[发明专利]一种变主轴转速数控车修不同导程外螺纹的方法

说明书

一种变主轴转速数控车修不同导程外螺纹的方法，包括：以刀具起点S在参照工件上分别以主轴转速n₀、n₂车削导程均为P₀的螺旋线T₀、T₂；将刀尖定位于点A₀；转动主轴到一角度位使刀尖指向T₀；移动刀尖使其指向与T₀相邻的T₂并定位于点A₂；通过A₀和A₂的坐标计算T₀、T₂间的轴向或周向偏差，修正在主轴转速n₂下的螺纹车修程序以消除该轴向或周向偏差；卸下参照工件；安装待修工件并转动主轴至所述角度位；移动刀尖指向待修螺纹的牙底位置点B；计算车修所需刀具起点E’与车修程序设定的刀具起点E的轴向偏移距离或周向偏差；消除该轴向偏移距离或周向偏差；执行调整后的程序。该方法能够实现在变主轴转速下对不同导程的外螺纹进行维修。

技术领域

本发明涉及螺纹的维修方法，具体涉及一种变主轴转速数控车修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、维修过程中存在着以下问题：

1、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，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。

2、螺纹的数控车削加工、维修过程中存在对刀问题：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。