CN102350548A - 一种数控车床维修螺纹的对刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控车床维修螺纹的对刀方法，以首次加工螺纹的螺纹轨迹线为基准，测量出待修螺纹的螺纹轨迹线与基准轨迹线的误差，通过改变主轴编码器零相位的脉冲相位或改变刀尖起始位置的Z坐标调整刀尖初始位置，使加工出的螺纹轨迹与待修螺纹轨迹重合。本发明专门针对数控机床维修钻具螺纹而设计，具有操作简单、对刀精确、高效快捷、操作人员劳动强度轻和实用性强等特点，方便实现批量化维修加工，用其对刀维修过的钻具螺纹质量较高，增加了钻具接头维修次数，延长了钻具的使用寿命。本发明的方法除了用作数控维修钻具接头螺纹外，还可以适用于一切在数控上需要将维修螺纹轨迹与原螺纹轨迹重合的其它零件的螺纹维修。

Description

一种数控车床维修螺纹的对刀方法

技术领域

本发明涉及零件的螺纹加工，具体是一种数控车床维修螺纹的对刀方法，它适用于各种零件的螺纹修复，尤其适用于油气开采用的钻具、油管和套管接头等零件的螺纹修复。

背景技术

钻具在使用过程中，螺纹由于碰伤、磨损、腐蚀以及多次上卸扣的影响，易造成螺纹参数超出设计标准要求，进而影响钻具之间的连接效果，导致整个钻具在使用过程中故障频发，为了保障整个钻具的正常使用，需要对钻具的螺纹部分进行维修。

钻具的螺纹维修一般采用普通车床来完成，其对螺纹的维修过程是，采用手动方式将刀具刀尖对入螺纹的沟槽中，以完成对刀，再由丝杠带动刀架进给，沿原螺纹沟槽加深，从而完成螺纹修复工作。由于普通车床的固有机械误差，以及对刀时的人工肉眼观察，维修后的螺纹精度难以达到设计标准要求，产品质量不高，甚至造成钻具的提前报废；此外，普通车床的维修存在效率较低、操作人员劳动强度大等缺陷。

数控车床具有加工精度、自动化程度以及生产效率均高等特点，若能采用数控车床对钻具的螺纹进行维修，则可明显提高维修螺纹的质量，延长零件使用寿命。目前，数控车床对钻具接头螺纹进行维修，是将损坏螺纹切掉，重新加工新螺纹，切头量很大，接头维修次数少，钻具使用寿命低，成为石油行业亟待解决的问题。若能解决用数控车床维修螺纹的对刀问题，使加工出的螺纹轨迹与待修螺纹轨迹重合，则可大幅度减小切头量，增加钻具接头的螺纹维修次数，延长钻具使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种对刀精确、高效快捷、实用性强的数控车床维修螺纹的对刀方法。

本发明采用的技术方案是：一种数控车床维修螺纹的对刀方法，以首次加工螺纹的螺纹轨迹线为基准，测量出待修螺纹的螺纹轨迹线与基准轨迹线的误差，通过改变主轴编码器零相位的脉冲相位或改变刀尖起始位置的Z坐标调整刀尖初始位置，使加工出的螺纹轨迹与待修螺纹轨迹重合，具体步骤是：

（1）. 在车床主轴前方任意件的与主轴相向的平面上，刻画一条与主轴轴线垂直相交的直线段；

（2）. 在车床上加工一个与待修零件螺纹的设计标准一致的标准件；

（3）. 保持标准件装夹状态不变，在标准件螺纹上选取一点A，该点A在主轴轴线与刻画线所确定的平面上；测量A点到刻画线之间的距离L₁，并检测A点与编码器零相位的转角差△β₁；

（4）. 卸下标准件，将待修零件装夹在车床上，在待修零件螺纹上找出与标准件螺纹上A点对应的同名点A'；测量A'点到刻画线之间的距离L₂，并检测A'点与编码器零相位的转角差△β₂；

（5）. 计算距离L₁与L₂之间的差值，得到误差值△L'； 

计算转角△β₁与△β₂之间的误差值△β'，按下式将△β'转化为距离差△L''，

△L''=△β'·T/360，

式中，

△L''为Z轴轨迹变化量，也为刀尖起点变化量；

△β'为测量标准件和待修件时主轴编码器零相位的变化角度；

T为螺纹螺距；

计算出△L'与△L''的代数和△L，求得待修零件螺纹与标准件螺纹的轨迹Z轴误差值；

（6）. 补偿该误差值，完成对刀。

步骤（6）中的误差补偿方式是：

修改刀尖的起始Z坐标值，消除误差；或

按下式将距离误差△L转化为角度误差△β，再通过延迟主轴编码器的零相位的脉冲相位，消除该误差， 

△β=△L·360/ T，

式中，

△L为Z轴轨迹变化的总误差值；

△β为主轴编码器零相位变化的总角度变化量；

T为螺纹螺距。

本发明的有益效果是：上述方法专门针对数控机床维修钻具螺纹而设计，具有操作简单、对刀精确、高效快捷、操作人员劳动强度轻和实用性强等特点，方便实现批量化维修加工，用其对刀维修过的钻具螺纹质量较高，增加了钻具接头维修次数，延长了钻具的使用寿命。本发明的方法除了用作数控维修钻具接头螺纹外，还可以适用于一切在数控上需要将维修螺纹轨迹与原螺纹轨迹重合的其它零件的螺纹维修。

具体实施方式

本发明是以首次加工螺纹的螺纹轨迹线为基准，测量出待修螺纹的螺纹轨迹线与基准轨迹线的误差，通过改变主轴编码器零相位的脉冲相位或改变刀尖起始位置的Z坐标调整刀尖初始位置，使加工出的螺纹轨迹与待修螺纹轨迹重合。本发明包括下列具体步骤：

（1）. 对刀之前，在车床主轴前方放置一块固定平面板，该平面板与主轴相向，在平面板上刻画一条与主轴轴线垂直相交的直线段；前述的平面板也可以采用车床主轴前方的车床本身平面来代替， 

（2）. 在车床上装夹零件，找正，加工出一个与待修零件上的螺纹设计标准一致的零件，经检验合格后，以该零件为标准件； 

（3）. 保持标准件装夹状态不变，在标准件螺纹上选取一点A，该点A在主轴轴线与刻画线所确定的平面上；测量A点到刻画线之间的距离L₁，并检测A点与编码器零相位的转角差△β₁；

（4）. 卸下标准件，将待修零件装夹在车床上，在待修零件螺纹上找出与标准件螺纹上A点对应的同名点A'；测量A'点到刻画线之间的距离L₂，并检测A'点与编码器零相位的转角差△β₂；

（5）. 计算距离L₁与L₂之间的差值，得到误差值△L'；

计算转角△β₁与△β₂之间的误差值△β'，再将△β'转化为距离差△L''，△β'转化为距离差△L''的关系式是，△L''=△β'·T/360，式中，△L''为Z轴轨迹变化量，也为刀尖起点变化量；△β'为测量标准件和待修件时主轴编码器零相位的变化角度；T为螺纹螺距；然后计算出△L'与△L''的代数和△L，即为待修零件螺纹与标准件螺纹的轨迹Z轴误差值，若该差值绝对值大于螺距，则应消除差值中的整数倍螺距；

（6）. 通过下述任一种方式实现误差补偿，

修改刀尖的起始Z轴坐标值，消除误差；或

按下式将距离误差△L转化为角度误差△β，再通过延迟主轴编码器的零相位的脉冲相位，消除该误差，

△β=△L·360/ T ，

式中，

△L为Z轴轨迹变化的总误差值；

△β为主轴编码器零相位变化的总角度变化量；

T为螺纹螺距。

上述第一种补偿方式（即修改刀尖的起始Z轴坐标值）相较第二种补偿方式（即将距离误差转化为角度误差，再通过延迟主轴编码器的零相位相应脉冲相位）而言，会改变切削螺纹的刀尖坐标系，效率更低，因此，建议优先选用第二种误差补偿方式。通过上述的误差补偿，即完成对刀，使刀具刀尖的螺纹轨迹与待修零件的螺纹设计标准轨迹相重合，实现对待修零件螺纹的修复。

Claims (2)

1.一种数控车床维修螺纹的对刀方法，以首次加工螺纹的螺纹轨迹线为基准，测量出待修螺纹的螺纹轨迹线与基准轨迹线的误差，通过改变主轴编码器零相位的脉冲相位或改变刀尖起始位置的Z坐标调整刀尖初始位置，使加工出的螺纹轨迹与待修螺纹轨迹重合，具体步骤是：

（1）.在车床主轴前方任意件的与主轴相向的平面上，刻画一条与主轴轴线垂直相交的直线段；

（2）.在车床上加工一个与待修零件螺纹的设计标准一致的标准件；

（3）.保持标准件装夹状态不变，在标准件螺纹上选取一点A，该点A在主轴轴线与刻画线所确定的平面上；测量A点到刻画线之间的距离L₁，并检测A点与编码器零相位的转角差△β₁；

（4）.卸下标准件，将待修零件装夹在车床上，在待修零件螺纹上找出与标准件螺纹上A点对应的同名点A'；测量A'点到刻画线之间的距离L₂，并检测A'点与编码器零相位的转角差△β₂；

（5）.计算距离L₁与L₂之间的差值，得到误差值△L'；

计算转角△β₁与△β₂之间的误差值△β'，按下式将△β'转化为距离差△L''，

△L''=△β'·T/360，

式中，

△L''为Z轴轨迹变化量，也为刀尖起点变化量；

△β'为测量标准件和待修件时主轴编码器零相位的变化角度；

T为螺纹螺距；

计算出△L'与△L''的代数和△L，求得待修零件螺纹与标准件螺纹的轨迹Z轴误差值；

（6）.补偿该误差值，完成对刀。

2.根据权利要求1所述数控车床维修螺纹的对刀方法，其特征在于，步（6）中的误差补偿方式是：

修改刀尖的起始Z坐标值，消除误差；或

按下式将距离误差△L转化为角度误差△β，再通过延迟主轴编码器的零相位的脉冲相位，消除该误差，

△β=△L·360/ T，

式中，

△L为Z轴轨迹变化的总误差值；

△β为主轴编码器零相位变化的总角度变化量；

T为螺纹螺距。