頭螺紋外端起，根據螺紋磨損情況，將端部和臺肩面分別切除8 12mm，再將錐螺紋外圓部分沿原來的錐度，車除相應的深度。
3.如權利要求1所述的石油鉆桿螺紋自動修復方法，其特征在于上述步驟是使數控車床主軸準停到零度位置，エ件測頭執行自主研發的自動測量程序后，檢測到鉆桿螺紋第二扣的螺紋中心面，從而可以確定鉆桿原始螺紋的入刀點。即可以保證螺紋刀能按照原螺紋的軌跡進行修復加工。
全文摘要
本發明涉及一種石油鉆桿螺紋自動修復方法，數控車床為加工設備，加工步驟為1)在數控車床上找正待修復的鉆桿頭部的徑向跳動后夾緊鉆桿；2)輸入待加工鉆桿的基本尺寸；3)機床刀臺換到外圓車刀工位，加工基準端面；4)工件測頭對待加工鉆桿螺紋在線自動測量，將測量的值經數控系統運算得到螺紋刀與待修復螺紋的相對位置，保證螺紋刀軌跡與原螺紋軌跡重合；5)執行螺紋修復加工程序；6)用鏜孔刀具為內孔倒角，去毛刺。本發明是集機械、電氣、數控技術和自動測量等多種先進技術為一體的新型工藝方法，應用在數控管螺紋車床上后能夠自動修復(API標準規定的)從NC26到NC50各種型號的鉆桿螺紋。
文檔編號B23Q17/20GK103028890SQ201210576188
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者張鑫, 李剛, 陳雁軍, 馬維新 申請人:寧夏新瑞長城機床有限公司