CN103506636A - 钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置及方法 - Google Patents

钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置，该装置包括床身、尾台、床头箱和托架多组托辊；托架多组托辊设置在床身的一侧，床头箱和尾台设置在床身上，床头箱（8）设置在靠近托架多组托辊（10）的一侧；本发明能够实现工件自动上料、定位、夹紧、下料的装置及方法，其目的是实现数控管螺纹车床包括上下料在内的全自动加工过程。

Description

钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置及方法
技术领域
 本发明用于金属切削加工领域，涉及管螺纹车床对已使用过的石油钻杆、钻铤等长管子类工件两端的内、外旧螺纹进行修复车削之前，以旧螺纹的轴心线为基准的自动定位、夹紧，以及自动上下料的装置。
背景技术
在石油和地质钻井行业，钻入地下几千米深的钻头都是由几百根钻杆和钻铤，依靠其两端的螺纹一根根地旋紧，并与地面钻机相连，地面钻机通过这些钻杆、钻铤将转矩传递给钻头。这些钻杆、钻铤在完成一口井的钻井工作后，需要一根根地卸下、回收、维修，并反复周转使用。在钻杆、钻铤的维修工作中，对其两端的内外锥形接头螺纹进行车削修复加工是最重要的工作之一，每年有大量的钻杆接头螺纹需要修复车削加工，在石油机械行业修复钻杆螺纹是一项量大且重要的工作。
钻杆、钻铤（以下简称工件）的螺纹修复车削都是在管螺纹车床上进行的，在整个修复过程中，要包括：上料、定位、夹紧、车削、松夹、下料等多个工步。目前，无论在数控还是机械式车床上修复螺纹，除了车削工步外，其它的辅助工步都是由手动完成的。在进行这些工步过程中，不但要求操作者具有丰富的工作经验，还要付出较大的体力劳动，即便是这样工作效率还很低，这些辅助工作要占去近一半的工作时间。
发明内容
发明目的：发明提供一种钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置及方法，其目的是解决以往的方式所存在的工序繁琐、工作效率低的问题。
技术方案：发明是通过以下技术方案实现的：
一种钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置，其特征在于：该装置包括床身、尾台、床头箱和托架多组托辊；托架多组托辊设置在床身的一侧，床头箱和尾台设置在床身上，床头箱设置在靠近托架多组托辊的一侧；尾台能相对于床头箱做前后的移动；床头箱内还设置有前后两端伸出床头箱的主轴，在主轴的前后两端分别设置有前浮动卡盘和后定心卡盘；主轴为内部供工件穿过的中空结构；在尾台朝向床头箱的一端还设置有螺纹自动定心卡盘。
所述尾台上螺纹自动定心卡盘为外螺纹自动定心卡盘或内螺纹自动定心卡盘；外螺纹自动定心卡盘为使用时通过卡爪向内运动，定心卡住钻杆工件外螺纹外表面的结构；内螺纹自动定心卡盘为使用时通过卡爪向外运动，胀紧工件内螺纹的内表面或螺纹外部表面的结构。
尾台通过滑轨设置在床身上，尾台的一端设置有推进其移动的液压油缸。
应用上述的装置进行的钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：将待修复的工件由托架多组托辊驱动，从后定心卡盘穿进机床主轴的孔内，同时穿过前浮动卡盘，使工件前端停在比预装卡位置稍远处，也就是更靠近尾台处，然后通过液压缸推动尾台，尾台前端的螺纹自动定心卡盘推动工件向床头箱的方向移动，到达预装卡位置时定位停止，此时工件螺纹的轴向位置已确定，完成工件螺纹轴向定位；然后夹紧后定心卡盘（9），完成工件管体径向定位；之后夹紧主轴前浮动卡盘（6），此时工件的定位和夹紧工作均已完成；然后将尾台（3）退回即可进行工件的车削工作，待车削完成后，松开主轴上前浮动卡盘（6）和后定心卡盘（9），退出工件，即完成操作。
优点及效果：本发明提供一种在管螺纹车床上，能够实现工件自动上料、定位、夹紧、下料的装置及方法，其目的是实现数控管螺纹车床包括上下料在内的全自动加工过程。
钻杆、钻铤在工作过程中会出现外表面磨损不均匀的情况，这使得工件上拟修复加工的螺纹与其夹持的外表面不同轴，本发明装置可以实现以拟修复的螺纹轴线定位、以与螺纹轴线呈偏心位置的外表面夹紧的自动定位夹紧过程。
本发明管螺纹车床床头箱上主轴的后端装有自动定心卡盘、前端装有自动浮动卡盘，可以沿主轴轴线前后移动的尾台前端装有自动定心卡盘。三个卡盘按尾台卡盘推动工件后移、夹主轴后卡盘、夹尾台卡盘、夹主轴前卡盘、松开并退出尾台卡盘的动作顺序依次运动，达到自动定心夹紧工件前端的旧螺纹的工作目标。安装了本发明装置的管螺纹车床具有自动上料、定位、夹紧和下料功能，可明显缩短螺纹修复加工的辅助时间、提高修复效率、减轻操作者的劳动强度、减少对高技能操作者的依赖程度。
附图说明：
图1为发明的结构示意图。
具体实施方式：下面结合附图对发明做进一步的说明：
如图1所示，发明提供一种钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置，该装置包括床身1、尾台3、床头箱8和托架多组托辊10；托架多组托辊10设置在床身的一侧，床头箱8和尾台3设置在床身上，床头箱8设置在靠近托架多组托辊10的一侧；尾台3能相对于床头箱8做前后的移动；床头箱8内还设置有前后两端伸出床头箱8的主轴7，在主轴7的前后两端分别设置有前浮动卡盘6和后定心卡盘9；主轴7为内部供工件穿过的中空结构；在尾台3朝向床头箱8的一端还设置有螺纹自动定心卡盘4。
所述尾台上螺纹自动定心卡盘4为外螺纹自动定心卡盘或内螺纹自动定心卡盘；外螺纹自动定心卡盘为使用时通过卡爪向内运动，定心卡住钻杆工件外螺纹外表面的结构；内螺纹自动定心卡盘为使用时通过卡爪向外运动，胀紧工件内螺纹的内表面或螺纹外部表面的结构。
尾台3通过滑轨设置在床身上，尾台3的一端设置有推进其移动的液压油缸2。
应用上述的装置进行的钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧方法，该方法的具体步骤如下：托架多组托辊10支撑并驱动待修复的工件5穿过主轴7的孔内，同时使工件5穿过后定心卡盘9和前浮动卡盘6，使其停在比预夹紧位置稍远处，也就是更靠近尾台3处，即图中的靠右处，然后通过液压缸2推动尾台3向前移动，螺纹定心卡盘4的前端与工件5螺纹的端面接触，推动工件5向左移动并在预夹紧的位置定位停止，工件5的轴向位置已确定，先后夹紧后定心卡盘9和尾台上的螺纹定心卡盘4，此时工件5的轴向、径向位置均由后定心卡盘9和螺纹定心卡盘4两个卡盘确定，再夹紧前浮动卡盘6，即完成了工件的全部上料、定位、夹紧工作。螺纹定心卡盘4松开后在油缸2的驱动下退回尾台3，机床就具备了车削螺纹的条件。螺纹车削完成后，松开前浮动卡盘6和后定心卡盘9，工件5在托架多组托辊10向左的力的驱动下，卸下机床。
由此装置和方法实现工件在管螺纹车床上以待加工旧螺纹中心定位的自动上下料及定位夹紧工作。

Claims (4)

1. 一种钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置，其特征在于：该装置包括床身（1）、尾台（3）、床头箱（8）和托架多组托辊（10）；托架多组托辊（10）设置在床身（1）的一侧，床头箱（8）和尾台（3）设置在床身（1）上，床头箱（8）设置在靠近托架多组托辊（10）的一侧；尾台（3）能相对于床头箱（8）做前后的移动；床头箱（8）内还设置有前后两端伸出床头箱（8）的主轴（7），在主轴（7）的前后两端分别设置有前浮动卡盘（6）和后定心卡盘（9）；主轴（7）为内部供工件穿过的中空结构；在尾台（3）朝向床头箱（8）的一端还设置有螺纹自动定心卡盘（4）。
2.根据权利要求1所述的钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置，其特征在于：所述尾台上螺纹自动定心卡盘（4）为外螺纹自动定心卡盘或内螺纹自动定心卡盘；外螺纹自动定心卡盘为使用时通过卡爪向内运动，定心卡住钻杆工件外螺纹外表面的结构；内螺纹自动定心卡盘为使用时通过卡爪向外运动，胀紧工件内螺纹的内表面或螺纹外部表面的结构。
3.根据权利要求1所述的钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧装置，其特征在于：尾台（3）通过滑轨设置在床身上，尾台（3）的一端设置有推进其移动的液压油缸（2）。
4.应用权利要求1所述的装置进行的钻杆、钻铤在管螺纹车床上的自动定位、夹紧方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：将待修复的工件(5)由托架多组托辊（10）驱动，从后定心卡盘（9）穿进机床主轴（7）的孔内，同时穿过前浮动卡盘（6），使工件前端停在比预装卡位置稍远处，也就是更靠近尾台（3）处，然后通过液压缸（2）推动尾台（3），尾台（3）前端的螺纹自动定心卡盘（4）推动工件（5）向床头箱（8）的方向移动，到达预装卡位置时定位停止，此时工件螺纹的轴向位置已确定，完成工件螺纹轴向定位；然后夹紧后定心卡盘（9），完成工件管体径向定位；之后夹紧主轴前浮动卡盘（6），此时工件的定位和夹紧工作均已完成；然后将尾台（3）退回即可进行工件的车削工作，待车削完成后，松开主轴上前浮动卡盘（6）和后定心卡盘（9），退出工件，即完成操作。
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