[发明专利]数控车床在特定主轴转速下修复不同导程外螺纹的方法

说明书

本发明提供一种数控车床在特定主轴转速下修复不同导程外螺纹的方法，包括以下步骤：在参照工件上车制导程为P₀的参照螺旋线；将刀尖定位于参照螺旋线中部任意位置；转动主轴使刀尖指向参照螺旋线，并标记主轴的角度位；卸下参照工件；在卡盘上安装待修螺纹的工件并转动主轴至所述角度位，待修螺纹的导程为P；移动刀尖指向待修螺纹任一牙底；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；在数控车床工作空间内消除轴向偏移距离，或调整车修所需刀具起点的角位移以消除周向偏差；运行数控程序对待修螺纹车修。该方法能够修复不同导程的外螺纹，成本低、便捷并具有普遍适用性。

技术领域

本发明涉及螺纹的维修方法，具体涉及一种数控车床在特定主轴转速下修复不同导程外螺纹的方法。

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、维修过程中始终存在着对刀问题，突出表现为：每头待修螺纹在机床上的安装都是随机的，即当前安装的螺纹相较前次安装在位置和角度上差异较大，之前程序中设定的大部分加工位置数据对现在的加工毫无意义，而全部更新这些数据会大大降低操作者的劳动效率，增加程序的出错几率，增加工件螺纹和维修装备受损风险。同时，在石油管螺纹维修过程中，每批车修的石油管通常具有不同的牙型、导程，则无疑增加了对刀的难度，导致螺纹车修效率降低。

现有技术中，通常采用以下方法在车修螺纹时对数控车床进行对刀：

1、手工调整类技术：通常，在没有更简便技术方案的时候，操作者可以采用动态修正法来对刀，如文献(高兴兰.如何在数控车床上修复螺纹[J].现代教育科学：中学教师,2011(7):38-38)；文献(向建平.解决数控车床精车蜗杆对刀难的方法[J].机械工人：冷加工,2004(7):24-25)和文献(李恒征,张斌辉.数控车床螺纹修复问题[J].宿州学院学报,2015,30(08):97-98+124)，该方法可称为始点标记法，即找到并标记已知螺纹始点位置。这些方法均不能一次性准确找到车修起点，效率较低，仅适用于个别车修。

2、系统特殊功能拓展类技术：国内可查阅到最早资料是文献(王可，唐宗军，赵文珍.管螺纹数控加工中的几个技术问题[J].石油机械，1998，26(11)：42-43)，其总体思路是在数控车床设备上增加测量和反馈功能，直至彻底改变机床布局，该方法经济性欠佳。

3、螺纹轮廓扫描检测类技术：相关科技人员最早想到解决问题的方法就是通过为数控设备额外引入一整套工件轮廓扫描系统，获取工件轮廓表面信息，实现自动对刀，如文献(张耀辉,王启民,王秀梅,王士立,李继斌.石油钻杆接头螺纹的数控修复加工方法[J].中国机械工程,1999(6):41-43+4-5)、文献(张耀辉,王秀梅,王启民,王士立.石油钻杆接头螺纹的数控修复加工系统[J].装甲兵工程学院学报,2001,15(1):37-41)、文献(王筱,王庆明.基于CCD摄像机的数控车床螺纹修复方法[J].机床与液压,2011,39(8):22-25)及文献(蔡善乐,廖忠浩,蒋钧钧.基于线阵CCD的数控车床螺纹加工自动对刀[J].机械制造,2008,46(4):53-54)。

这种思路没有被相关企业广泛采用，原因如下：由于石油管螺纹车修中大负荷切削、工况恶劣、工件形式多样、螺纹型式多变的特点，决定了该工艺过程所采用的加工设备需具备结构简单、便捷操作、稳定可靠、易维护的使用要求，而该办法因其需增加设备而使设备结构复杂化，购置、使用、维护成本高昂，因位置暴露增加设备损坏、出现故障的几率，降低数控车床稳定性、可靠性和操作的便捷性，因此，这种方法对于有大量螺纹车修需求的石油企业来说是难以接受的。