CN104668890A - 组合缝筛管复合加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合缝筛管复合加工方法，它首先用陶瓷刀具或高速钢铣刀与被加工管件径向对中，沿管体轴线方向切出数千条宽度大于0.50mm、甚至更宽的矩形缝；然后用自行研制的摆动式可调焦激光切割头，对准圆周上已经切割好的各个矩形缝的缝隙，正反向偏转角度切割出梯形缝；最后在自行研制的数控旋压机上，将已经加工好的矩形缝和梯形缝用塑性成形方法加工到图纸要求的几何形状及尺寸。组合缝筛管靠近管外壁是外狭长矩形缝，而靠近管内壁是内大梯形缝，连接外狭长矩形缝和内大梯形缝的是小过渡梯形缝。
Description
技术领域
本发明提供一种组合缝筛管加工方法，属筛管加工技术领域。
背景技术
割缝筛管是石油钻采工具和器材，用于先期完井或采油防砂。割缝筛管性能优越且价格低廉，受到国内外油田用户的欢迎。
割缝筛管传统的断面缝型分为矩形缝、梯形缝等。断面矩形缝即管子的内外壁缝隙一样宽，加工后的管壁强度高。但石油夹杂着细砂从缝隙流入管内时容易发生堵塞，采油效率低，堵塞严重时会造成塌井等事故。
梯形缝断面在管子外壁开口窄而在内壁开口宽，形状呈等腰梯形。梯形缝具有较强的“自洁”作用，砂砾进入缝腔后，很容易被油液冲走，不易形成砂堵。管内外压降小，采油效率高，防砂效果好。但外缝表面易受流砂磨蚀，缝隙变宽，影响滤砂效果
新的缝型—断面组合缝：靠近管外壁是狭长矩形缝段，保留了断面矩形缝滤砂精度高的优点，可以提高耐砂砾冲蚀磨损的能力。而靠近管内壁是大角度梯形缝段，保留了断面梯形缝有“过滤自洁”优点。连接狭长矩形缝段和大角度梯形缝段的是小过渡梯形缝段。
目前，国内外行之有效的割缝方法有陶瓷刀具割缝法，高速钢铣刀割缝法，激光割缝法。还有一些，如电能转化为化学能的电解割缝法，电能转化为热能的电火花割缝法，因靠腐蚀或热蚀加工，效率太低，很难推广使用。
但是采用某一种现在行之有效的加工方法，如陶瓷刀具割缝、高速钢铣刀铣缝、激光割缝等，很难加工出断面组合缝，特别是外部缝宽为0.10mm甚至更窄的、而内部是梯形缝。每种加工方法都有其优点，但也有其缺陷。综合运用几种方法，再加上新的方法，才能加工出组合缝。
发明内容
为了克服上述现有传统方法及装备的不足，本发明提供一种断面组合缝复合加工方法。
解决上述问题的技术方案是：
一种组合缝筛管复合加工方法，其特征在于，它采取如下具体步骤：
（1）首先用陶瓷刀具或高速钢铣刀与被加工管件径向对中，沿管体轴线方向切出数千条宽度大于0.50mm、甚至更宽的矩形缝；
（2）然后用自行研制的摆动式可调焦激光切割头，对准圆周上已经切割好的各个矩形缝的缝隙，正反向偏转角度切割出梯形缝；
（3）最后在自行研制的数控旋压机上，将已经加工好的矩形缝和梯形缝用塑性成形方法加工到图纸要求的几何形状及尺寸。
上述组合缝筛管复合加工方法，所述陶瓷刀具或高速钢铣刀与被加工筛管径向对中，沿管体轴线方向切出数千条宽度大于0.50mm、甚至更宽的矩形缝；陶瓷刀具根据不同筛管材质、外圆直径、管子壁厚，确定不同的化学配方、压铸方法、烧结方法及模具，一般情况下，刀具材料选用碳化硅基、氮化硼基或氮化硅基；刀具成形方法选用冷压铸或热压铸；刀具烧结方法选用惰性气体保护烧结；刀具基体选用钢基或铜基；刀具直径为60mm~80mm；刀具厚度为0.5mm~1.0mm；刀具转速为5，000r/min~12,000r/min；高速钢铣刀直径为60mm~80mm；刀具厚度为0.5mm~1.0mm；刀具转速为300r/min~500r/min。
上述组合缝筛管复合加工方法，所述用自行研制的摆动式可调焦激光切割头，对准圆周上已经切割好的各个矩形缝的缝隙，正反向偏转角度切割出梯形缝，在切割过程中，激光束不伤及已经切好的矩形缝外缝边缘，靠大扭矩电磁感应式电机直接驱动激光切割头，无机械减速传动实现正反向摆动，靠电液伺服阀驱动液体或气体，改变金属反射镜薄膜的几何形状，调整通过聚焦镜片的激光束的焦点位置，辅之以激光加工机水平位移轴的运动，使得激光束准确定位，在切割过程中，激光束不伤及已经切好的矩形缝的边缘，激光输出选用连续波；工作气体选用氧气，气体压力的大小与激光束运行方向有关，进程与回程气体压力的大小不同，将气体压力控制调整的指令编入激光切割机数控系统的子程序，根据工作情况调用；用自制的数控分度头精密分度，分度头机械结构为双导程蜗杆蜗轮传动，正反向间隙可调，保证钢管圆周缝隙分度均匀。
上述组合缝筛管复合加工方法，所述数控旋压机将已经加工好的矩形缝和梯形缝筛管用塑性成形方法加工到图纸要求的几何尺寸，操作步骤：
a.将已切割缝的筛管装在与其外径相匹配的上轧辊4和下轧辊5中；
b.上压油缸3动作，驱动装在上压座2内的上轧辊4径向压紧筛管进刀，单位压力可达250—350公斤/毫米2以上；
c.驱动装在下支座1上的液压闭合架6，沿筛管轴向往复运动走刀；
d.用塞尺测量外缝的宽度，当宽度达到图纸要求时，停止径向压紧进刀和轴向往复运
动，将筛管定轴回转某一角度，继续上述动作，直至全部筛缝尺寸达到图纸要求。
本发明的有益效果是，可以高效率地加工出断面组合缝筛管。
附图说明
附图1是本发明的组合缝筛管结构示意图。
附图2陶瓷刀具或高速钢铣刀割缝示意图。
附图3是摆动式可调焦激光切割头割缝示意图。
附图4是数控旋压机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2、附图3、附图4及实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，所述组合缝筛管靠近管外壁是外狭长矩形缝，而靠近管内壁是内大梯形缝，连接外狭长矩形缝和内大梯形缝的是小过渡梯形缝。
如图2所示，所述陶瓷刀具或高速钢铣刀与被加工筛管径向对中，沿管体轴线方向切出数千条宽度大于0.50mm、甚至更宽的矩形缝；陶瓷刀具根据不同筛管材质、外圆直径、管子壁厚，确定不同的化学配方、压铸方法、模具、烧结方法等。一般情况下，刀具材料选用碳化硅基、氮化硼基或氮化硅基；刀具成形方法选用冷压铸或热压铸；刀具烧结方法选用惰性气体保护烧结；刀具基体选用钢基或铜基；刀具直径为60mm~80mm；刀具厚度为0.5mm~1.0mm；刀具为5，000r/min~12,000r/min；高速钢铣刀直径为60mm~80mm；刀具厚度为0.5mm~1.0mm；刀具转速为300r/min~500r/min。
如图3所示，所述摆动式可调焦激光切割头，对准圆周上已经切割好的各个矩形缝的缝隙，正反向偏转角度切割出梯形缝，在切割过程中，激光束不伤及已经切好的矩形缝外缝边缘，靠大扭矩电磁感应式电机直接驱动激光切割头，无机械减速传动实现正反向摆动，靠电液伺服阀驱动液体或气体，改变金属反射镜薄膜的几何形状，调整通过聚焦镜片的激光束的焦点位置，辅之以激光加工机水平位移轴的运动，使得激光束准确定位，在切割过程中，激光束不伤及已经切好的矩形缝的边缘，激光输出选用连续波；工作气体选用氧气，气体压力的大小与激光束运行方向有关，进程与回程气体压力的大小不同，将气体压力控制调整的指令编入激光切割机数控系统的子程序，根据工作情况调用；用自制的数控分度头精密分度，分度头机械结构为双导程蜗杆蜗轮传动，正反向间隙可调，保证钢管圆周缝隙分度均匀。
如图4所示，所述自行研制的数控旋压机，将已经加工好的矩形缝和梯形缝的筛管用塑性成形方法加工到图纸要求的几何尺寸。
图4中，1.下支座，2.上压座，3.上压油缸，4.上轧辊，5.下轧辊，6.液压开合架
操作步骤：
a.将已切割缝的筛管装在与其外径相匹配的上轧辊4和下轧辊5中；
b.上压油缸3动作，驱动装在上压座2内的上轧辊4径向压紧筛管进刀，单位压力可达250—350公斤/毫米2以上；
c.驱动装在下支座1上的液压闭合架6，沿筛管轴向往复运动走刀；
d.用塞尺测量外缝的宽度，当宽度达到图纸要求时，停止径向压紧进刀和轴向往复运动，将筛管定轴回转某一角度，继续上述动作，直至全部筛缝尺寸达到图纸要求。
Claims (4)
1.一种组合缝筛管复合加工方法，其特征在于，它采取如下具体步骤：
（1）首先用陶瓷刀具或高速钢铣刀与被加工管件径向对中，沿管体轴线方向切出数千条宽度大于0.50mm、甚至更宽的矩形缝；
（2）然后用自行研制的摆动式可调焦激光切割头，对准圆周上已经切割好的各个矩形缝的缝隙，正反向偏转角度切割出梯形缝；
（3）最后在自行研制的数控旋压机上，将已经加工好的矩形缝和梯形缝用塑性成形方法加工到图纸要求的几何形状及尺寸。
2.根据权利要求1所说的组合缝筛管复合加工方法，所述陶瓷刀具或高速钢铣刀与被加工筛管径向对中，沿管体轴线方向切出数千条宽度大于0.50mm、甚至更宽的矩形缝；陶瓷刀具根据不同筛管材质、外圆直径、管子壁厚，确定不同的化学配方、压铸方法、烧结方法及模具，一般情况下，刀具材料选用碳化硅基、氮化硼基或氮化硅基；刀具成形方法选用冷压铸或热压铸；刀具烧结方法选用惰性气体保护烧结；刀具基体选用钢基或铜基；刀具直径为60mm~80mm；刀具厚度为0.5mm~1.0mm；刀具转速为5，000r/min~12,000r/min；高速钢铣刀直径为60mm~80mm；刀具厚度为0.5mm~1.0mm；刀具转速为300r/min~500r/min。
3.根据权利要求1所说的组合缝筛管复合加工方法，所述用自行研制的摆动式可调焦激光切割头，对准圆周上已经切割好的各个矩形缝的缝隙，正反向偏转角度切割出梯形缝，在切割过程中，激光束不伤及已经切好的矩形缝外缝边缘，靠大扭矩电磁感应式电机直接驱动激光切割头，无机械减速传动实现正反向摆动，靠电液伺服阀驱动液体或气体，改变金属反射镜薄膜的几何形状，调整通过聚焦镜片的激光束的焦点位置，辅之以激光加工机水平位移轴的运动，使得激光束准确定位，在切割过程中，激光束不伤及已经切好的矩形缝的边缘，激光输出选用连续波；工作气体选用氧气，气体压力的大小与激光束运行方向有关，进程与回程气体压力的大小不同，将气体压力控制调整的指令编入激光切割机数控系统的子程序，根据工作情况调用；用自制的数控分度头精密分度，分度头机械结构为双导程蜗杆蜗轮传动，正反向间隙可调，保证钢管圆周缝隙分度均匀。
4.根据权利要求1所说的组合缝筛管复合加工方法，所述数控旋压机将已经加工好的矩形缝和梯形缝用塑性成形方法加工到图纸要求的几何形状及尺寸，操作步骤：
a.将已切割缝的筛管装在与其外径相匹配的上轧辊4和下轧辊5中；
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