CN101564744B - 一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置 - Google Patents

Abstract

一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，由冲头座、复位弹簧、锥套和冲头组成。工作时将冲头置入工具接头内，冲杆带动冲头前部刀片刃口接触到内飞边后，受阻力作用，冲头整体向后沿锥套滑动，冲头直径增大，当冲头后端接触到冲头座后，冲头停止继续向后滑动，开始冲除内飞边。内飞边冲除后，冲头前端阻力消失，在复位弹簧作用下将冲头顶回基准位，然后冲杆带动冲头装置后退，至此整个内飞边冲除过程结束。本发明结构简单，制造成本低廉，通用性强，工作稳定，采用了本发明的分体式可变径冲头装置冲除焊接内飞边，对于大规格、小内孔钻杆的生产具有重要意义，在钻杆生产领域具有极高的推广价值。

Description

一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置

技术领域

本发明涉及一种冲头装置，具体地，本发明涉及一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述装置用于焊接钻杆内部的去除毛刺或飞边。

背景技术

目前在各种钻杆生产过程中，通常采用摩擦焊接方法将工具接头与钻杆管体连接起来。而在摩擦焊后，焊缝处会产生内、外飞边，严重影响工件质量和产能。

而为了去除内飞边，目前通常的做法有以下几种：

1.直孔冲切，采用冲头冲切方法：

如图1所示，利用具有分级刃口结构的冲头，将内飞边冲成数瓣，然后人工勾除。该方式的缺点是：由于冲头直径是固定的，要求工具接头内孔与焊接面必须一致，否则无法彻底清除内飞边。对于大规格、小内孔的钻杆，由于工具接头内孔小、焊接面壁厚较大，焊缝热处理无法一次完成，必须采取两次热处理的方式。即：先进行高温回火，焊缝处内孔车削加工到一定尺寸，然后再进行淬火+回火热处理，再车削加工到成品尺寸。采用两次热处理的方式导致了其它设备的停机待料，最终导致钻杆的生产时间相当于其它正常钻杆的1.5倍至2倍，严重制约了产能。

2.变径冲切，采用分体式冲头：

其中主冲头安放在焊缝附近。焊接结束后，由冲杆(或带有副冲头)撞击主冲头，从而冲除内飞边。该方法的缺点是：每根钻杆均需要在焊缝处预先安放主冲头，冲完后，主冲头残留在钻杆内部，需要人工采用长杆(通常为10米)取出，人工干预过多。并且，主冲头在焊机主轴旋转焊接时容易脱落飞出，安全隐患较大。该方法不适合于大规模的自动化钻杆生产。

3.磨削

目前国内有其它钻杆生产厂采用磨削方法去除内飞边。如图2所示，磨削时内磨头伸入焊缝处进行磨削加工。采用该方法焊缝处内孔可以与工具接头内孔不一致，从而避免了大规格、小内孔钻杆的两次焊缝热处理问题。

该方法的缺点是：磨削加工效率较慢，同样不适合于大规模的钻杆生产。

公开号为CN1187414，公开日1998年07月15日的中国专利，一种用于自动切除塑料模制坯件上模制多余物的工具有一悬承切割刀的台板。一对共同作用的拽除辊配置于切割刀邻近处，用于把从坯件上切下的如飞边那样的多余模制物拽除。能够从毛坯上更为精确地去除多余模制物，而且也能从凹面上去除多余模制物，从而使加工后的坏件表面具有光整的外观。

此专利只能去除对象表面的飞边，无法去除例如钻杆内部的飞边。

公开号为CN1736660，公开日2006年02月22日的中国专利，一种可减少无用的去除飞边动作，并可防止被加工工件切削过量的精加工装置。相对于被加工工件的飞边去除表面，用力的控制来按压加工刀具，然后仿形该表面、求出表面形状的位置数据。再有，相对于该位置数据修正由机器人的挠曲所产生的误差。将所得位置数据与从CAD得到的飞边去除表面形状的目标形状比较。求出表面形状的法线方向的偏差。根据偏差的起始位置和终止位置及该偏差的尺寸来求出飞边的发生起始位置和终止位置、及其高度。

此专利通过设置计算机过程控制加工刀具对工件进行切削，亦不能对工件内部进行切削，且此专利较复杂，不适合大规模自动化生产。

发明内容

为了解决目前技术下的各种钻杆生产过程中在工具接头与钻杆管体摩擦焊后，焊缝处会产生内、外飞边不容易清理，从而导致产能下降的问题，本发明的目的在于，提供一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述装置用于焊接钻杆内部的去除毛刺或飞边，所述装置通过在焊缝处内孔与工具接头内孔不一致的基础上，设计了一种分体式可变径冲头装置来冲除内飞边，从而在保证生产效率的前提下，避免两次焊缝热处理。

本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置具体结构如下：

一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，包括冲头座和冲头，其特征在于：

冲头通过设置在锥套较窄一端外部的导向花键与锥套连接在一起，锥套再通过设置在较宽另一端外部的螺纹旋入冲头座内部对应的螺纹孔内，锥套与冲头座拧紧连接；

冲头座与冲头之间的锥套外部的中段上设置有复位弹簧，该复位弹簧一端连接冲头座用于承受冲力，另一端连接冲头用于冲头回基准位。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述冲头采用分体式刀片结构，具体为在其径向圆周方向上分成等分的3至6片刀片。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述冲头的分体式刀片设置有前刃口和后刃口。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述冲头在基位时的冲头直径应略小于工具接头内径，可以保证冲头能自由进出工具接头。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述锥套内部开有锥套径向直通孔，锥套外部与冲头连接处设有固定台阶，该固定台阶用于防止冲头脱落。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述冲头座内部开冲头座径向直通孔，该孔与锥套内部的锥套径向直通孔同向且同直径。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述冲头座一端连接复位弹簧处开有的环形槽，该环形槽用于固定复位弹簧。

根据本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，所述冲头座另一端设置有导向柱凹槽构件。

通过使用一紧固螺栓顺序通入锥套直通孔、冲头座直通孔和导向柱凹槽构件，该紧固螺栓再与冲杆连接，将整个分体式可变径冲头装置连接在摩擦焊机上。

原始状态下，冲头处于基准位，冲头直径略小于工具接头直径，保证工具接头送入摩擦焊机的旋转夹具时不会磕碰冲头。焊接结束后，冲头在冲杆带动下前进，当冲头前部接触到内飞边后，受阻力作用，冲头向后沿锥套较宽处滑动，使得冲头直径增大，当冲头后端接触到冲头座后，冲头停止滑动并开始冲除内飞边。内飞边冲除后，冲头前端阻力消失，在弹簧作用下将冲头顶回基准位。然后，冲杆带动冲头后退，内飞边冲除结束。

使用本发明获得如下有益效果：

1.克服了冲切焊接内飞边要求焊缝处内孔与工具接头内孔必须一致的缺点；

2.有效提高了大规格、小内孔钻杆的劳动生产率；

3.结构简单，制造成本低廉，通用性强，工作状况稳定。

附图说明

图1为现有技术下的直孔式冲头冲切内飞边装置的结构示意图；

图2为现有技术下的磨削式去除内飞边装置的结构示意图；

图3为本发明的去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置的工作状态示意图；

图4为本发明的分体式可变径冲头装置的整体及刃口部分具体结构示意图；

图5为本发明的分体式可变径冲头装置的剖面示意图和A向示意图.

图中1-工具接头，2-内飞边，3-钻杆管体，4-冲杆，5-分体式可变径冲头装置，6-紧固螺栓，7-冲头座，8-螺纹，9-复位弹簧，10-锥套，11-导向花键，12-冲头，13-导向柱凹槽构件，14-后刃口，15-前刃口，16-螺纹孔，17-冲头座径向直通孔，18-锥套径向直通孔，19-固定台阶，20-环形槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

首先，采用H11热作模具钢制作冲头12、冲头座7及锥套10，弹簧采用标准件。

如图4和图5所示，安装时将分成三刀片的冲头12安装在锥套10外部较窄一端的导向花键11内，套上复位弹簧9，然后将锥套较宽一端表面上的螺纹8旋入冲头座7的螺纹孔16内，同时复位弹簧另一端卡入冲头座的环形槽20，固定后将锥套拧接在冲头座7上。然后使用一紧固螺栓6顺序通入锥套径向直通孔18、冲头座径向直通孔17和导向柱凹槽构件13，该紧固螺栓再与冲杆4连接，将整个分体式可变径冲头装置5连接在摩擦焊机上。

以下实施例均取API标准焊管尺寸作为实施对象。

实施例1：

分体式可变径冲头装置原始状态的外径为Φ56mm，工具接头外径为API标准Φ57.15mm，焊接面内孔为Φ62mm。

工具接头1与钻杆管体3焊接结束后，工作时将本发明的分体式可变径冲头装置5放置入工具接头1内，冲头装置在冲杆4带动下前进，当冲头12前部刀片的前刃口15接触到内飞边2后，受阻力作用，冲头12整体向后沿锥套10较宽处滑动，使得冲头12直径增大，当冲头12后端接触到冲头座7后，冲头停止继续向后滑动，此时冲头外径为Φ60.3mm(小于焊接内孔直径)，前刃口和后刃口14开始冲除内飞边。内飞边冲除后，冲头12前端阻力消失，在复位弹簧9作用下将冲头12顶回基准位，冲头外径恢复为原始状态的Φ56mm。然后，冲杆4带动冲头装置5后退，至此整个内飞边冲除过程结束。

实施例2：

分体式可变径冲头装置原始状态的外径为Φ68mm，工具接头外径为API标准Φ69.85mm，焊接面内孔为Φ75mm。

工具接头1与钻杆管体3焊接结束后，工作时将本发明的分体式可变径冲头装置5放置入工具接头1内，冲头装置在冲杆4带动下前进，当冲头12前部刀片的前刃口15接触到内飞边2后，受阻力作用，冲头12整体向后沿锥套10较宽处滑动，使得冲头12直径增大，当冲头12后端接触到冲头座7后，冲头停止继续向后滑动，此时冲头外径为Φ73mm(小于焊接内孔直径)，前刃口和后刃口14开始冲除内飞边。内飞边冲除后，冲头12前端阻力消失，在复位弹簧9作用下将冲头12顶回基准位，冲头外径恢复为原始状态的Φ68mm。然后，冲杆4带动冲头装置5后退，至此整个内飞边冲除过程结束。

实施例3：

分体式可变径冲头装置原始状态的外径为Φ80mm，工具接头外径为API标准Φ82.55mm，焊接面内孔为Φ87mm。

工具接头1与钻杆管体3焊接结束后，工作时将本发明的分体式可变径冲头装置5放置入工具接头1内，冲头装置在冲杆4带动下前进，当冲头12前部刀片的前刃口15接触到内飞边2后，受阻力作用，冲头12整体向后沿锥套10较宽处滑动，使得冲头12直径增大，当冲头12后端接触到冲头座7后，冲头停止继续向后滑动，此时冲头外径为Φ84.7mm(小于焊接内孔直径)，前刃口和后刃口14开始冲除内飞边。内飞边冲除后，冲头12前端阻力消失，在复位弹簧9作用下将冲头12顶回基准位，冲头外径恢复为原始状态的Φ80mm。然后，冲杆4带动冲头装置5后退，至此整个内飞边冲除过程结束。

本发明结构简单，制造成本低廉，通用性强，工作稳定采用，采用了可变径冲头装置冲除焊接内飞边，对于大规格、小内孔钻杆的生产具有重要意义，在钻杆生产领域具有极高的推广价值。

Claims (8)

1.一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，包括冲头座(7)和冲头(12)，其特征在于：

所述的冲头(12)通过设置在锥套(10)较窄一端外部的导向花键(11)与锥套连接在一起，锥套再通过设置在较宽另一端外部的螺纹(8)旋入冲头座(7)内部对应的螺纹孔(16)内，锥套与冲头座拧紧连接；

所述的冲头座与冲头之间的锥套外部的中段上设置有复位弹簧(9)，该复位弹簧一端连接冲头座，另一端连接冲头。

2.如权利要求1所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：所述的冲头(12)采用分体式刀片结构，具体为在其径向圆周方向上分成等分的3至6片刀片。

3.如权利要求2所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：所述的冲头的分体式刀片设置有前刃口(15)和后刃口(14)。

4.如权利要求1所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：所述的冲头(12)直径略小于工具接头(1)内径。

5.如权利要求1所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：所述的锥套(10)内部开有锥套径向直通孔(18)，锥套外部与冲头连接处设有固定台阶(19)，所述的冲头座内部中心处开有冲头座径向直通孔(17)，该孔与锥套(10)内部的锥套径向直通孔(18)对应且同向、同直径。

6.如权利要求5所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：所述的冲头座(7)一端连接复位弹簧(9)处开有环形槽(20)。

7.如权利要求6所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：所述的冲头座(7)另一端设置有导向柱凹槽构件(13)。

8.如权利要求7所述的一种去除钻杆内飞边用分体式可变径冲头装置，其特征在于：使用一紧固螺栓(6)顺序通入锥套径向直通孔(18)、冲头座径向直通孔(17)和导向柱凹槽构件(13)，该紧固螺栓再与冲杆(4)连接，将整个分体式可变径冲头装置(5)连接在摩擦焊机上。

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