CN101524821B - 钻杆台肩修磨机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻杆台肩修磨机，其包括：一个磨削箱体，所述磨削箱体包括外框架和浮动体，所述浮动体活动连接于外框架，所述浮动体内贯穿设置有工装主轴；一个钻杆工装，所述钻杆工装连接于所述工装主轴的一端，所述钻杆工装与所述工装主轴同轴设置；一个修磨工具，所述修磨工具可上下移动地对应设置于钻杆工装上方，用于修磨钻杆台肩，所述修磨工具设有一个轴向进给装置，所述修磨工具的轴线与钻杆工装的轴线相互平行。本发明由于使得修磨工具的轴线与钻杆工装的轴线总是相互平行，从而使加工的钻杆台肩与钻杆螺纹轴线保持很好的垂直度。

Description

钻杆台肩修磨机

技术领域

本发明是有关于一种钻杆台肩修磨机，特别是关于一种可修磨不同型号钻杆的钻杆密封面钻杆台肩修磨机。

背景技术

在以往的石油机械生产中，对于使用过的旧钻杆，修复台肩的方法通常只是将钻杆的外圆卡在车床卡盘上，通过车削方式来修复台肩。

但是，使用过的旧钻杆通常外圆已没有精度，同时钻杆整个轴线也不处于同一条直线上。这就使得车削出来的钻杆台肩不能与钻杆螺纹轴线保持很好的垂直度，从而不能达到使用要求，影响了正常的生产。

发明内容

本发明的目的是，提供一种钻杆台肩修磨机，其能使加工的钻杆台肩与钻杆螺纹轴线保持很好的垂直度。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现，一种钻杆台肩修磨机，其包括：一个磨削箱体，所述磨削箱体包括外框架和浮动体，所述浮动体活动连接于外框架，所述浮动体内贯穿设置有工装主轴；一个钻杆工装，所述钻杆工装连接于所述工装主轴的一端，所述钻杆工装与所述工装主轴同轴设置；一个修磨工具，所述修磨工具可上下移动地对应设置于钻杆工装上方，用于修磨钻杆台肩，所述修磨工具设有一个轴向进给装置，所述修磨工具的轴线与钻杆工装的轴线相互平行。

在优选的实施方式中，所述磨削箱体还包括内框架，所述内框架可上下移动地设置在所述外框架内，所述浮动体活动连接于内框架。

在优选的实施方式中，所述浮动体的上部通过多根第一拉簧连接在所述内框架的上端，下部通过多根第二拉簧连接在内框架的两侧。

在优选的实施方式中，一个旋转把手轴向上固定，其上端外露于所述外框架，下端与所述内框架螺纹连接，通过旋转所述旋转把手能带动所述内框架上下移动。

在优选的实施方式中，所述轴向进给装置包括丝杠螺母和穿设在丝杠螺母内的丝杠，丝杠螺母放置在所述浮动体的上方，所述丝杠螺母与所述修磨工具固定连接；所述丝杠通过固定在所述浮动体上的电机的带动而可旋转地设置，并带动丝杠螺母左右移动。

在优选的实施方式中，所述修磨工具通过一个上下调节装置来实现上下移动，所述上下调节装置包括一个导向轴、一个连接件和一个操作组件；所述操作组件上端可转动地、轴向固定地连接于导向轴的上部，下端螺纹连接于所述连接件；导向轴固定在上述丝杠螺母上，操作所述操作组件能使连接件沿着导向轴上下运动；所述修磨工具可转动地连接在所述连接件上。

在优选的实施方式中，所述操作组件包括手轮和手轮锁紧件，手轮锁紧件设置在手轮的一侧，通过锁紧手轮锁紧件能限制手轮的转动；手轮的下端固定连接有导杆，导杆的下端螺纹连接于所述连接件。

在优选的实施方式中，所述浮动体内设有可旋转的所述工装主轴，所述工装主轴相对于所述钻杆工装的另一端上连接有一个夹紧装置。

在优选的实施方式中，所述夹紧装置包括卡轮、弹性板、卡爪和气动部件，气动部件用于控制卡爪的张开或闭合；卡轮固定连接在所述工装主轴上，卡轮的径向两侧分别对应设有卡口；弹性板通过卡爪的作用可脱离地卡设于卡轮的卡口上。

在优选的实施方式中，每个所述卡口上具有相互面对的一个斜坡面和一个径向平面，所述斜坡面位于顺着所述钻杆的旋紧方向的一侧。

本发明的特点及优点是：

1、由于不同型号的钻杆的直径不同，本发明可通过手轮和连接件来带动修磨工具的工具主轴上下移动，以调节修磨工具与钻杆工装的轴线之间的距离，进而可加工直径不同的钻杆；

2、由于不同型号的钻杆直径不同，轴线的水平高度也不相同，本发明可通过旋转把手来带动内框架上下移动，进而带动钻杆工装上下移动，以适应不同钻杆的轴线高度要求；

3、不同钻杆之间，以及同一根钻杆不同端面的内螺纹与外螺纹形式都有可能不相同，本发明可通过更换钻杆工装的形式来装卡不同型号的钻杆和同一型号钻杆的不同端面；

4、只要在加工之前，将工具主轴与工装主轴之间调节到相互平行，那么在之后的加工过程中，工具主轴与工装主轴之间就总是平行的，不管钻杆的外圆周面的精度如何，均能使钻杆台肩具有与主轴的轴线很好的垂直度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的修磨机的主视示意图；

图2是本发明的修磨机的左视示意图；

图3是本发明的修磨机的部分示意图，主要是体现其上下调节装置；

图4是沿着图3的A-A线剖面示意图；

图5是本发明的钻杆与皮轮连接的主视示意图；

图6是本发明的钻杆与皮轮连接的侧视示意图；

图7是本发明的手轮与手轮锁紧件的配合示意图；

图8是本发明的夹紧装置在闭合状态的示意图；

图9是本发明的夹紧装置在张开状态的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，本发明提出的钻杆台肩修磨机，包括一个磨削箱体1、一个钻杆工装2和一个修磨工具3。磨削箱体1包括外框架11和浮动体12，浮动体12活动连接于外框架11。钻杆工装2连接于浮动体12的一端，其用于装卡钻杆4，并可通过更换钻杆工装2来装卡不同型号的钻杆和同一型号钻杆的不同端面。修磨工具3可上下移动地对应设置于钻杆工装2的上方，用于修磨装卡在钻杆工装2上的钻杆4的台肩41，修磨工具与钻杆工装的轴线相互平行，修磨工具3设有一个轴向进给装置，修磨工具3借助轴向进给装置而能沿轴向做进给运动，完成钻杆台肩41磨削的深度。其中，修磨工具3可为砂轮。

本发明借助浮动体12的活动设置，可修磨不同型号的旧钻杆的台肩，且只要使得修磨工具3的轴线与钻杆工装2的轴线平行，就能保证加工完成的钻杆台肩41，其能与钻杆4螺纹轴线保持很好的垂直度，另外，还能保证台肩根部的圆柱面的轴线与钻杆的螺纹轴线重合。

磨削箱体1可左右移动，在此处可通过正反转电机(图中未示)使磨削箱体1左右移动。

在较佳的实施方式中，磨削箱体1还包括内框架13，内框架13可上下移动地设置在外框架11内，浮动体12活动连接于内框架13。进一步而言，浮动体12的上部通过多根第一拉簧14(此处为四根第一拉簧)连接于内框架13的上端，以使得浮动体12能上下运动；浮动体12的下部通过多根第二拉簧15(此处为四根第二拉簧)连接在内框架13的两侧，以将浮动体12限制在一定的范围内，使得浮动体12只在内框架13中轻微摆动。

内框架13可通过一个旋转把手5，例如星形把手而上下移动，具体是，旋转把手5的上端外露于外框架11，以方便旋转该旋转把手5；旋转把手5的下端与内框架13螺纹连接，旋转把手5轴向上固定，如此当旋转该旋转把手5时，能带动内框架13沿着旋转把手5上下移动，内框架13的上下移动带动浮动体12上下移动，从而带动钻杆工装2上下移动，以进一步适应不同钻杆4的轴线高度的要求。

这里需要说明的是，如图5、6所示，在此处，钻杆4是靠皮轮42托在操纵台上的，通过皮轮42的旋转而带动钻杆4旋转。因此，当钻杆4的直径不同时，钻杆4的轴线高度(钻杆4的中心线与皮轮42的中心线之间的高度)也不同；旋转把手5的主要作用是调节因为这个原因而引起的不同钻杆4轴线高度不同的要求。而如果钻杆4是通过皮带轮和皮带(图中未示)带动而旋转的，即皮带将皮带轮和钻杆连接在一起，皮带轮转动，通过皮带而带动钻杆4转动，那么就不需要调节钻杆4的轴线高度，只需调节皮带的长度，此时可以不设置内框架13和旋转把手5，将浮动体12连接在外框架11上即可。

在较佳的实施方式中，轴向进给装置包括丝杠螺母61和丝杠62，丝杠62可转动地穿设在丝杠螺母61内；丝杠螺母61放置在浮动体12的上方，即二者间没有固定，丝杠螺母61与修磨工具3固定连接，此处是通过修磨工具3的工具主轴31以及电主轴32而与修磨工具3固定连接；丝杠62通过固定在浮动体12上的电机63，例如伺服电机的带动而可旋转地设置，以带动丝杠螺母61左右移动，从而带动修磨工具3左右移动，以实现钻杆台肩41需被磨削的深度。

如图3、4所示，修磨工具3通过一个上下调节装置来实现上下移动，上下调节装置包括一个导向轴71、一个连接件72和一个操作组件73，操作组件73上端可转动地、轴向固定地连接于导向轴71的上部，下端螺纹连接于所述连接件72；导向轴71固定在丝杠螺母61上；操作该操作组件73，能使连接件72沿着导向轴71上下运动；修磨工具3可转动地连接于连接件72。具体是，连接件72包括相互固定连接的第一连接件721和第二连接件722；第一连接件721上于磨削进给方向上固定有一个电主轴32，修磨工具3的工具主轴31可转动地连接于电主轴32，且修磨工具3能随着第一连接件721的上下移动而移动；第一连接件721上设有一个螺纹孔723，该螺纹孔723的轴线与导向轴71相互平行，操作组件73的下端螺纹连接于该螺纹孔723；第二连接件722套设于导向轴71，并能沿着导向轴71上下移动。当操作该操作组件73时，由于其轴向固定，因此其旋转时，能使第一连接件721和第二连接件722沿着导向轴71上下移动，如此修磨工具3能随着连接件72的上下运动而同步运动，使得修磨工具3靠近或远离钻杆工装2，以调节修磨工具3与钻杆工装2之间的距离，进一步适应不同型号的钻杆4的加工要求。

进一步而言，如果不操作该操作组件73，钻杆工装2与修磨工具3之间的距离保持不变，此时修磨工具3的工具主轴31与钻杆工装2的轴线总是相互平行；而当操作该操作组件73时，由于导向轴71固定在丝杠螺母61上，并对连接件72起着导向的作用，从而保证修磨工具3的工具主轴31在上升或下降过程中仍然保持与钻杆工装2的轴线相互平行，也就是说，工具主轴31与钻杆工装2的轴线永远保持平行，进而保证加工的钻杆台肩41具有很好的与轴线的垂直度。

进一步而言，如图7所示，操作组件73包括手轮731和手轮锁紧件732，手轮锁紧件732设置在手轮731的一侧，通过锁紧手轮锁紧件732能限制手轮731的转动；具体是，手轮731包括一个旋转轴733，手轮731在旋转轴733的一侧具有一个螺纹孔734，手轮锁紧件732靠近手轮731的一端具有带外螺纹的销轴735，销轴735插设于手轮的螺纹孔734中，通过旋紧手轮锁紧件732，使销轴735顶住手轮的旋转轴733，以限制手轮731的转动。手轮731的下端固定连接有导杆733，导杆733的下端螺纹连接于连接件72的螺纹孔723中，如此通过旋转手轮731，能使导杆733旋转，进而使连接件72上下运动，当通过连接件72的上下运动，而将修磨工具3的工具主轴31与钻杆工装2的轴线调到适合的轴距时，可将手轮锁紧件732锁紧，以实现工具主轴31的完全定位；由于加工过程中，机床的高速震动易使工具主轴31沿着导向轴71下滑，手轮锁紧件732的设置可使工具主轴31不易下滑，减少意外的发生。

配合图3所示，在较佳的实施方式中，浮动体12相对于钻杆工装2的一端设有一个可旋转的工装主轴21，其中可将工装主轴21贯穿于浮动体12，工装主轴21的两端伸出浮动体12，其中一端用于装设钻杆工装2，另一端连接有一个夹紧装置8，如此可保证工装主轴21与钻杆工装2同轴设置，进而保证加工的钻杆台肩41与轴线的垂直度。

如图8、9所示，夹紧装置8包括一个卡轮81、弹性板82、卡爪83和气动部件84，气动部件84用于控制卡爪83的张开或闭合；卡轮81固定连接在工装主轴21上，卡轮81的径向两侧分别对应设有卡口811；弹性板82通过卡爪83的作用可脱离地卡设于卡轮81的卡口811上。具体是，每个卡口811上勾设有一个弹性板82，每个弹性板82的外侧通过螺栓85与卡爪83连接，卡爪83通过气动部件84(例如气控阀)的启动可呈倒V字形张开，从而带动弹性板82也呈倒V字形张开，使弹性板82从卡口811中脱离出来，如图9所示；当气动部件84关闭时，弹性板82在卡爪83的作用下闭合，重新卡入卡口811内，如图8所示。其中，当拧紧螺栓85，使弹性板82更紧地勾设于卡口811时，则需更大的外力才能将弹性板82从卡口811中脱离出来，也就是说，钻杆4与钻杆工装2之间必须旋得更紧才能使弹性板82从卡口811中脱离，因此，可通过调整该螺栓85的松紧程度来调节钻杆4与钻杆工装2之间的旋紧力矩，以使钻杆4与钻杆工装2之间的旋紧程度达到使用要求。

每个卡口811上具有一个斜坡面812和一个径向平面813；斜坡面812位于顺着钻杆4的旋紧方向的一侧，便于弹性板82滑出或滑入卡轮81；径向平面813与斜坡面812相对，以使弹性板82与径向平面813相作用，并阻止卡轮81随钻杆4的反向旋转(逆着钻杆的旋紧方向)而旋转。

本发明修磨钻杆台肩的实施过程如下：

首先转动旋转把手5，以调整内框架13的高度，使得工装主轴21与钻杆4的螺纹轴线相重合；

操作控制台使钻杆4旋转，并通过正反转电机使磨削箱体1慢慢向钻杆4靠近，当钻杆4的螺纹与钻杆工装2的螺纹相接触时，由于磨削箱体仍然向前移动，借助螺纹的作用能使钻杆4旋入钻杆工装2内；

开始旋入时，工装主轴21末端的卡轮81由于被弹性板82卡住而保持不动，随着钻杆4旋入深度的增加，钻杆4带动钻杆工装2共同旋转，当旋紧力矩达到一定值时，钻杆4带动浮动体12中的工装主轴21转动，进而带动卡轮81转动；

卡轮81旋转，使得弹性板82顺着卡口811的斜坡面812滑出，此时钻杆4与钻杆工装2之间的旋紧程度已经达到使用要求；

开启控制台上的气动部件85，气动部件85控制卡爪83以倒V字形张开，使弹性板82与卡轮81脱离，如此工装主轴21随着钻杆4共同旋转；

旋转手轮731，通过连接件72和工具主轴31调节砂轮的上下位置，使得砂轮所能磨削的范围恰好是钻杆台肩41，之后旋紧手轮锁紧件732，使工具主轴31(砂轮主轴)完全定位；

控制伺服电机63启动，通过丝杠62和丝杠螺母61带动砂轮向前移动，完成钻杆台肩41需要磨削的深度；

待钻杆台肩41加工完成后，进行砂轮主轴的退刀运动，即在伺服电机63的作用下使砂轮退回到安全区域，之后使砂轮主轴停止旋转；

控制钻杆4反向旋转，关闭气动部件85，使弹性板82恢复到初始状态，由于卡轮81随着钻杆4反向旋转，弹性板82则顺着斜坡面812滑入卡口811内，并且与卡口811的径向平面813相作用，以阻止卡轮81随着钻杆4的反向旋转而旋转；

继续使钻杆4反向旋转，并操纵正反转电机，使磨削箱体1向着远离钻杆4的方向运动，如此钻杆4则从钻杆工装2中螺旋旋出，实现钻杆4与磨削箱体1的分离。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述修磨机包括：

一个磨削箱体，所述磨削箱体包括外框架和浮动体，所述浮动体活动连接于外框架，所述浮动体内贯穿设置有工装主轴；

一个钻杆工装，所述钻杆工装连接于所述工装主轴的一端，所述钻杆工装与所述工装主轴同轴设置；

一个修磨工具，所述修磨工具可上下移动地对应设置于钻杆工装上方，用于修磨钻杆台肩，所述修磨工具设有一个轴向进给装置，所述修磨工具的轴线与钻杆工装的轴线相互平行。

2.根据权利要求1所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述磨削箱体还包括内框架，所述内框架可上下移动地设置在所述外框架内，所述浮动体活动连接于内框架。

3.根据权利要求2所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述浮动体的上部通过多根第一拉簧连接在所述内框架的上端，下部通过多根第二拉簧连接在内框架的两侧。

4.根据权利要求2所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，一个旋转把手轴向上固定，其上端外露于所述外框架，下端与所述内框架螺纹连接，通过旋转所述旋转把手能带动所述内框架上下移动。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述轴向进给装置包括丝杠螺母和穿设在丝杠螺母内的丝杠，丝杠螺母放置在所述浮动体的上方，所述丝杠螺母与所述修磨工具固定连接；所述丝杠通过固定在所述浮动体上的电机的带动而可旋转地设置，并带动丝杠螺母左右移动。

6.根据权利要求5所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述修磨工具通过一个上下调节装置来实现上下移动，所述上下调节装置包括一个导向轴、一个连接件和一个操作组件；所述操作组件上端可转动地、轴向固定地连接于导向轴的上部，下端螺纹连接于所述连接件；导向轴固定在上述丝杠螺母上，操作所述操作组件能使连接件沿着导向轴上下运动；所述修磨工具可转动地连接于所述连接件。

7.根据权利要求6所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述操作组件包括手轮和手轮锁紧件，手轮锁紧件设置在手轮的一侧，通过锁紧手轮锁紧件能限制手轮的转动；手轮的下端固定连接有导杆，导杆的下端螺纹连接于所述连接件。

8.根据权利要求1-4任一项所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述浮动体内设有可旋转的所述工装主轴，所述工装主轴相对于所述钻杆工装的另一端上连接有一个夹紧装置。

9.根据权利要求8所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，所述夹紧装置包括卡轮、弹性板、卡爪和气动部件，气动部件用于控制卡爪的张开或闭合；卡轮固定连接在所述工装主轴上，卡轮的径向两侧分别对应设有卡口；弹性板通过卡爪的作用可脱离地卡设于卡轮的卡口上。

10.根据权利要求9所述的钻杆台肩修磨机，其特征在于，每个所述卡口上具有相互面对的一个斜坡面和一个径向平面，所述斜坡面位于顺着所述钻杆的旋紧方向的一侧。

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