CN104339247A - 一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置，主要由刀杆，中心架，驱动组件，磨削头，喷管，扶正头，支座，液压软管等组成。刀杆与中心架相连，内部加工有输送液压工作介质的通道；磨削头安装在驱动组件上，驱动组件固定在中心架上并由弯管相连，驱动组件由液压系统提供动力，工作介质为磨削液，排出的磨削液由喷管引向磨削加工表面，可降低磨削热，清除磨屑。扶正头提高刀杆刚度，保证磨削装置轴向进给精度。支座及支撑架支撑整个磨削装置并带动其沿机床导轨运动。使用本发明对螺杆钻具定子内螺旋曲面进行磨削加工能够明显提高定子加工精度和表面质量，结构简单，简化钻具生产工艺，增大转子尺寸，提高钻具工作寿命及工作性能。

Description

一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置

技术领域

本发明涉及螺杆钻具加工领域，特别涉及一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置。

技术背景：

螺杆钻具特别是等壁厚螺杆钻具是以钻井液为动力的一种钻井工具，具有转速高，钻杆磨损小等优点。其中马达部分由定子和转子组成，定子的性能关系到钻具的寿命和效率，定子中橡胶衬套的使用一定程度提高了钻具的使用寿命，但橡胶衬套又是定子的薄弱环节。螺杆钻具工作时的功效是靠定子和转子的过盈配合来保证的，螺杆钻具工作时，随着摩擦及地层温度的升高，橡胶衬套温度升高会增大工作扭矩，加速橡胶的老化,造成变形过大而影响啮合精度，使得工作介质漏失，影响工作性能及工作寿命。橡胶层的浇注一般是在定子通过铣削等粗加工方式之后进行，但橡胶衬套的浇注工艺复杂，成本高，同时橡胶衬套的存在，使得与其配合的转子直径减小，一定程度限制了钻具的工作效能。

如能改善钻具定子的加工精度及表面质量，等壁厚螺杆钻具的橡胶衬套便可去除，从而形成全金属螺杆钻具。全金属螺杆钻具定子使螺杆钻具实现高性能、高可靠性，长时间稳定、无故障的工作。铣削加工出的三维螺旋曲面表面质量和精度不高，不能达到全金属螺杆钻具定制的加工要求，还需要进一步精加工，而现在还没有一种有效的钻具定子内螺旋面精加工方式。因此，针对上述问题，有必要提供一种内螺旋面精加工装置，为全金属螺杆钻具的生产提供条件。

发明内容

本发明的目的是针对目前等壁厚螺杆钻具存在的问题，提出一种以磨削液为动力驱动磨削头转动的全金属螺杆钻具定子磨削装置。该装置能够明显提高定子内螺旋曲面的加工精度及表面质量，简化钻具生产工艺，提高钻具工作效能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置，主要由刀杆，密封圈，中心架，驱动组件，磨削头，喷管，扶正头，支座，端盖，液压软管等组成。其特征在于，刀杆一端通过支座安装在机床导轨上，刀杆内部加工有输送液压工作介质的通道，另一端通过锥螺纹与中心架相连并装有密封圈；驱动组件通过螺钉固定在中心架上，磨削头安装在驱动组件上并由弯管相连接，喷管安装在驱动组件另一端，并引向磨削加工表面，工作介质选用磨削液，磨削液产生的液压力带动磨削头转动，排出的磨削液引导到磨削表面起降温及清除磨屑的作用；扶正头安装在堵头上，堵头通过螺纹与中心块连接，端部有螺母紧固，扶正头保证磨削装置的刚度；支座及支撑架支撑整个磨削装置，其上安装有端盖和液压软管，支座能够带动刀杆沿机床导轨运动。

驱动组件的外壳通过密封垫与中心架相连，叶轮与驱动轴相连，驱动轴通过轴承与中心架相连，驱动轴上铣有六方，用于拆装需要维护或是更换不同尺寸的磨削头。中心架可根据加工不同头数的定子改变形状，用于安装不同数量的磨削头。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：1.在采用常用的加工方法后，采用本装置进行加工，使得螺杆钻具内螺旋面精度大幅提升，定子与转子的接触面更为精确，满足理论线型的要求，提升钻具工作效能；2.省去工艺复杂，成本高的橡胶衬套浇注，避免衬套的老化，变形造成工作阻力增大等问题；3.除去橡胶衬套使得定子空间增大，与其相配的转子尺寸可以增大，提高钻具工作稳定性；4.采用切削液作为液压工作介质为装置提供动力的同时，通过引导排出的切屑液到加工表面，起到降温，排屑的作用，经过过滤的磨削液可再次作为液压工作介质，经济环保。

本发明主要是解决现有技术的不足，提出在采用传统的技术方式对螺杆钻具进行粗加工后使用本装置对内螺旋曲面进行磨削加工，结构简单，适于定子内腔加工；去除工艺复杂的橡胶衬套，增大转子尺寸，提高钻具的工作稳定性，满足高温井，地热井钻具的使用。

附图说明

图1是本发明一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置结构示意图。

图2是本发明磨削头结构示意图。

图3是本发明驱动组件结构示意图。

图4是本发明磨削加工示意图。

图中：1.刀杆，2.密封圈，3.中心架，4.弯管，5.驱动组件，6.磨削头，7.喷管，8.堵头,9.扶正头，10.螺母，11.外壳，12.叶轮，13.驱动轴，14.轴承，15.密封垫，16.接头，17.机床,18.定子，19.支座，20端盖，21液压软管，22支撑架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、2、3、4所示，一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置，主要由刀杆1，密封圈2，中心架3，驱动组件5，磨削头6，喷管7，扶正头9，支座19，端盖20，液压软管21等组成，其特征在于，刀杆1一端通过支座19安装在机床17上，另一端通过锥螺纹与中心架3相连且安装有密封圈2；驱动组件5通过螺钉固定在中心架3上，磨削头6安装在驱动组件5上并由弯管4连通；扶正头9安装在堵头8上，通过螺纹与中心块3连接，端部有螺母10紧固；支座19和支撑架22支撑整个磨削装置，其上安装有端盖20和液压软管21。

如图1、2所示，刀杆1内部加工有输送液压工作介质的通道，中心架3的外型可根据安装磨削头6数量的不同而改变。

如图1、2、3所示，磨削头6与驱动轴13通过螺纹相连，驱动组件5的外壳11通过螺钉固定在中心架3上，密封垫15起密封作用；叶轮12与驱动轴13相连，驱动轴13通过轴承14与中心架3连接。弯管4与喷管7通过接头16分别与驱动组件5连接。

如图4所示，整个磨削装置通过支座19安装在机床17导轨上，定子18固定在机床17上并由机床主轴带动定子18绕轴线旋转，定子18和刀杆1由支撑架22保证刚度，支座19带动刀杆1沿机床导轨做直线运动实现轴向进给。

工作原理是：所述刀杆1通过支座19安装在机床17的导轨上，支座19带动磨削装置沿导轨轴向进给，支撑架22保证整个刀杆1的刚度。液压软管21与液压泵相连，工作介质是磨削液，磨削液通过刀杆1内的通道为驱动组件5提供动力，在液压力的作用下，叶轮12高速旋转，带动磨削头6转动，磨削头6的外轮廓与定子18内螺旋面轮廓一致，定子18以一定的速度每转一圈，刀杆1则移动一个导程的距离，从而对定子18内螺旋曲面进行磨削加工。支撑架22保证工件的刚度，扶正头9保证磨削装置的刚度，磨削头6的转速可以通过调节流量控制。经驱动组件5排出的磨削液通过喷管7引向磨削加工表面，降低磨削热并带走磨屑，经过过滤的磨削液可重新使用。

Claims (3)

1.一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置，主要由刀杆(1)，密封圈(2)，中心架(3)，驱动组件(5)，磨削头(6)，喷管(7)，扶正头(9)，支座(19)，端盖(20)，液压软管(21)等组成，其特征在于，所述刀杆(1)一端通过支座(19)安装在机床(17)上，另一端通过锥螺纹与中心架(3)连接且装有密封圈(2)；驱动组件(5)通过螺钉固定在中心架(3)上，磨削头(6)安装在驱动组件(5)上；弯管(4)连接中心架(3)和驱动组件(5)，喷管(7)安装在驱动组件(5)另一端；所述扶正头(9)安装在堵头(8)上，堵头(8)通过螺纹与中心块(3)连接；支撑架(22)支撑整个磨削装置，其上安装有端盖(20)和液压软管(21)。

2.根据权利要求1所述的一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置，其特征在于，刀杆(1)内部加工有用于输送液压工作介质的通道。

3.根据权利要求1所述的一种液压驱动全金属螺杆钻具定子磨削装置，其特征在于，驱动组件(5)的外壳(11)通过密封垫(15)与中心架(3)相连，叶轮(12)与驱动轴(13)相连，驱动轴(13)通过轴承(14)与中心架(3)相连。