CN104339041B - 用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置 - Google Patents

用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置 Download PDF

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Abstract

用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置，包括浮动支撑机构、丝杠、丝母、丝杠轴向移动驱动机构、丝母转动驱动机构。浮动支撑机构主要由顶尖、定位盖、导向套和第三弹簧装配组成。丝杠前端抵顶在第三弹簧上。丝杠轴向移动驱动机构，主要由油缸缸体、油缸内套、油缸端盖、油缸活塞和压紧螺母装配成，丝母与丝杠后端螺纹连接。丝母转动驱动机构，包括电机、减速机、第一皮带轮和第二皮带轮。第一皮带轮内腔设置二个球轴承后装设在油缸内套后部。丝母装设在皮带轮后端盖和油缸内套的中心孔内，丝母与皮带轮后端盖键连接。本发明能有效提高工作加工精度和生产效率，降低了废品率。

Description

用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置
技术领域
本发明属于自动切削装备技术领域，特别涉及一种用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置。
背景技术
油田常常因为钻深度不同的井，使用不同长度的转换接头，常用610—2000毫米的长度。通常转换接头两端分别有内外螺纹，且两端的内外螺纹有同轴度等设计要求。通常在数控管子机床上加工，由于只能一端定位，另一端不能定位，或一端定位，另一端定位不是自动定位而是通过手动调整定位；又由于接头长度不同，该机床无法快速适应不同长度零件的变化加工，由上述两种原因，导致加工精度低、效率低、废品率多等问题，故发明了该自动定长浮动支撑装置，解决了这一技术难题。
发明内容
本发明的目的，是针对现在常用的610—2000毫米长的转换接头加工时存在的技术难题，提供一种自动定长浮动支撑装置，解决了转换接头加工过程中存在的加工精度低、效率低和废品率高的技术问题。
采用的技术方案是：
用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置，包括浮动支撑机构、丝杠、丝母、丝杠轴向移动驱动机构、丝母转动驱动机构、开关支架组件，其特征在于：
浮动支撑机构装设在主轴拉管内的前部，浮动支撑机构，包括顶尖、定位端盖和导向套。定位端盖通过多个螺栓与导向套固定连接。导向套前端外圆面上，有两处分别且等距离开设有三个第一圆柱型孔和三个第二圆柱型孔。三个第一圆柱型孔内分别装设有第一弹簧，三个第二圆柱型孔内分别装设有第二弹簧。三个第一圆柱型孔内，且位于对应的第一弹簧的外端，分别装设有第一滚珠；三个第二圆柱型孔内，且位于对应的第二弹簧的外端分别装设有第二滚珠。三个第一滚珠和三个第二滚珠分别抵顶在主轴拉管的内壁上。顶尖装设在定位端盖和导向套连体的内孔，且顶尖能伸出定位端盖的内孔。顶尖后端沿轴向开设有弹簧室，弹簧室内装设有第三弹簧。顶尖的外表面沿轴开设有第一滑槽，固定在导向套内的导向螺栓，能沿第一滑槽滑动，以防止顶尖转动。
丝杠装设在主轴拉管内，丝杠前端有阶梯式圆柱形连接件，阶梯式圆柱形连接件后部套装有二个第一球轴承，二个第一球轴承的外圈与导向套后部轴承室的内壁过盈配合，阶梯式圆柱形连接件的前端旋设有锁紧螺母，使二个轴承定位。导向套的后端盖通过多个螺钉与导向套连接，第三弹簧的一端抵顶在弹簧室的前端，第三弹簧的另一端抵顶在阶梯式圆柱形连接件前端凹槽内。
丝杠轴向移动驱动机构，包括顶尖驱动油缸，顶尖驱动油缸由顶尖油缸缸体、顶尖油缸内套、油缸端盖、顶尖油缸活塞和压紧螺母装配成。顶尖油缸缸体和顶尖油缸内套连接成一整体后由后卡盘夹紧。
丝母转动驱动机构，包括电机、减速机、第一皮带轮和皮带轮端盖。第一皮带轮内腔设置第二球轴承和第三球轴承后装设在顶尖油缸内套的后部，第二球轴承和第三球轴承之间由上调整垫和下调整垫隔开。皮带轮端盖与第一皮带轮后端螺纹连接。电机的输出轴与减速机的输入轴连接，减速机的输出轴上装设有第二皮带轮，第二皮带轮与第一皮带轮通过皮带连接。皮带轮端盖上，轴向开设第二滑槽。
丝母装设在皮带轮端盖和顶尖油缸内套的中心孔内，丝母后端轴向固定有键，键装设在第二滑槽内，可沿第二滑槽作轴向移动。丝杠后部与丝母螺纹连接，丝杠的后端装设有检测螺母。
开关支架组件，包括支座、支杆和支管，支管横向设置，支管与丝杆同轴心。支杆下端与支座固定连接，其上端与支管固定连接。支管上，按设定位置分别装设有第一检测开关和第二检测开关。
油缸端盖和顶尖油缸活塞上分别设置有多个O型密封圈，顶尖油缸内套后端装设有轴向挡圈。
加工610-2100mm不同长度转换接头内外螺纹时，后卡盘始终处于夹紧状态。先将工件从前卡盘前端装入主轴拉管内，点动电机，电机通过减速机使第二皮带轮转动，第二皮带轮通过皮带带动第一皮带轮旋转，并带动与第一皮带轮固定在一起的端盖旋转，端盖通过键又带动丝母旋转，丝母旋转带动丝杠向前移动，丝杠向前移动直到定位端盖与工件后端面靠紧，从而完成工件的端面定位。这时，前卡盘夹紧工件另一端，之后，顶尖油缸后腔通过液压接头进油，顶尖油缸活塞向前移动，推动压紧螺母带动丝杠和丝母向前移动，使丝杠前端压缩安装在顶尖内的大弹簧，在弹簧力推动下顶尖伸出支撑工件内孔，机床开始加工。加工完毕，顶尖油缸前腔进油，顶尖油缸活塞向后移动，推动丝杠螺母带动丝杠向后移动，使丝杠前端不再压大弹簧，弹簧力消失，顶尖退回，不再支撑工件内孔，前卡盘松开，卸下工件，调头如上步骤加工另一端。顶尖油缸的压力可调。
当换不同长度的加工件时，需调整该装置的初始位置。应先将工件装入主轴拉杆内，点动电机使工件前进到加工位置后，点动停止。对同一批工件该定长浮动支撑装置的位置不变。当调整其位置时，需先清理主轴内拉管，拉管内不许有铁屑等杂物，再涂入少许机油使该装置能轻松往复运动。确定该装置的位置时，顶尖应处于退回状态。该装置移动的初始和结束位置由第一检测开关与第二检测开关限定。当丝杠螺母处在它们的对面位置时，检测开关发信号，电机停止工作，确保该装置在其安全行程内工作。
本发明具有结构简单、加工精度满足用户要求、生产效率高等优点，并解决了不同长度的转换接头内外螺纹加工的精度问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的浮动支撑部分放大示意图。
图3是图1的丝杠轴向移动驱动机构和丝母转动驱动机构部分放大示意图。
具体实施方式
用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置，包括浮动支撑机构、丝杠11、丝母23、丝杠轴向移动驱动机构、丝母转动驱动机构和开关支架组件，其特征在于：
浮动支撑机构装设在主轴拉管39内的前部，浮动支撑机构，包括顶尖1、定位端盖2和导向套6。定位端盖2通过多个螺栓10与导向套6固定连接。导向套6前端外圆面上，有两处分别且等距离开设有三个第一圆柱型孔40和三个第二圆柱型孔41。三个第一圆柱型孔40内分别装设有第一弹簧3，三个第二圆柱型孔41内分别装设有第二弹簧43。三个第一圆柱型孔40内，且位于对应的第一弹簧3的外端，分别装设有第一滚珠44；三个第二圆柱型孔41内，且位于对应的第二弹簧43的外端分别装设有第二滚珠45。三个第一滚珠44和三个第二滚珠45分别抵顶在主轴拉管39的内壁上。顶尖1装设在定位端盖2和导向套6连体的内孔，且顶尖1能伸出定位端盖2的内孔。顶尖1后端沿轴向开设有弹簧室46，弹簧室46内装设有第三弹簧5。顶尖1的外表面沿轴开设有第一滑槽47，固定在导向套6内的导向螺栓9，能沿第一滑槽47滑动，以防止顶尖1转动。
丝杠11装设在主轴拉管39内，丝杠11前端有阶梯式圆柱形连接件48，阶梯式圆柱形连接件48后部套装有二个第一球轴承7，二个第一球轴承7的外圈与导向套6后部轴承室49的内壁过盈配合，阶梯式圆柱形连接件48的前端旋设有锁紧螺母8，使二个轴承7定位。导向套6的后端盖50通过多个螺钉与导向套6连接，第三弹簧5的一端抵顶在弹簧室46的前端，第三弹簧5的另一端抵顶在阶梯式圆柱形连接件48前端凹槽内。
丝杠轴向移动驱动机构，包括顶尖驱动油缸34，顶尖驱动油缸34由顶尖油缸缸体15、顶尖油缸内套16、油缸端盖13、顶尖油缸活塞14和压紧螺母12装配成。顶尖油缸缸体15和顶尖油缸内套16连接成一整体后由后卡盘37夹紧。
丝母转动驱动机构，包括电机27、减速机29、第一皮带轮17和皮带轮端盖22。第一皮带轮17内腔设置第二球轴承18和第三球轴承38后装设在顶尖油缸内套16的后部，第二球轴承18和第三球轴承38之间由上调整垫19和下调整垫20隔开。皮带轮端盖22与第一皮带轮17后端螺纹连接。电机27的输出轴与减速机29的输入轴连接，减速机29的输出轴上装设有第二皮带轮36，第二皮带轮36与第一皮带轮17通过皮带31连接。皮带轮端盖22上，轴向开设第二滑槽35。
丝母23装设在皮带轮端盖22和顶尖油缸内套16的中心孔内，丝母23后端轴向固定有键24，键24装设在第二滑槽35内，可沿第二滑槽35作轴向移动。丝杠11后部与丝母23螺纹连接，丝杆11的后端装设有检测螺母25。
开关支架组件，包括支座52、支杆30和支管26，支管26横向设置，支管26与丝杠11同轴心。支杆30下端与支座52固定连接，其上端与支管26固定连接。支管26上按设定位置分别装设有第一检测开关28和第二检测开关51。
油缸端盖13和顶尖油缸活塞上分别设置有多个O型密封圈33，顶尖油缸内套16后端装设有轴向挡圈21。
加工610-2100mm不同长度转换接头内外螺纹时，后卡盘37始终处于夹紧状态。先将工件4从前卡盘42前端装入主轴拉管39内，之后，点动电机27，电机27通过减速机29使第二皮带轮36转动，第二皮带轮36通过皮带31带动第一皮带轮旋转，并带动与第一皮带轮17固定在一起的端盖22旋转，端盖22通过键24又带动丝母23旋转，丝母23旋转带动丝杠11向前移动，丝杠11向前移动直到工件后端面与定位端盖靠紧，从而完成工件4的端面定位。这时，前卡盘42夹紧工件另一端，之后，顶尖油缸后腔通过液压接头32进油，顶尖油缸活塞14向前移动，推动压紧螺母12带动丝杠11和丝母23向前移动，使丝杠11前端压缩安装在顶尖1内的大弹簧5，在弹簧力推动下顶尖1伸出支撑工件4内孔，开始加工。加工完毕，顶尖油缸前腔进油，顶尖油缸活塞14向后移动，推动丝杠螺母23带动丝杠11向后移动，使丝杠11前端不再压大弹簧5，弹簧力消失，顶尖1退回，不再支撑工件内孔，前卡盘42松开，卸下工件，调头如上步骤加工另一端。顶尖油缸的压力可调。
当换不同长度的加工件时，需调整该装置的初始位置。应先将工件装入主轴内，点动电机使工件前进到加工位置后，点动停止。对同一批工件该定长浮动支撑装置的位置不变。当调整其位置时，需先清理主轴内拉管，拉管内不许有铁屑等杂物，再涂入少许机油使该装置能轻松往复运动。确定该装置的位置时，顶尖1应处于退回状态。该装置移动的初始和结束位置由第一检测开关28与第二检测开关51限定。当丝杠螺母25处在它们的对面位置时，检测开关发信号，电机停止工作，确保该装置在其安全行程内工作。

Claims (2)

1.用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置，包括浮动支撑机构、丝杠(11)、丝母(23)、丝杠轴向移动驱动机构、丝母转动驱动机构和开关支架组件，其特征在于：
浮动支撑机构装设在主轴拉管(39)内的前部，浮动支撑机构，包括顶尖(1)、定位端盖(2)和导向套(6)；定位端盖(2)通过多个螺栓(10)与导向套(6)固定连接；导向套(6)前端外圆面上，两处中一处等距离开设有三个第一圆柱型孔(40)，另一处等距离开设有三个第二圆柱型孔(41)；三个第一圆柱型孔(40)内分别装设有第一弹簧(3)，三个第二圆柱型孔(41)内分别装设有第二弹簧(43)；三个第一圆柱型孔(40)内，且位于对应的第一弹簧(3)的外端，分别装设有第一滚珠(44)；三个第二圆柱型孔(41)内，且位于对应的第二弹簧(43)的外端分别装设有第二滚珠(45)；三个第一滚珠(44)和三个第二滚珠(45)分别抵顶在主轴拉管(39)的内壁上；顶尖(1)装设在定位端盖(2)和导向套(6)连体的内孔，且顶尖(1)能伸出定位端盖(2)的内孔；顶尖(1)后端沿轴向开设有弹簧室(46)，弹簧室(46)内装设有第三弹簧(5)；顶尖(1)的外表面沿轴向开设有第一滑槽(47)，固定在导向套(6)内的导向螺栓(9)，能沿第一滑槽(47)滑动；
丝杠(11)装设在主轴拉管(39)内，丝杠(11)前端有阶梯式圆柱形连接件(48)，阶梯式圆柱形连接件(48)后部套装有二个第一球轴承(7)，二个第一球轴承(7)的外圈与导向套(6)后部轴承室(49)的内壁过盈配合，阶梯式圆柱形连接件(48)的前端旋设有锁紧螺母(8)，使二个第一球轴承(7)定位；导向套(6)的后端盖(50)通过多个螺钉与导向套(6)连接，第三弹簧(5)的一端抵顶在弹簧室(46)的前端，第三弹簧(5)的另一端抵顶在阶梯式圆柱形连接件(48)前端凹槽内；
丝杠轴向移动驱动机构，包括顶尖驱动油缸(34)，顶尖驱动油缸(34)由顶尖油缸缸体(15)、顶尖油缸内套(16)、油缸端盖(13)、顶尖油缸活塞(14)和压紧螺母(12)装配成；顶尖油缸缸体(15)和顶尖油缸内套(16)连接成一整体后由后卡盘(37)夹紧；
丝母转动驱动机构，包括电机(27)、减速机(29)、第一皮带轮(17)和皮带轮端盖(22)；第一皮带轮(17)内腔设置第二球轴承(18)和第三球轴承(38)后装设在顶尖油缸内套(16)的后部，第二球轴承(18)和第三球轴承(38)之间由上调整垫(19)和下调整垫(20)隔开；皮带轮端盖(22)与第一皮带轮(17)后端螺纹连接；电机(27)的输出轴与减速机(29)的输入轴连接，减速机(29)的输出轴上装设有第二皮带轮(36)，第二皮带轮(36)与第一皮带轮(17)通过皮带(31)连接；皮带轮端盖(22)上，轴向开设第二滑槽(35)；
丝母(23)装设在皮带轮端盖(22)和顶尖油缸内套(16)的中心孔内，丝母(23)后端轴向固定有键(24)，键(24)装设在第二滑槽(35)内，能沿第二滑槽(35)作轴向移动；丝杠(11)后部与丝母(23)螺纹连接，丝杠(11)的后端装设有检测螺母(25)；开关支架组件，包括支座(52)、支杆(30)和支管(26)，支管(26)横向设置，支管(26)与丝杠(11)同轴心；支杆(30)下端与支座(52)固定连接，其上端与支管(26)固定连接；支管(26)上按设定位置分别装设有第一检测开关(28)和第二检测开关(51)。
2.根据权利要求1所述的用于加工转换接头的自动定长浮动支撑装置，其特征在于：油缸端盖(13)和顶尖油缸活塞上分别设置有多个O型密封圈(33)，顶尖油缸内套(16)后端装设有轴向挡圈(21)。
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