CN102756185A - 双线管螺纹切削用螺纹梳刀 - Google Patents

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王春忠
朱建利
赵立强
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Abstract

本发明提供一种双线管螺纹切削用螺纹梳刀，该螺纹梳刀包括有梳刀本体，在所述梳刀本体的一侧设有两个相同的精车成型切削齿b或依次设有两个相同的粗车非成型切削齿a及两个精车成型切削齿b；所述精车成型切削齿的截面轮廓为与待切削螺纹牙形相吻合的完整齿形，所述粗车非成型切削齿a的截面几何形状为小于精车成型切削齿b的非完整齿形。本发明的有益效果是：舍弃现有技术双线螺纹需要进行分线切削的加工方式，解决现有螺纹梳刀不能进行两条螺旋线同时切削的技术难题，提高双线螺纹的加工效率，所加工螺纹尺寸精度高，表面质量好。

Description

双线管螺纹切削用螺纹梳刀
技术领域
本发明涉及一种双线螺纹加工用刀具，具体涉及能在螺纹加工机床上通过一次走刀即可完成管螺纹两条螺旋线同时切削的螺纹梳刀。 
背景技术
广泛应用于石油天然气钻采行业的油井管大多使用单线管螺纹进行连接。现有技术对油井管单线螺纹的加工均使用单齿或多齿螺纹梳刀进行成型切削，以保证加工效率与加工精度。无论是单齿或多齿梳刀，现有螺纹梳刀的一个显著特征是仅有一个与待加工螺纹牙形完全吻合的成型切削齿（或称精车齿），对于多齿梳刀除一个成型切削齿外其余均为粗车切削齿。螺纹加工过程中粗车切削齿负责材料切除并为精车留有一定的加工余量，成型切削齿负责螺纹牙形最后的精确切削。 
使用现有螺纹梳刀，采用多线螺纹的分线加工法虽然从原理上可以实现双线管螺纹的加工，但由于螺纹的两条螺旋线是分工序两次切削，不仅加工效率低，而且螺纹的加工精度亦不能得到有效保证，特别是螺纹两条螺纹之间的衔接区域很难做到平滑过渡，螺纹表面会出现明显的划痕或台肩等质量缺陷。另一方面，管螺纹一般需要经过多次重复切削来最终完成螺纹完整牙形的加工，用现有多齿梳刀加工双线螺纹时，由于螺纹梳刀相邻的两个切削齿会参与不同螺旋线的切削，这会造成第一次走刀切削工序结束后经分线再进行下一螺旋线的切削工序时，与螺纹梳刀精车齿相邻的粗车齿会进入到上一切削工序梳刀精车齿所切过的螺纹牙槽。从而造成粗车齿无材料可切的现象，这不仅造成螺纹加工切削余量分配的混乱以及切削载荷的大幅度波动，螺纹加工的尺寸精度与表面质量更是无从保证。另外，如果使用现有螺纹梳 刀在普通管螺纹机床上加工双线螺纹，多次重复切削所需要的反复手动分线将使螺纹加工变得更加繁琐，效率更加低下。 
现有管螺纹螺纹梳刀仅有一个成型切削齿，大多用于单线管螺纹的加工。如加工双线管螺纹也只能采用分线加工法，无法实现双线管螺纹两条螺旋线的同时加工。 
发明内容
为克服使用现有螺纹梳刀不适于加工双线管螺纹的缺点，本发明提供一种双线管螺纹梳刀，其目的是解决现有螺纹梳刀不能实现双线管螺纹两条螺旋线同时切削的技术难题，提高工作效率，保证双线管螺纹的加工精度。 
为实现上述目的，本发明提供一种双线管螺纹切削用螺纹梳刀，该螺纹梳刀包括有梳刀本体，其中：在所述梳刀本体的一侧设有两个相同的精车成型切削齿b或依次设有两个相同的粗车非成型切削齿a及两个精车成型切削齿b；所述精车成型切削齿b的截面几何形状为与待切削螺纹牙形相吻合的完整齿形，所述粗车非成型切削齿a的截面几何形状为小于精车成型切削齿b的非完整齿形。 
本发明的有益效果是：舍弃现有螺纹梳刀加工双线螺纹需要进行分线切削的加工方式，解决现有螺纹梳刀不能进行两条螺旋线同时切削的技术难题，提高双线螺纹的加工效率，所加工螺纹尺寸精度高，表面质量好。 
附图说明
图1A为本发明的两齿双线管螺纹外螺纹梳刀结构示意图； 
图1B为本发明的四齿双线管螺纹外螺纹梳刀结构示意图；
图2E为双线管螺纹两齿外螺纹梳刀主视图； 
图2F为双线管螺纹两齿外螺纹梳刀俯视图； 
图2G为双线管螺纹两齿外螺纹梳刀左视图； 
图2H为双线管螺纹两齿外螺纹梳刀轴测图； 
图3J为双线管螺纹两齿内螺纹梳刀主视图； 
图3K为双线管螺纹两齿内螺纹梳刀俯视图； 
图3L为双线管螺纹两齿内螺纹梳刀左视图； 
图3M为双线管螺纹两齿内螺纹梳刀轴测图； 
图4用两齿螺纹梳刀加工双线管螺纹原理示意图。 
图中： 
1、主后角    2、前侧后角    3、后侧后角    a、粗车非成型切削齿 
b、精车成型切削齿    U、螺纹梳刀    T、角度线 
V、待加工双线螺纹    W、机床卡爪 
具体实施方式
结合附图对本发明中的双线管螺纹切削用螺纹梳刀的结构以及应用的加工实例进行说明。 
本发明的设计思想是：第一，梳刀两个精车齿的几何轮廓完全相同且与待加工螺纹相邻的两个完整牙形的几何轮廓相互吻合对应，换一种说法就是外螺纹梳刀两个精车齿的齿形相当于两个内螺纹的完整牙形；内螺纹梳刀两个精车齿的齿形相当于两个外螺纹的完整牙形。第二，梳刀两个精车齿的排列间距等于待加工螺纹的螺距。第三，螺纹切削状态下梳刀两个精车齿对应点连线的斜度在数值上等于待加工锥管螺纹圆锥母线的斜度，或者说梳刀两个精车齿的排列方向与待加工螺纹的锥度线一致。 
本发明的双线管螺纹切削用螺纹梳刀，是用于双线管螺纹两条螺旋线同时切削的螺纹梳刀。与现有螺纹梳刀仅有一个精车成型切削齿不同，该螺纹梳刀由两个与待加工螺纹牙形相吻合的精车成型切削齿b结构形式或两个粗车非成型切削齿a加上两个精车成型切削齿b结构形式，其中两粗车非成型切削齿a及精车成型切削齿b分别切削二条螺旋线，以实现管螺纹加工过程中在机床上仅通过一次走刀即可完成双线螺纹两条螺旋线的同时切削，如 图1A、图1B所示。 
本发明的双线管螺纹切削用螺纹梳刀结构是，该螺纹梳刀包括有梳刀本体，在所述梳刀本体的一侧设有两个相同的精车成型切削齿b或依次设有两个相同的粗车非成型切削齿a及两个精车成型切削齿b；所述精车成型切削齿b的截面几何形状为与待切削螺纹牙形相吻合的完整齿形，所述粗车非成型切削齿a的截面几何形状为小于精车成型切削齿b的非完整齿形。 
所述精车成型切削齿b与粗车非成型切削齿a的截面几何形状均为非对称梯形，所述非对称梯形的两个腰与上、下底边之间有圆角过渡。 
所述精车成型切削齿b的截面几何轮廓为与待切削螺纹牙形相吻合的完整齿形，也即该精车成型切削齿b的截面几何轮廓与待加工螺纹牙形的牙槽完全相同，以切削出准确、完整的螺纹牙形；所述粗车非成型切削齿a的截面几何轮廓为小于精车成型切削齿b的非完整齿形，该非成型切削齿负责螺纹的粗加工并为螺纹最终的精车成型切削齿留有加工余量。 
本发明的双线管螺纹切削用螺纹梳刀的双线管螺纹两齿外螺纹梳刀及双线管螺纹两齿内螺纹梳刀的结构如图2E-图2H、图3J-图3M所示。该外螺纹及内螺纹梳刀均由两个切削齿与带有定位孔的六面体刀片基体组成，切削齿的几何轮廓为非对称梯形，梯形的各边线之间有圆弧过渡。所述两个切削齿的轴向排列间距等于待加工螺纹的螺距P＝5.08mm，排列角度线T与加工双线螺纹V的锥度线相一致，等于1：16。为防止螺纹切削过程中梳刀切削齿与螺纹已加工面产生摩擦干涉，切削齿设计有主后角1、前侧后角2及后侧后角3，其中内螺纹梳刀切削齿的主后角大于外螺纹梳刀的主后角。 
图4为使用本发明的两齿双线管螺纹切削用螺纹梳刀进行双线管螺纹两条螺旋线同时加工的原理示意图。具体方法为：待待加工双线螺纹V管子用机床卡爪W夹持随主轴一同旋转，装在刀杆上的两齿螺纹梳刀U随机床刀台沿机床轴线方向实现进给移动，走刀量为机床主轴每旋转一周其轴向的走 刀量为一个螺纹导程即10.16mm，梳刀的移动轨迹为1：16的螺纹锥度线，通过一次走刀即可完成管子外螺纹两条螺旋线的同时切削。 
应用本发明双线管螺纹切削用螺纹梳刀，对规格为7in管子的内、外螺纹进行加工试验时，机床工作稳定，排屑顺畅，螺纹的尺寸精度与表面质量符合设计要求。用本发明加工的钢级为L80、规格为7in的双线管螺纹接头，经实验室性能评价，综合性能指标满足ISO 13679试验规范的要求。 

Claims (2)

1.一种双线管螺纹切削用螺纹梳刀，该螺纹梳刀包括有梳刀本体，其特征是：在所述梳刀本体的一侧设有两个相同的精车成型切削齿b或依次设有两个相同的粗车非成型切削齿a及两个精车成型切削齿b；所述精车成型切削齿b的截面几何形状为与待切削螺纹牙形相吻合的完整齿形，所述粗车非成型切削齿a的截面几何形状为小于精车成型切削齿b的非完整齿形。
2.根据权利要求1所述的螺纹梳刀，其特征是：所述精车成型切削齿b与粗车非成型切削齿a的截面几何形状均为非对称梯形，所述非对称梯形的两个腰与上、下底边之间有圆角过渡。
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