數控螺紋修復車床主軸上螺旋軌跡的檢測調整裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：該裝置主要包括床身、床頭箱和尾臺；床頭箱和尾臺設置在床身上，床頭箱內水平安裝有可做旋轉運動的主軸，在床頭箱的后側設置有伺服電機驅動下外殼可轉動的主軸編碼器，在主軸的前端和后端上分別安裝有前卡盤和后卡盤；在床身的一側還設置有托架多組托輥；在尾臺朝向床頭箱的一端設置有定位錐裝置，在床頭箱與尾臺之間還設置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器。本發明專利技術顯著提高了鉆桿螺紋修復的技術水平、質量水平和經濟效益。

【技術實現步驟摘要】
數控螺紋修復車床主軸上螺旋軌跡的檢測調整裝置及方法
本專利技術專利用于金屬切削加工領域，涉及數控管螺紋車床對已使用過的石油鉆桿、鉆鋌等長管子類工件兩端的內、外舊螺紋進行修復車削功能中，改變車床主軸上固有刀尖切削螺旋軌跡的裝置。
技術介紹
在石油和地質鉆井行業，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，并與地面鉆機相連，地面鉆機通過這些鉆桿、鉆鋌將轉矩傳遞給鉆頭。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，并反復周轉使用。在鉆桿、鉆鋌的維修工作中，對其兩端的內外錐形接頭螺紋進行車削修復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車削加工。目前，人們對鉆桿、鉆鋌兩端的錐形鉆桿接頭螺紋的修復車削加工都是在機械式的管螺紋車床上，由工人手工操作完成的。實施手工操作機械車床修復車削錐螺紋的原因在于，手工操作可容易地先將刀尖調到螺紋的凹槽中，再在刀具相對于工件做螺旋運動過程中，將原有舊三角形螺紋的兩個側表面均勻地車去一層，將銹蝕、點蝕、膠痕、碰痕以及應力疲勞層車去，達到修復螺紋的加工要求。這種機械式修復車削錐形螺紋的優點是：螺紋的徑向切削量小，依據錐形的原理就使得每次修復螺紋后鉆桿的長度尺寸減少量小，鉆桿的修復次數增加，鉆桿的使用壽命延長。在機械制造領域中，使用數控車床車削錐螺紋比使用機械式車床車削有著加工螺紋精度高、表面質量好、加工效率高等明顯的技術優勢，因此數控車床已廣泛用于新螺紋的制造加工中。在目前現有的數控車床的車削螺紋功能中，只要螺紋參數和刀具安裝位置等因素確定后，刀具的刀尖相對于每臺車床主軸的螺旋運動軌跡都是固定的、固有的，而各臺車床的這個固有螺旋軌跡卻是不同的，但這個固有刀尖螺旋軌跡又是人們僅憑感觀所不能得知的。正是由于刀尖螺旋軌跡的這種固有規律，對于隨機裝夾到車床主軸卡盤上已有螺紋的待修復舊工件，其工件螺旋線與機床主軸上的固有刀尖切削螺旋軌跡不重合，且這兩個螺旋線之間的相位差呈隨機規律，刀尖不能沿工件舊螺紋的凹槽加工，從而出現亂扣現象。依據目前數控車床技術水平，數控修復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。這種技術水平下的數控修復車削錐形螺紋的不足是：螺紋的徑向切削量大，車削后鉆桿的長度尺寸減少量大，鉆桿的修復次數減少，經濟效益不佳。這就是目前數控車床不能直接應用到舊螺紋修復加工領域的唯一原因。產生車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡不可改變的原因在于，車床在車削螺紋過程中，刀具的縱向運動始終按工件轉1圈—刀架移動1個導程的平均和瞬態規律跟隨著主軸的旋轉運動，數控系統的計算機在計算和控制這一功能的過程中，需要得到主軸任意時刻的位置信號。人們在車床床頭箱上安裝了一個旋轉編碼器，它的定子外殼固定安裝在床頭箱上，它的轉子軸頭與車床主軸是1：1傳動比傳動的，該旋轉編碼器叫主軸編碼器。車床主軸轉1圈，主軸編碼器的轉子就轉1圈。編碼器轉子每轉1圈都會發出固定數量的電脈沖信號，此外在編碼器轉子相對于定子的某一固定位置時，還會發出一個表示“O”位置的電脈沖信號，這一“O”位置是隨機且固定的。主軸上刀尖固有螺旋軌跡的相位就與這“O”位置信號的絕對位置有關。因此，數控系統在接收到這種規律信號后，所控制得到的主軸上刀尖固有螺旋軌跡的相位也就必然呈現出隨機且固定的規律。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術提供一種改變數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的裝置及方法，其目的是解決以往在工件修復螺紋車削過程中，由于固定的主軸上刀尖固有螺旋軌跡與隨機安裝的待修復螺紋的螺旋線不重合而產生的螺紋亂扣問題。技術方案：本專利技術是通過以下技術方案來實現的：一種數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：該裝置主要包括床身、床頭箱和尾臺；床頭箱和尾臺設置在床身上，床頭箱內水平安裝有可做旋轉運動的主軸，在床頭箱的后側設置有伺服電機驅動下外殼可轉動的主軸編碼器，在主軸的前端和后端上分別安裝有前卡盤和后卡盤；在床身的一側還設置有托架多組托輥；在尾臺朝向床頭箱的一端設置有定位錐裝置，在床頭箱與尾臺之間還設置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器。尾臺通過導軌可前后移動的設置在床身上，在床身上還設置有推動尾臺前后移動的液壓油缸。定位錐裝置為使用時將待修復工件的軸向和徑向定位的結構。定位錐裝置為能套在待修復外螺紋上的定位錐套結構，該定位錐裝置的內徑與外螺紋待修復工件的螺紋外徑相配合。定位錐裝置為能伸進待修復內錐螺紋的定位錐軸結構，該定位錐裝置的外徑與內螺紋待修復工件的螺紋內徑相配合。相位檢測傳感器為接觸式或非接觸式傳感器。主軸編碼器與主軸傳動比為1：1。應用上述數控螺紋修復車床上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置所實施的數控螺紋修復車床上刀尖固有螺旋軌跡的移動方法，其特征在于：該方法的步驟如下：將待修復工件穿過主軸及后卡盤前卡盤后，伸到主軸前端，尾臺在液壓油缸的推動下向前移動，使尾臺前端安裝的定位錐裝置與工件前端舊錐螺紋相配合，先后夾緊后卡盤和前卡盤，退回尾臺，此時，安裝到主軸上的待修復工件舊螺紋的軸向和徑向位置已由定位錐裝置所確定，圓周位置尚為隨機規律。利用螺紋相位電子檢測定位傳感器，測量螺紋特定母線上螺旋線的高點或低點到螺紋的固定端面距離來確定螺紋相位，若之前已測量過并已存儲在相位檢測裝置中的車床主軸固有切削螺旋軌跡的某個低點到螺紋端面的距離為L0,而本次測量的該工件的這個距離為L1，則本次裝夾的待修復螺紋對主軸上刀尖固有切削螺紋軌跡的相位差α為：其中：T為螺距；n＝0、1；0≤α＜360°令伺服電機驅動主軸編碼器殼體轉動α度角(即使編碼器“0”位置信號的絕對位置轉動α度角)，此時，車床主軸上的固有刀尖切削螺旋軌跡就與被夾緊到車床主軸卡盤上的鉆桿、鉆鋌工件等已有有螺紋工件上待修復舊螺紋的螺旋線相重合，工件定位安裝工作完成。當待修復的螺紋為外螺紋時，定位錐裝置為可以套在待修復螺紋外圍的結構，定位錐裝置的內徑與待修復螺紋的外徑相配合。當待修復的螺紋為內螺紋時，定位錐裝置為可以伸進待修復螺紋內的結構，定位錐裝置的外徑與待修復內螺紋的內徑相配合。優點及效果：本專利技術提供一種在數控螺紋修復車床上改變主軸上刀尖固有螺旋軌跡相位的裝置及方法，主要包括編碼器轉位裝置和電子相位檢測裝置等兩部分。本專利技術將原來固定安裝在床頭箱上的編碼器定子外殼結構，改變為編碼器定子外殼可以相對于床頭箱體轉動，該轉動由一個伺服電機驅動，轉動的角度由數控系統根據所檢測到的工件待加工螺紋相位數據控制得到。轉動范圍為360°以內。當一根待修復舊螺紋的鉆桿工件，在車床主軸孔內確定了軸向位置和徑向位置之后，夾緊后、前端兩個卡盤，此時工件已被夾緊到主軸上，工件的軸向和徑向位置已確定，但其待修復螺紋的圓周相位還是呈現隨機規律的。此時，應用本專利技術中的電子相位檢測裝置測量隨機安裝到主軸上的工件待修復螺紋的相位。將這一檢測數據與之前已知的主軸上刀尖螺旋運動軌跡相比較，得到其相位差。數控系統控制伺服電動機驅動主軸編碼器外殼轉動，轉動的角度等于這一相位差值，依此裝置和方法實現了主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整和改變，實現了主軸上的固有刀尖切削螺旋軌跡與安裝到車床主軸卡盤上待修復舊鉆桿的螺紋線相重合的技術要求，進而達本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：該裝置主要包括床身（1）、床頭箱⑻和尾臺⑶；床頭箱⑻和尾臺⑶設置在床身（1）上，床頭箱（8）內水平安裝有可做旋轉運動的主軸（7），在床頭箱（8）的后側設置有伺服電機驅動下外殼可轉動的主軸編碼器（12），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（1）的一側還設置有托架多組托輥（10）；在尾臺⑶朝向床頭箱⑻的一端設置有定位錐裝置⑷，在床頭箱⑻與尾臺⑶之間還設置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器⑾。

【技術特征摘要】
1.一種數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：該裝置主要包括床身(1)、床頭箱⑻和尾臺⑶；床頭箱⑻和尾臺⑶設置在床身(1)上，床頭箱(8)內水平安裝有可做旋轉運動的主軸(7)，在床頭箱(8)的后側設置有伺服電機驅動下外殼可轉動的主軸編碼器(12)，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(1)的一側還設置有托架多組托輥(10)；在尾臺⑶朝向床頭箱⑻的一端設置有定位錐裝置⑷，在床頭箱⑻與尾臺⑶之間還設置有用于螺紋相位電子檢測定位的相位檢測傳感器⑾；定位錐裝置⑷為使用時將待修復工件的軸向和徑向定位的結構；具體形式為如下兩種：定位錐裝置⑷為能套在待修復外螺紋上的定位錐套結構，該定位錐裝置的內徑與外螺紋待修復工件的螺紋外徑相配合；定位錐裝置⑷為能伸進待修復內錐螺紋的定位錐軸結構，該定位錐裝置的外徑與內螺紋待修復工件的螺紋內徑相配合。2.根據權利要求1所述的數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：尾臺⑶通過導軌可前后移動的設置在床身(1)上，在床身(1)上還設置有推動尾臺⑶前后移動的液壓油缸⑵。3.根據權利要求1所述的數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：相位檢測傳感器⑾為接觸式或非接觸式傳感器。4.根據權利要求1所述的數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置，其特征在于：主軸編碼器(12)與主軸(7)傳動比為1：1。5.應用權利要求1所述的數控螺紋修復車床主軸上刀尖固有螺旋軌跡的調整裝置所實施的數控螺紋修復車床上刀尖固有螺...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王可，孫興偉，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：發明
國別省市：