[发明专利]一种变主轴转速数控车修内螺纹的方法

说明书

一种变主轴转速数控车修内螺纹的方法，包括：以刀具起点S在参照工件上分别以主轴转速n₁、n₂车削螺旋线T₁、T₂；将刀尖定位于T₁中部的点A₁；转动主轴到一角度位使刀尖指向T₁；将刀尖定位于点A₂以指向与T₁相邻的T₂；通过A₁、A₂的坐标计算T₁、T₂的轴向或周向偏差，消除该偏差；卸下参照工件；安装待修工件并转动主轴至该角度位；提供一对刀尺，将对刀尺游标上的定位触头与待修内螺纹的一齿槽嵌合；将刀尖定位于点B并与游标上的对刀槽对准，移除对刀尺；利用点A₁、B的坐标计算车修程序设定的刀具起点与车修所需刀具起点的轴向偏移距离或周向偏差并对其消除，执行调整后的车修程序。该方法能够达成在变主轴转速下车削轨迹与待修螺纹轨迹重合。

技术领域

本发明涉及螺纹维修技术领域，具体涉及一种变主轴转速数控车修内螺纹的方法。

背景技术

每年石油钻井技术服务企业有大量螺纹被加工和维修，石油管螺纹维修服务本身对钻探行业控制装备成本是十分必要的，通过维修可以延长石油管具的服役寿命，节省装备投入。石油管螺纹维修的技术要点在于沿着螺纹原有螺旋线车制，而非全部去除重新加工。

一直以来，业内普遍使用专用的管子车床加工螺纹，其优点是结构简单，适用性强，其缺点也是明显的，操作人员劳动强度高，劳动环境状况差，存在着意外伤害、伤残等职业风险。采用数控车床对螺纹进行车修能够降低劳动强度，然而，螺纹的数控车削加工、维修过程中存在着以下问题：

1、待修螺纹已有螺旋线的安装位置信息难以经济、便捷地获取：石油技术服务行业的待修工件都是十分笨重，在数控车床上装夹位置只能是随机性的，与之前成功完成螺纹加工的程序参数无关。数控车床必须把待修螺纹的位置信息与加工程序建立关联，才能使刀具沿着原有螺纹轨迹切削，这也是十分低效的重复性劳动。

2、存在变速乱牙现象：数控车床车削螺纹时不能象普通车床一样随意改变转速，否则螺纹就要乱扣。当由于工件材料力学性能的原因，已加工螺纹表面质量不符合技术要求时，普通车床操作者可以通过调整机床主轴转速来改变刀具切削速度来克服，但数控车床的变速乱牙特性导致这一问题变得十分困难，致使在不同转速下车削的螺纹轨迹之间存在偏差。

文献(《数控车床螺纹加工调节实用方法》，刘斌，《金属加工：冷加工》，2014年第1期，36-37,共2页)提供了一种数控车床螺纹加工调节实用方法，其通过计算所加工的螺纹螺距和系统响应时间来得到牙距差，通过补偿牙距差使转速改变前与改变后的螺纹切入点重合，从而避免螺纹乱扣。然而，该方法目的是解决形成螺纹的加工过程中转速改变前后的螺纹乱扣现象，其在变主轴转速之前的刀具起点是已知的；而在螺纹维修时，其维修过程与形成螺纹的加工过程属于不同加工过程，其在螺纹的车修维修过程中，待修螺纹的位置信息是未知的，因此，该文献不适用于螺纹的维修过程，其也未给出如何在螺纹维修时避免螺纹乱扣的方法。

此外，公开号为CN102350548A的中国发明专利申请公开了一种数控车床维修螺纹的对刀方法，该方法要求在主轴前方设置一与主轴垂直的“平面板”或采用主轴前方某与主轴垂直的平面，之后需测量螺纹上一点到该平面距离L1，还要测量待修螺纹上对应点与该平面距离L2，并计算L1和L2之间的差值。但在实际操作中，该方法还存在以下缺点：1、距离L1无法从机床上直接得到，如采用人工测量，则难以保证L1的测量精度，如采用仪器测量，则会导致设备结构复杂；2、该方法还需要检测、计算“转角差”，但是现有技术中大多数的数控车床系统没有主轴相位角显示功能，因此，限制了该方法的适用范围；而检测“转角差”，需使用检测仪器，或改装、改造机床，则使每头螺纹的车修操作复杂化，增加成本投入，降低工效；此外，“转角差”的引入，使位置计算复杂化。因此，该方法中“转角差”的存在，使其操作繁琐、效率低、设备成本高，其也未给出如何在螺纹维修时避免螺纹乱扣的方法。