CN101027152A - 端部加工装置以及制管方法 - Google Patents

Abstract

一种端部加工设备及制管方法，其提高了生产率和加工精度。该端部加工设备具有可旋转的卡盘、螺纹切削机(12)以及支承装置(13)，其中，所述卡盘保持油井管(LP)的一端部附近，该螺纹切削机(12)配置在该卡盘附近、并设有相对于和卡盘一起旋转的油井管(LP)的一端部的相对位置可控的加工工具，该支承装置(13)支承旋转的油井管(LP)的另一端部并追随该油井管(LP)。该支承装置包括四个支承辊(13a、13b)以及(13c、13d)和气缸(13e、13f)，这四个支承辊上下两个地成对设置，所述压气缸单独地驱使各对支承辊相对于油井管(LP)一体地进行接触离开移动。由于能够以最适当的力支承油井管，即使通过提高加工速度来提高生产率，也不能将油井管的振动传递给加工部，因此，生产率和加工精度得到提高。

Description

端部加工装置以及制管方法

技术领域

本发明涉及例如在钢管等的长的构件的端部加工螺纹等的端部加工装置以及制管方法。本发明特别涉及在油井管的端部加工螺纹接头的端部加工装置和使用该端部加工装置的制管方法。

背景技术

例如，向钢管端部加工螺纹在图4所示的说明图中示出螺纹加工状态，用卡盘1将施行螺纹加工的管端附近固定后的钢管P一边随该卡盘1的旋转而旋转，一边使与该钢管P的相对位置可控的切削刀具2与所述端部接触，从而进行螺纹加工。

因此，油井管长约10m。而且，也存在称作管道的外径为114mm以下的油井管。为在该油井管的端部螺纹加工出螺纹接头，一边使油井管高速旋转一边进行切削。由于在这种长且直径小的油井管中沿着纵向方向存在许多弯曲，在螺纹加工过程中，在钢管高速旋转时发生振动。

这种振动使得螺纹的加工精度恶化。因此，如图4所示，通过用支承辊群3A-3D来强制约束卡盘1后方的管部分，抑制振动的发生。

图5示出该支承辊群的构成的一例。该图5示出的支承辊群由4个支承辊3a-3d构成，该4个支承辊在含有垂直于钢管P的纵轴的轴的横截面的左右两侧(以下称作“加工构件的两侧”)、沿着上下方向以重叠状态、沿着钢管P的轴向交错地各配置2个。

由此，这四个支承辊3a-3d例如通过气缸装置4使左右各两个辊3a、3b和3c、3d相对于钢管P同步地进行接触离开移动，对钢管P进行约束。而且，在图5中，通过弹簧5将4个支承辊3a-3d压向钢管P，各个支承辊3a-3d也能够追随钢管P的椭圆和扁平。

但是，在图5示出的支承辊群3A-3D使得左右两个的支承辊3a、3b和3c、3d相对于钢管P同步地进行接触离开移动。由此，一旦因钢管P的弯曲量而不能牢固地夹持钢管P，则不能约束钢管P。即使利用弹簧5也不能施加很强的夹持力，所述椭圆、扁平成为钢管P的振动增大的原因。总之，不能充分地抑制由钢管弯曲所产生的回转时的振动。

因此，在专利文献1中，如图6所示，示出这样的发明，其中，在通过适当的间隔配置的一对支承辊3a、3b从下方支承钢管P的支承辊群3A-3D中，对伴随着钢管P的弯曲而旋转振动最小的部分进行支承的支承辊群3C的支承台固定配置，同时，用油压自由移动地配置其他支承辊群3A、3B、3D的支承台，使其能够追随钢管P的振动。

专利文献1：特开平6-182603号公报

但是，在专利文献1的发明中，由于通过油压使支承辊群的支承台追随管的振动，追随的灵敏性恶化。而且，通过一对支承辊从下方支承钢管的支承辊群的支承性能也不好。因此，在为了提高加工性而以高的切削速度进行切削时，支承辊群不能追随管的振动，不能提高生产以及加工精度。

由此，在现有的端部加工装置中，在加工要求严格加工精度的金属密封的油井管的螺纹接头之际，存在不能兼得生产率以及加工精度都提高的问题。

发明内容

本发明是具有能够旋转的卡盘、加工工具、支承装置的端部加工装置，其中，所述卡盘夹持被加工构件的一端部附近，所述加工工具配置在该卡盘附近，进行可以控制相对于被加工构件的一端部的相对位置的加工，所述支承装置支承旋转的被加工构件的另一端并追随被加工构件。该支承装置包括在被加工构件的两侧配置成上下两个辊的成对的四个支承辊以及气缸，所述气缸单独地移动上下两个的成对支承辊，以使其一体地接触和离开被加工构件。通过该端部加工装置，在加工具有要求严格加工精度的金属密封的油井管的螺纹接头时，能够提高生产率和加工精度。

而且，本发明涉及包括用该端部加工装置加工管端部的工序的制管方法。

本发明使得配置在被加工构件的两侧的上下两个的成对支承辊通过气缸各自一体地接触和离开被加工构件。由此，被加工构件由最适合的力支承，并且即使在高速旋转的场合下，也能够追踪被加工构件的振动。由此，即使在通过高的回转速度来提高生产率的情况下，由于被加工构件的振动不向加工部传播，而维持良好的加工精度，因而能够将生产率和加工精度两者都提高。

因此，在长的油井管以高速旋转的场合下，能够在油井管的螺纹接头的金属密封部加工出满足规定的、确保气密性所必须的精密粗糙度。

附图说明

图1是示出本发明的端部加工装置的全体的示意图。

图2是说明构成本发明的端部加工装置的支承装置的图，图2(a)是正面图，图2(b)是俯视图。

图3是示出油井管和支承辊之间的位置关系的说明图，图3(a)示出最大直径的油井管的情况，图3(b)示出最小直径的油井管的情况。

图4是说明现有的端部加工装置的说明图。

图5是使用现有的端部加工装置的支承辊群的一个示例的说明图。

图6是示出专利文献1所涉及的发明的说明图，图6(a)是整体图，图6(b)是支承辊群的示意图。

附图标记说明

LP  油井管

11  端部加工装置

12  卡盘

13  支承装置

13a、13b、13c、13d  支承辊

13e、13f  气缸

具体实施方式

以下，参考图1-图3说明实施本发明的端部加工装置和制管方法的最佳方式。

图1是示出本发明的端部加工装置11的整体的示意图。图2是说明构成端部加工装置11的支承装置的图，图2(a)是正面图，图2(b)是俯视图。而且，图3是示出油井管和支承辊之间的位置关系的说明图，图3(a)是示出直径大的油井管的情况，图3(b)是示出直径小的油井管的情况。

在本实施方式中，通过端部加工装置11加工端部的油井管LP经由通常的制造工序，即延伸轧制工序和定径轧制工序制造。端部加工装置11设有卡盘12和4组支承装置13-1～13-4，其中，卡盘12设在切削机上，该切削机能够在该油井管LP的一端部上切削出规定的螺纹，所述支承装置13-1～13-4与该卡盘12串联设置，并且至少支承油井管LP的另一侧的端部。而且，支承装置13通常沿着油井管LP的纵向设置1～20个。

如果将配置在距卡盘12最近位置的支承装置13-1上设有的支承辊与卡盘12的间距设为x1，各个支承装置13-2～13-n的支承辊间的间隔顺次为x2、x3、...xn，油井管LP的全长为y，则xk(k＝1，2，3，...)和y的关系优选设定为{(xk/y)×100}在4％以上20％以下。这是因为如果该间隔xk过短，则卡盘12和支承辊以及支承辊之间产生干涉，另一方面，如果间隔xk过长，则发生振动。实际上，示出这样一个示例，其中，油井管LP在卡盘12一侧的xk较短，随着远离卡盘12，xk变长。

如图2所示，支承装置13-1～13-4设有例如在油井管LP两侧上下两个地成对配置的4个支承辊13a～13d。该上下成对配置的支承辊13a、13b以及13c、13d的辊外径d和辊间隔L不作特别限定。但是，如图3所示，用螺纹切削机进行螺纹切割的油井管LP是最大直径的情况(参考图3(a))或者是最小直径的情况(参考图3(b))，为了能够通过四个支承辊13a～13d从两侧可靠地支承，预先设定辊外径d和辊间隔L。

辊外径d以及辊间隔L的比(d/L)优选在0.5以上0.98以下。这是因为比(d/L)如果低于0.5，则力不能传递给油井管LP，不能进行充分支承。而且，虽然因在同一平面上配置支承辊而使原来比(d/L)低于1，考虑到其间间隙，将其设为0.98以下。支承辊的辊外径d以及辊间隔L的一例在下表1中示出。

[表1]

对象	辊外径d(mm)	辊间隔L(mm)	d/L
				使用小径管(～φ177.8)	105	115	0.91
使用中径管(φ177.8～φ273.1)	120	190	0.63

而且，这种上下两个成对设置的支承辊13a、13b以及13c、13d由能够施加规定的压力并且只进出规定的距离(支承行程)的气缸13e、13f各自一体地相对于油井管LP单独地进行接触和离开移动，从而进行保持。

施加在支承辊上的力(保持力)左右一对加在一起为1500N以上14000N以下，优选为4000N以上6000N以下。这是因为这种保持力如果过弱，则不能充分保持油井管LP，另一方面，如果其过高，则阻碍油井管LP的旋转，切削速度降低。不言而喻，如果油井管LP的管径变大，则所需的保持力也将很大。

虽然图中未示通用螺纹切削机的构成，但是，由于在由卡盘12保持的油井管LP的一侧端部施加规定的螺纹加工，不言而喻该螺纹切削机设有相对于油井管LP的相对位置可控的刀具。

在这种构成的本发明的端部加工装置11中，支承辊13a、13b和13c、13d群不是通过油压和螺纹进行接触离开移动，而是通过气缸13e、13f进行接触离开移动。由此，在高加工速度提高生产率的场合下，支承辊13a、13b以及13c、13d群能够以快速的响应来追随油井管LP的弯曲、椭圆、扁平。因此，能够有效地抑制因油井管LP的弯曲、椭圆、扁平所造成的振动传递给加工部。

这时，由于上下两个成对的4个支承辊13a～13d具有相同辊外径d，并配置在与油井管LP的轴向同一平面上，即使在切削螺纹的油井管LP的外径变化的情况下，不调整上下成对的支承辊13a、13b以及13c、13d的设置位置关系，油井管LP的支承力因为在成对的上下设置的支承辊13a和13b以及13c和13d中是相同的，因此其能够更稳定地支承油井管LP。

而且，虽然对构成支承辊13a～13d的原材料不作特别限定，但优选由橡胶等弹性体形成，不会给油井管LP增加裂纹。这种弹性体例如是示出的天然橡胶或合成橡胶，虽然材质可适当变更，但其硬度HS在60以上100以下，优选为80以上90以下。如果HS低于60，支承辊上产生弯曲，变得不能充分支承油井管LP，另一方面，如果HS超过100，则不能吸收油井管LP的振动，恐怕将助长振动。

通过本实施方式，能够一边提高生产率和加工精度，一边能够在端部进行螺纹加工，从而制造油井管。

以上虽然叙述了本发明的实施方式，但是，显而易见，本发明不限于示出的示例，在权利要求的范围内，可以对示出的技术的思想和范围进行适宜的变更。

工业上的可应用性

以上的本发明不限于在油井管的端部进行螺纹切削的装置，也能够适用于象加工长管材的端部等的加工装置。

Claims (3)

1、一种端部加工装置，其特征在于，具有：能够旋转的卡盘，其保持被加工构件的一端部附近；加工工具，其配置在该卡盘附近，为对和该卡盘一起旋转的被加工构件的一端部施加规定的加工，能够控制相对于所述被加工构件的一端部的相对位置；支承装置，其追随该被加工构件支承旋转的被加工构件的另一端部，该支承装置具有配置在所述被加工构件两侧的上下两个地成对的四个支承辊、和气缸，所述气缸单独地使得该上下两个地成对的支承辊相对于被加工构件一体地进行接触离开移动。

2、如权利要求1所述的端部加工装置，其特征在于，所述四个支承辊的外径全部相同，并沿着所述被加工构件的轴向配置在同一平面上。

3、一种制管方法，其特征在于，包括使用权利要求1或2所述的端部加工装置对管端部进行加工的工序。

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