[实用新型]筛管的激光割缝机

说明书

本实用新型属于激光加工机床，它涉及一种用激光工艺的割缝机床的结构。

筛管是用在油井、气井中完井或防砂的地下管道，它应具有生产率高即过流面积大，还要有防止砂粒通过的性能，因此对在管子上所作出缝隙的尺寸、分布情况和缝隙的断面形状都有严格的要求。早期的筛管采用绕丝的结构，将不锈钢筋均布成圆管形，在上边按一定间隙缠绕不锈钢丝并焊接固定，形成筛状圆管。这种筛管用于侧钻井，水平井时极易产生“乱丝”现象，使防砂失败，不能满足油田气田的要求。近年来又出现了一种新型筛管，即在钢管管体上按一定的分布规律割出细缝，以这种形式可以代替过去的绕丝筛管，它的质量稳定性有很大改善，但它在加工工艺和设备上还受到很大限制。目前常见的加工方法用薄的陶瓷刀片来切割，它存在着生产效率低、成本高及污染环境的问题，且只能切割直线缝隙，在批量生产中存在着较大问题。经实践和研究发现曲线缝比直线缝有更大的过流面积，在油气田的使用中能提高产量；另外，缝隙断面为梯形的，有明显的自洁作用，即管子外表面的缝宽小于管子内表面的宽度，它不会被砂粒堵死而降低生产率。前述的曲线型缝是片状刀片根本作不出来的，梯形缝的加工受尺寸限制用片状刀加工也极为困难。随着工业技术的发展，激光加工机床的种类很多，但用于切割加工曲线型或梯形缝筛管的专用激光加工机床还没有见到。

本实用新型的目的是为了克服使用陶瓷刀片加工筛管工艺和设备上的不足及通用的激光加工机床加工大量长管的筛缝难度极大的问题特提出一种能加工曲线缝和梯形截面缝的筛管的激光割缝机，它采用了先进的激光工艺，具有质好生产率高的特点。

按如上构思，本方案所提出的能加工出截面为梯形或曲线、折线缝筛管的激光割缝机，它是由激光器、光学切割头、工作台、用计算机和软件控制各种关联运动和激光参数的控制台所组成，其具体的特征是：它的激光器内装带脉冲功能的CO2激光发生器，或高重复频率高平均功率的YAG激光发生器；它的光学切割头是具有三个平动一个转动共四处自由度的传递激光光束的部件，它由反射镜K、L、M、聚焦镜N、高度传感器O、横向传感器P所组成，其中光学切割头B相对激光器可作Y向平动，反光镜L、M和聚焦镜N的部分I相对反光镜K可作Z向平动，反射镜M和聚焦镜N的部分II相对反射镜L可作X向平动，聚焦镜N的中心线相对于反射镜L、M的光轴线可作转动，各向平动都是用滚球导轨支撑、滚珠丝杠传动、步进电机或伺服电机驱动的，转动运动是由步进电机或伺服电机驱动的，高度传感器和横向传感器均采用机床编码器；它的工作台是一个为工件提供进给运动的床身部件，它包括基座、床面、驱动齿轮、齿条和液压马达，它的驱动齿轮是由液压马达驱动的，在床面上装有前后两个旋转头支架，在支架上装有可夹紧工件的旋转头，旋转头用步进电机或伺服电机驱动，在旋转头支架中通过固定支架夹持一个比工件略长的集渣器，在支架上还接出一个排热管，排热管另一端接引风机。

本方案中的光学切割头中的三个反射镜之间光线传递的光路转折均为90°，其聚焦镜的转动范围为±35°。该方案中集渣器是一个半圆弧形的长板，安装时凹面向上。

采用本方案能体现如下的优越性：①本机床工作时各种关联运动是由控制台上的计算机及软件进行程序控制，使各自由度的运动和机床进给运动相结合，可形成复杂的合成运动，能加工出梯形缝、曲线缝、折线缝，这些对陶瓷刀片机械加工来说都是力所不及的；②激光加工筛管的缝隙表面质量好；③它加工的速度快，生产率高，运转成本低，因此筛管的售价低；④适于大批量生产筛管使用。

图1、图2是本方案激光的筛管割缝机主要工作部件激光器和光学切割头的示意图。图2是图1的侧视图。

图3、图4是工作台的结构示意图。图4是图3的侧视图。

图5是曲线缝的示意图。

图6是折线缝的示意图。

图7、图8是梯形缝的加工示意图。