[发明专利]用于机床的工具组件、CNC螺纹加工机床和在管状工件上铣削螺纹的方法

说明书

用于机床的工具组件包括构造为安装在机床上的工具平台、固定在工具平台上并且可用于将螺纹铣削工具可释放地固定于其中的铣削工具支架和铣削工具驱动器。所述铣削工具驱动器可操作地连接至铣削工具支架，并且可用于在管路螺纹铣削工具被固定在铣削工具支架中时独立于工作支架地旋转铣削工具支架以在工件上铣削螺纹。还描述了计算机数控螺纹加工机床和在管状工件中铣削螺纹的方法。

相关申请的交叉引用

本国际专利申请要求2018年5月30日提交的题为“Tooling Assemblies forLathe Machines,CNC Threading Lathes,and Methods of Milling Threads in TubularWorkpieces”的美国申请第15/993,286号的优先权权益并通过引用在此并入。

发明背景

1.发明领域

本公开涉及在管状工件上铣削螺纹，更具体而言，涉及使用机床在用于油气井中的管路和联轴器上铣削螺纹。

2.相关领域说明

螺纹管和联轴器通常用于输送多种类型的流体，例如在油气生产中。螺纹通常切削为使得在使用中建立和保持液密连接，通常在管路外表面中切削阳螺纹，在联轴器内表面中切削阴螺纹，以形成螺纹连接。阳螺纹和阴螺纹通常被精密切削为足以限制在井下条件下泄露和/或故障的风险，如当连接暴露于水力压裂作业所需的高液压时。

在管路和联轴器中切削螺纹通常要求采用车削操作。管路或联轴器通常被放置在机床中并相对于切削工具旋转。在管路或联轴器旋转时，切削工具被压靠在管路或联轴器表面，以使得切削工具的表面从管路或联轴器上去除细长的、线样碎片。切削工具可相对于旋转的管路或联轴器前进以限定所需的螺纹螺距。

使用车削操作来切削螺纹的一项挑战是在螺纹切削过程中管理从工件上切削下来的线样碎片。在阳螺纹切削过程中，线样碎片可能在管路或联轴器的外部上形成块状物，即，掉渣(bird nest)，并且由旋转的管路或联轴器携带。在阴螺纹切削过程中，线样碎片能在管路或联轴器内部聚集成块状物以形成掉渣。无论在哪种情况中，掉渣都会需要清除，通常通过操作员介入，如通过机床操作者使用金属钩来清除或移除掉渣。在这些情况中，通常清除掉渣而机床仍保持操作，这造成了严重的安全风险，因为切削工具持续在工人的金属钩附近旋转。可选择地，机床可停机以清除掉渣障碍。然而，为每个掉渣停止操作也严重减慢了生产时间，特别是当为油气工业所需的无数联轴器/管路加工螺纹时。正如将会意识到的，形成掉渣的线样碎片会对操作者造成危害，因为线样碎片的锋利边缘和弹簧作用。线样碎片也对切削到管路或联轴器中的螺纹显现危害，掉渣跨越螺纹的移动往往会损坏刚切削的螺纹。

已经开发了各种工具和技术来努力管理车削过程中形成的线样碎片。例如，已开发了断屑器装置以在线样碎片形成时将其破碎，但通常效果有限。也已尝试了车削速度和/或进给率调节，效果也有限。掉渣形成在车削操作中仍然很常见，并且通常认为在螺纹切削过程中不可避免。

通常认为这种使用车削操作在管路和联轴器中切削螺纹的常规方法和系统对于它们的预期目的是令人满意的。然而，在本领域中仍然需要用于在管路和联轴器中切削螺纹的改进的方法和系统。本公开提供了针对此需求的解决方案。

发明内容

一种用于机床的工具组件包括工具平台、铣削工具支架和铣削工具驱动器。工具平台构造为安装在机床上。铣削工具支架固定在工具平台上，并且用于将螺纹铣削工具可释放地固定于其中。铣削工具驱动器可操作地连接至铣削工具支架，并且用于在管路螺纹铣削工具被固定在铣削工具支架中时独立于工作支架地旋转铣削工具支架以在工件上铣削螺纹。

在某些实施方式中，静态工具支架可安装在工具平台上。静态工具支架可在相对于铣削工具支架偏置的位置处安装在工具平台上。螺纹铣削工具可通过铣削工具支架以相对于工具平台支撑旋转。静态工具可固定在工具平台上。静态工具可通过静态工具支架联接到工具平台。