CN105598517A - 一种在防砂筛管上加工出多个环形排列槽的铣槽方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在防砂筛管上加工出多个环形排列槽的铣槽方法，通过采用具有控制机构、旋转进给机构、支承机构、夹持机构和铣槽机构的防砂筛管自动铣槽机，并按照防砂筛管安装、对位、夹持、铣槽、旋转、再铣槽的铣槽方法，实现了在防砂筛管的管壁上自动加工出多个呈环形排列的槽的目的。本发明实现了对防砂筛管的管壁自动铣槽的目的，大大降低了生产成本和劳动强度，提高了生产效率，很好地满足了企业低成本、高效率的生产需求，也为企业的大规模、自动化生产提供了良好的技术支持。

Description

一种在防砂筛管上加工出多个环形排列槽的铣槽方法

本案是以申请日为2013-06-25，申请号为201310255062.2，名称为“一种防砂筛管自动铣槽机”的发明专利为母案而进行的分案申请。

技术领域

本发明涉及石油机械加工技术领域，具体说是一种用于在防砂筛管的管壁上自动加工出多个呈环形排列的过滤组件安装槽的铣槽方法。

背景技术

在石油工业原油开采过程中，需要采用机械防砂装置，以前的机械防砂装置，普遍采用割缝筛管和绕丝筛管。割缝筛管是直接在管壁上加工出缝隙，其最小缝隙宽度为0.25mm，对粉细砂的防砂受到限制，且其流通面积小，达不到自洁功能，在过滤过程中常有堵塞现象，缝隙尺寸也容易受腐蚀而变大，防砂有效期短；绕丝筛管虽然增大了流通面积，但其制作工艺复杂，施工作业难度大，生产成本高，而且也有堵塞现象发生，同样不适用于细砂地层和高压地层。

为了克服上述防砂筛管的缺陷，本发明人发明出了一系列耐用、自洁、成本低的防砂筛管，比如申请号为200520017698.4、专利名称为“一种带有外螺纹的环形蠕动防砂筛管”的实用新型专利，申请号为200620006991.5、专利名称为“一种带有护套V槽缝隙的环形微动防砂筛管”的实用新型专利以及申请号为200810071437.9、专利名称为“一种抗压抗扭高强度V槽自洁防砂筛管”的发明专利，上述专利通过在防砂筛管的管壁上嵌入或用螺纹固定带有缝隙V形的多个圆环组成的V槽过滤芯的过滤组件，使细砂可以通过富有弹性和蠕动性过滤微缝间隔随油排出，从而实现了耐用、自洁、成本低的目的，满足了不同地层包括细砂地层和高压地层的采油需要。在制作上述专利所述的防砂筛管的过程中，需要在防砂筛管的管壁上加工出过滤组件的安装槽，目前该安装槽的加工通常是由人工来完成，人工成本高、生产效率低，而且防砂筛管的重量大，在人工加工的过程中还需要转动防砂筛管以在防砂筛管的周边都加工出安装槽或移动防砂筛管以在防砂筛管上加工出多个沿长度方向直线排列的安装槽，非常费时费力，不能满足企业低成本、高效率的生产需求，也不符合企业大规模、自动化生产的发展需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可自动在防砂筛管的管壁上加工出多个呈环形排列的安装槽的铣槽方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种在防砂筛管上加工出多个环形排列槽的铣槽方法，包括以下步骤：

步骤1、提供一种防砂筛管自动铣槽机，所述防砂筛管自动铣槽机包括控制机构、旋转进给机构、支承机构、夹持机构和铣槽机构；

所述控制机构包括数控主机，用于控制包括旋转进给机构和铣槽机构在内的整个自动铣槽机的工作状态；

所述旋转进给机构用于驱动防砂筛管转动和向铣槽机构的方向移动，包括立卧旋转台，所述立卧旋转台包括工作台、安装在工作台上的滑座、安装在滑座上的转盘、第一电机和第二电机，所述工作台上设有滑轨和螺杆，所述滑轨和螺杆向铣槽机构方向直线延伸，所述滑座的底部设有滑轮和螺槽，所述滑轮与滑轨相配合，所述螺槽与螺杆相啮合，所述转盘包括用于安装防砂筛管的中心轴孔，所述中心轴孔与滑轨相平行，所述第一电机驱动所述螺杆转动而带动所述滑座沿滑轨直线滑动，所述第二电机驱动所述转盘转动而带动所述防砂筛管转动，所述中心轴孔的孔径可调以适应不同直径大小的防砂筛管，所述中心轴孔的边缘设有棘爪；

所述支承机构用于支承防砂筛管，包括一个以上的支承座，所述支承座上设有万向轮，所述万向轮设置在防砂筛管的两边；

所述夹持机构用于夹持防砂筛管，包括液压控制系统和一个以上的液压夹具，所述液压夹具包括液压缸、与液压缸的活塞杆相连接的第一夹持块和固定设置在第一夹持块对面的第二夹持块，所述液压缸驱动所述第一夹持块向第二夹持块运动以夹持固定住所述防砂筛管，所述液压控制系统用于控制所述液压缸的工作状态；

所述铣槽机构用于在防砂筛管的管壁上铣槽，包括一个铣头，所述铣头包括底座、驱动电机、动力主轴和铣刀，所述驱动电机可滑动地设置在所述底座上，所述驱动电机的输出轴与动力主轴同轴连接，所述铣刀安装在所述动力主轴上；

步骤2、将防砂筛管的一端安装到立卧旋转台的转盘的中心轴孔上，另一端放置在支承机构的支承座的万向轮上；

步骤3、开启数控主机，通过数控主机启动第一电机和第二电机，使防砂筛管的管壁上需要铣槽的位置调整到对应于铣槽机构的铣刀所在的位置并朝上；

步骤4、关闭第一电机和第二电机，启动液压控制系统，使液压夹具的第一夹持块向第二夹持块运动以夹持固定住防砂筛管；

步骤5、铣槽机构的驱动电机在底座上向防砂筛管滑动使铣刀正对于防砂筛管的管壁上需要铣槽的位置上方，启动驱动电机使铣刀边高速转动边缓慢下降，直至在防砂筛管的管壁上加工出槽；

步骤6、铣刀升起回位，第一夹持块向背离第二夹持块的方向运动而松开防砂筛管，第二电机驱动所述转盘转动一定的角度而带动所述防砂筛管转动一定的角度，然后第一夹持块向第二夹持块运动夹持固定住防砂筛管，铣刀边高速转动边缓慢下降，直至在防砂筛管的管壁上加工出槽；

步骤7、重复步骤6，直至在防砂筛管的管壁上加工出环形排列的多个槽。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：实现了对防砂筛管的管壁自动铣槽的目的，可自动在防砂筛管的管壁上加工出多个呈环形排列的安装槽，大大降低了生产成本和劳动强度，提高了生产效率，很好地满足了企业低成本、高效率的生产需求，也为企业的大规模、自动化生产提供了良好的技术支持。

附图说明

图1所示为本发明实施例的防砂筛管自动铣槽机的整体结构示意图。

图2所示为图1的A-A视图。

图3所示为本发明实施例的立卧旋转台的俯视图。

图4所示为本发明实施例的立卧旋转台的正视图。

标号说明：

1、控制机构；2、旋转进给机构；3、支承机构；

4、铣槽机构；5、夹持机构；

10、数控主机；11、数控分机；20、立卧旋转台；

30、万向轮；40、铣头；50、液压控制系统；

51、液压夹具；

201、工作台；2010、滑轨；2011、螺杆；

202、滑座；2020、滑轮；

203、转盘；2030、中心轴孔；

204、第一电机；205、第二电机；

400、底座；401、驱动电机；402、动力主轴；

403、铣刀；

510、液压缸；5100、活塞杆；

511、第一夹持块；512、第二夹持块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图4所示，本实施方式的防砂筛管自动铣槽机，包括控制机构1、旋转进给机构2、支承机构3和铣槽机构4。

所述控制机构1用于控制包括旋转进给机构2和铣槽机构4在内的整个自动铣槽机的工作状态。在本实施例中，所述控制机构1包括数控主机10，所述数控主机10通过与自动铣槽机上设置的各个电控运动机构(如旋转进给机构2和铣槽机构4)直接或间接电连接，以实现对整个自动铣槽机的工作状态的控制。可以理解，采用数控主机的方式实现了集中操作和管理，更方便人员操作和减轻劳动强度，但除了数控主机，其他任何已知的控制机构，只要能够实现对整个自动铣槽机的工作状态进行控制，均可以在本发明中采用。

所述旋转进给机构2用于驱动防砂筛管转动和向铣槽机构4的方向移动。在本实施例中，所述旋转进给机构2包括立卧旋转台20，所述立卧旋转台包括工作台201、安装在工作台201上的滑座202、安装在滑座202上的转盘203、第一电机204和第二电机205，所述工作台201上设有滑轨2010和螺杆2011，所述滑轨2010和螺杆2011向铣槽机构4方向直线延伸，所述滑座202的底部设有滑轮2020和螺槽，所述滑轮2020与滑轨2010相配合，所述螺槽与螺杆2010相啮合，所述转盘203包括用于安装防砂筛管的中心轴孔2030，所述中心轴孔2030的孔径可调以适应不同直径大小的防砂筛管，所述中心轴孔2030的边缘设有棘爪，以牢固的固定住防砂筛管，所述中心轴孔2030与滑轨2010相平行，所述第一电机204驱动所述螺杆2011转动而带动所述滑座202沿滑轨2010直线滑动，所述第二电机205驱动所述转盘203转动而带动所述防砂筛管转动，所述第一电机204和第二电机205均由控制机构1的数控主机10控制。可以理解，采用立卧旋转台的方式自动化程度高、工作状态稳定易控制、加工精度高、工作效率高，但除此之外，其他任何已知的旋转进给机构，只要能够实现驱动防砂筛管转动和向铣槽机构4的方向移动，均可以在本发明中采用。

所述支承机构3用于支承防砂筛管。在本实施例中，所述支承机构3包括一个以上的支承座，所述支承座沿防砂筛管的长度方向间隔排列，以提供铣槽过程中对防砂筛管足够的支承力，所述支承座上设有万向轮30，所述防砂筛管放置在万向轮30上，随着防砂筛管的转动或移动，万向轮30也随之滚动，从而避免了防砂筛管与支承座之间因相互摩擦而受损或使运动受阻。更好的做法是，将万向轮30分别设置在防砂筛管的两边，对防砂筛管形成一定的夹持力以避免防砂筛管从支承座上滑落或偏移，从而起到一定的定位作用。

所述铣槽机构4用于在防砂筛管的管壁上铣槽。在本实施例中，所述铣槽机构4包括一个以上的铣头40，所述铣头40沿防砂筛管的长度方向间隔排列，所述铣头40包括底座400、驱动电机401、动力主轴402和铣刀403，所述驱动电机401可滑动地设置在所述底座400上，所述驱动电机401的输出轴与动力主轴402同轴连接，所述铣刀403安装在所述动力主轴402上。在铣槽过程中，所述驱动电机401在底座400上滑动而远离防砂筛管或使铣刀403正对于防砂筛管的上方，当铣刀403正对于防砂筛管的上方时，驱动电机401则驱动所述动力主轴402转动和升降而带动铣刀403在防砂筛管的管壁上铣槽。通过更换不同形状的铣刀，可以在防砂筛管的管壁上加工出不同形状的槽。所述驱动电机401由控制机构1的数控主机10控制。进一步的，所述铣槽机构4还可以包括冷却水系统，所述冷却水系统用于向铣刀403喷射冷却水，以避免铣槽过程中产生的高温。可以理解，采用上述结构的铣槽机构，结构相对简单，设备成本低，工作稳定易维护，加工精度也较高，便于大规模推广应用，但除了上述结构外，其他任何已知的铣槽机构，只要能够实现在防砂筛管的管壁上铣槽，均可以在本发明中采用，比如机械手。

在上述实施例中，为了进一步提高加工稳定性，还包括夹持机构5，所述夹持机构5用于将防砂筛管夹持固定住，以防止防砂筛管在铣槽过程中因震动而影响加工稳定性和尺寸精度。所述夹持机构5包括液压控制系统50和一个以上的液压夹具51，所述液压夹具51沿防砂筛管的长度方向间隔排列，所述液压夹具51包括液压缸510、与液压缸510的活塞杆5100相连接的第一夹持块511和固定设置在第一夹持块511对面的第二夹持块512，所述液压缸510驱动所述第一夹持块511向第二夹持块512运动以夹持固定住所述防砂筛管，所述液压控制系统50用于控制所述液压缸510的工作状态，液压控制系统50则由控制机构1的数控主机10控制。铣槽时，液压缸510驱动所述第一夹持块511向第二夹持块512运动以夹持固定住所述防砂筛管，从而加强对防砂筛管的固定，确保铣槽机构4的加工精度；没有铣槽时，液压缸510则驱动所述第一夹持块511向背离第二夹持块512的方向运动而松开所述防砂筛管，从而不会影响防砂筛管的转动、移动、拆装等工作。进一步的，所述第一夹持块511或第二夹持块512的夹持面呈内凹的V形，V形夹角优选为90度，这样可适用于夹持不同直径大小的防砂筛管，且防砂筛管因“嵌入”V形夹持面内而得到更佳的定位和夹持效果。

在上述实施例中，为了实现精确控制和减少能耗，所述控制机构还包括一个以上的数控分机11，所述数控主机10通过数控分机11控制所述铣头40的工作状态，每个数控分机11对应控制一个或两个铣头40的工作状态。铣槽过程中，根据不同防砂筛管的长度或开槽要求，开启全部或部分的数控分机11，达到控制所有的或其中的某些铣头40工作的目的，从而达到精确控制和减少能耗的目的。

本发明的工作过程如下：

1、将防砂筛管的一端安装到立卧旋转台20的转盘的中心轴孔2030上，另一端放置在支承机构4的支承座的万向轮30上；

2、开启数控主机10，通过数控主机10启动第一电机204和第二电机205，使防砂筛管的管壁上需要铣槽的位置调整到对应于铣槽机构4的铣刀403所在的位置并朝上(当铣头40有多个并一起工作时，可同时对应多个位置)；

3、关闭第一电机204和第二电机205，启动液压控制系统50，使液压夹具51的第一夹持块511向第二夹持块512运动以夹持固定住防砂筛管；

4、铣槽机构4的驱动电机401在底座400上向防砂筛管滑动使铣刀403正对于防砂筛管的管壁上需要铣槽的位置上方，启动驱动电机401使铣刀403边高速转动边缓慢下降，直至在防砂筛管的管壁上加工出槽。

当需要在防砂筛管的管壁上加工出多个环形排列的槽时，还包括以下步骤：

5、铣刀403升起回位，第一夹持块511向背离第二夹持块512的方向运动而松开防砂筛管，第二电机205驱动所述转盘203转动一定的角度而带动所述防砂筛管转动一定的角度，然后第一夹持块511向第二夹持块512运动夹持固定住防砂筛管，铣刀403边高速转动边缓慢下降，直至在防砂筛管的管壁上加工出槽；

6、重复步骤5，直至在防砂筛管的管壁上加工出环形排列的多个槽。

当需要在防砂筛管的管壁上加工出多个沿长度方向直线排列的槽，而铣头40的数量或同时工作的数量不足以一次性加工出所有槽时，还包括以下步骤：

7、铣刀403升起回位，第一夹持块511向背离第二夹持块512的方向运动而松开防砂筛管，第一电机204驱动所述螺杆2011转动而带动所述滑座202沿滑轨2010直线滑动，使防砂筛管的其他需要铣槽的位置调整到对应于铣槽机构4的铣刀403所在的位置并朝上，然后执行上述步骤3和4；

8、重复步骤7，直至在防砂筛管的管壁上加工出多个沿长度方向直线排列的槽。

可以理解，通过对上述步骤的排列组合，可以实现更为复杂的防砂筛管的铣槽工作，这里就不再一一列举。

通过上述对本发明的详细说明可知，本发明实现了对防砂筛管的管壁自动铣槽的目的，可自动在防砂筛管的管壁上加工出多个呈环形排列的安装槽，大大降低了生产成本和劳动强度，提高了生产效率，很好地满足了企业低成本、高效率的生产需求，也为企业的大规模、自动化生产提供了良好的技术支持。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种在防砂筛管上加工出多个环形排列槽的铣槽方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、提供一种防砂筛管自动铣槽机，所述防砂筛管自动铣槽机包括控制机构、旋转进给机构、支承机构、夹持机构和铣槽机构；

所述控制机构包括数控主机，用于控制包括旋转进给机构和铣槽机构在内的整个自动铣槽机的工作状态；

所述旋转进给机构用于驱动防砂筛管转动和向铣槽机构的方向移动，包括立卧旋转台，所述立卧旋转台包括工作台、安装在工作台上的滑座、安装在滑座上的转盘、第一电机和第二电机，所述工作台上设有滑轨和螺杆，所述滑轨和螺杆向铣槽机构方向直线延伸，所述滑座的底部设有滑轮和螺槽，所述滑轮与滑轨相配合，所述螺槽与螺杆相啮合，所述转盘包括用于安装防砂筛管的中心轴孔，所述中心轴孔与滑轨相平行，所述第一电机驱动所述螺杆转动而带动所述滑座沿滑轨直线滑动，所述第二电机驱动所述转盘转动而带动所述防砂筛管转动，所述中心轴孔的孔径可调以适应不同直径大小的防砂筛管，所述中心轴孔的边缘设有棘爪；

所述支承机构用于支承防砂筛管，包括一个以上的支承座，所述支承座上设有万向轮，所述万向轮设置在防砂筛管的两边；

所述夹持机构用于夹持防砂筛管，包括液压控制系统和一个以上的液压夹具，所述液压夹具包括液压缸、与液压缸的活塞杆相连接的第一夹持块和固定设置在第一夹持块对面的第二夹持块，所述液压缸驱动所述第一夹持块向第二夹持块运动以夹持固定住所述防砂筛管，所述液压控制系统用于控制所述液压缸的工作状态；

所述铣槽机构用于在防砂筛管的管壁上铣槽，包括一个铣头，所述铣头包括底座、驱动电机、动力主轴和铣刀，所述驱动电机可滑动地设置在所述底座上，所述驱动电机的输出轴与动力主轴同轴连接，所述铣刀安装在所述动力主轴上；

步骤2、将防砂筛管的一端安装到立卧旋转台的转盘的中心轴孔上，另一端放置在支承机构的支承座的万向轮上；

步骤3、开启数控主机，通过数控主机启动第一电机和第二电机，使防砂筛管的管壁上需要铣槽的位置调整到对应于铣槽机构的铣刀所在的位置并朝上；

步骤4、关闭第一电机和第二电机，启动液压控制系统，使液压夹具的第一夹持块向第二夹持块运动以夹持固定住防砂筛管；

步骤5、铣槽机构的驱动电机在底座上向防砂筛管滑动使铣刀正对于防砂筛管的管壁上需要铣槽的位置上方，启动驱动电机使铣刀边高速转动边缓慢下降，直至在防砂筛管的管壁上加工出槽；

步骤6、铣刀升起回位，第一夹持块向背离第二夹持块的方向运动而松开防砂筛管，第二电机驱动所述转盘转动一定的角度而带动所述防砂筛管转动一定的角度，然后第一夹持块向第二夹持块运动夹持固定住防砂筛管，铣刀边高速转动边缓慢下降，直至在防砂筛管的管壁上加工出槽；

步骤7、重复步骤6，直至在防砂筛管的管壁上加工出环形排列的多个槽。