CN111266675A - 一种楔形螺纹油套管接头的加工方法 - Google Patents

一种楔形螺纹油套管接头的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种楔形螺纹油套管接头的加工方法，包括采用槽型螺纹刀进行粗加工和采用楔形螺纹疏刀进行精加工，采用槽型螺纹刀进行粗加工时，选用与成品楔形螺纹齿形匹配的槽型螺纹刀，按照预先设定的车削量循环进行，每刀吃刀量根据槽型螺纹刀齿高和循环次数倒推计算确定；槽型螺纹刀粗加工完成后，预留楔形螺纹精加工余量，并在粗加工的基础上，采用参数测量工具定量控制；经过参数测量后，使用楔形螺纹疏刀进行楔形螺纹精加工。本发明在精加工前插入参数控制步奏，有效地对楔形螺纹油套管接头的螺纹参数进行控制；楔形螺纹疏刀每个齿形状渐变，首齿为槽型或小角度楔形，末齿齿形与楔形螺纹齿完全一致，可一刀成型，也可多次循环精车。

Description

一种楔形螺纹油套管接头的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种油套管接头的加工方法，具体涉及一种楔形螺纹油套管接头的加工方法。
背景技术：
油井管行业中的油套管主要是通过螺纹接头连接起来，形成油套管柱，长度达到数千米，其中，油套管接头是整个管柱最薄弱的环节。因此，接头性能直接决定了石油套管产品乃至整个管柱的性能。楔形螺纹不仅可以增加油套管接头的连接强度和齿形密封性能，也提高了油套管接头的防脱扣能力。
随着机加工业的不断发展，螺纹连接性能需求不断升高，螺纹结构日趋复杂，精密程度也逐级升高。常用螺纹结构车丝工艺已很成熟，螺纹精度也很高。但进行楔形螺纹油套管接头加工过程时，由于楔形结构特殊性，很难进行循环车丝，且会出现的齿形过切、螺纹表面不连续、刀具因受力不均打刀等加工缺陷。此外，在楔形螺纹油套管接头加工中很难穿插参数测量步奏来控制螺纹加工精度，造成楔形螺纹油套管接头的加工废品率居高不下，制约批量生产效率提升和生产成本降低。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种楔形螺纹油套管接头的加工方法，不仅可以实现对楔形螺纹循环车丝，而且可以在加工中穿插参数测量环节来控制螺纹加工精度，提高加工合格率，提升生产效率及产品质量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种楔形螺纹油套管接头的加工方法，包括采用槽型螺纹刀进行粗加工和采用楔形螺纹疏刀进行精加工，采用槽型螺纹刀进行粗加工时，选用与成品楔形螺纹齿形匹配的槽型螺纹刀，按照预先设定的车削量循环进行，每刀吃刀量根据槽型螺纹刀齿高和循环次数倒推计算确定；槽型螺纹刀粗加工完成后，预留楔形螺纹精加工余量，首次调试过程中，槽型螺纹刀粗加工后，采用齿高测量仪、螺距测量仪定量控制槽型螺纹参数，并进行螺纹拓片，放大20～50倍后与槽型螺纹图纸比对，均符合要求后才能进行楔形螺纹精加工；使用楔形螺纹疏刀进行楔形螺纹精加工，精加工完成后进行最终的螺纹参数检测，如不符合螺纹要求，根据偏差量使用刀补补偿，重新加工，直至调试出合格的楔形螺纹。
进一步，楔形螺纹疏刀含有2～5个齿，每个齿形状渐变，首齿为槽型或小角度楔形，末齿齿形与楔形螺纹齿完全一致。
进一步，选用与成品楔形螺纹齿形匹配的槽型螺纹刀时，槽型螺纹刀与成品楔形螺纹齿侧最小间隙和最大间隙范围为0.05～0.2mm；槽型螺纹刀齿顶与成品楔形螺纹齿底间隙范围为：0.02～0.15mm；成品楔形螺纹前端负角与后端负角范围为：0～8°。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用槽型螺纹刀进行粗加工、采用楔形螺纹疏刀进行精加工，调试过程中精加工前插入参数控制步奏，即采用齿高测量仪、螺距测量仪定量控制槽型螺纹参数，并进行螺纹拓片，放大20～50倍后与槽型螺纹图纸比对，均符合要求后进行楔形螺纹精加工，从而有效地进行楔形螺纹油套管接头的螺纹参数控制。批量加工过程中，每班穿插楔形螺纹拓片放大后与图纸比对控制成品形貌，能够及时发现螺纹问题，降低楔形螺纹油套管接头的加工废品出现概率。
2、本发明采用楔形螺纹疏刀进行精加工，由于楔形螺纹疏刀每个齿形状渐变，首齿为槽型或小角度楔形，末齿齿形与楔形螺纹齿形完全一致，因此，本发明可以一刀成型，也可多次循环精车。
附图说明：
图1为楔形螺纹油套管接头结构示意图；
图2为槽型螺纹刀与楔形螺纹配合示意图；
图3为楔形螺纹疏刀与楔形螺纹配合示意图；
图4为槽型螺纹刀与楔形螺纹配合细节示意图；
图5为槽型螺纹刀循环加工示意图；
图6为楔形螺纹疏刀与楔形螺纹配合细节示意图。
其中：1-成品楔形螺纹，2-槽型螺纹刀，3-楔形螺纹疏刀，4-首齿，5-中齿，6-末齿，d-槽型螺纹刀与成品楔形螺纹齿侧最小间隙； D-槽型螺纹刀与成品楔形螺纹齿侧最大间隙；h-槽型螺纹刀齿顶与成品楔形螺纹齿底间隙；α-成品楔形螺纹前端负角；β-成品楔形螺纹后端负角。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
本发明以Φ139.7×9.17mm，钢级P110，螺纹锥度1:16的楔形螺纹油套管接头加工为例，包括对管体和接箍进行加工，管体和接箍加工的流程相同。
以对管体加工为例，如图1、图2、图3，加工方法包括采用槽型螺纹刀2进行粗加工和采用楔形螺纹疏刀3进行精加工，(本发明管体采用3齿楔形螺纹疏刀，如图6所示的3齿楔形螺纹疏刀，分别为首齿4、中齿5和末齿6，每个齿的形状渐变，首齿4为槽形或小角度楔形，末齿齿形与楔形螺纹齿形完全一致。接箍采用2齿楔形螺纹疏刀进行螺纹加工)，具体包括以下步骤：
(1)通过预先设定一套加工程序输入数控机床，之后在加工楔形螺纹时，先选用与成品楔形螺纹1的齿形匹配的槽型螺纹刀2，如图4和图5所示，本发明槽型螺纹刀2与成品楔形螺纹1齿侧最小间隙d为0.05mm，最大间隙D为0.1mm，槽型螺纹刀齿顶与成品楔形螺纹齿底间隙h为：0.08mm；按照预先设定的车削量循环在待加工的管体上进行槽型螺纹粗加工，每刀吃刀量根据槽型螺纹刀齿高和循环次数倒推计算确定；槽型螺纹刀2粗加工完后留有足够的精加工余量，保证后续楔形螺纹疏刀3精加工。
(2)首次调试过程中，槽型螺纹刀粗加工后，穿插螺纹测量步奏，确保楔形螺纹加工有足够精车余量。测量方法是：采用齿高测量仪、螺距测量仪定量控制槽型螺纹参数，公差控制在±0.025mm以内后，进行螺纹拓片，放大50倍后与槽型螺纹50倍图纸比对，均符合公差(±0.025mm)要求后进行楔形螺纹精加工，楔形螺纹精加工一刀成型，精加工完成后进行最终的螺纹参数检测，如不符合螺纹要求，根据偏差量使用刀补补偿，重新加工，直至调试出合格的楔形螺纹。
调试过程中每一步均打开加工仓，调试完成后，连续进行螺纹粗加工和精加工，不中断，如成品的楔形螺纹参数出现偏差，按照上述调试方法重新调试。
本发明对接箍螺纹加工时，接箍槽型螺纹刀与成品楔形螺纹齿侧最小间隙d为0.05mm，最大间隙D为0.1mm；槽型螺纹刀齿顶与成品楔形螺纹齿底间隙h为0.08mm。
管体和接箍加工过程中不得重新装夹或移动，螺纹粗加工和精加工前均使用主轴分度，转速和进给恒定，以确保粗/精螺纹轨迹重合。
螺纹加工部分程序如下：
管体楔形螺纹加工：
(---槽型螺纹粗加工---)
N112 G00 X＝XD1+500.Z＝ZLL1+20.TG＝12 OG＝1 M19
NT04 S＝SS3 M03 M63 M08
N000 G00 X＝XD1+5.
N000 Z＝ZLL1
N140 G33 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-0.35Z＝ZLL1-ZLL3 I＝ZLL3*AA3/2 F＝5.08M33
N141 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-0.7
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-0.95
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-1.2
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-1.4
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-1.6
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-1.8
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-2.0
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-2.2
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-2.4
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-2.6
N000 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH1]-2*HH1
N115 G00 Z10.
N116 M05 M09
N117 G00 X1000.
N118 Z100.
N000 M01
(---楔形螺纹精加工---)
N121 G00 X＝XD1+500.Z＝ZLL1+20.TG＝12 OG＝1 M19
NT04 S＝SS3 M03 M63 M08
N000 G00 X＝XD1+5.
N000 Z＝ZLL1
N140 G33 X＝[XD3-ZLL2*AA3+HH2]-2*HH2 Z＝ZLL1-ZLL3 I＝ZLL3*AA3/2 F＝5.08 M33
N115 G00 Z10.
N116 M05 M09
N117 G00 X1000.
N118 Z100.
N000 M01
接箍楔形螺纹加工：
(---槽型螺纹粗加工---)
N137 G00 X＝XD1+500.Z＝ZL1+20.TG＝11 OG＝1 M19(M19主轴分度，注意换刀时的刀杆干涉和加工开始时的干涉)
NT11 S＝SS3 M03 M63 M08
N000 G00 X＝XD2
N000 Z＝ZL1+2*PP1
N000 G88 NTA11 D0.315 U0.1 H＝2*HH1 B＝13.M33 M74(槽型螺纹循环加工)
NTA11 G81
N000 G00 X＝XD4+[ZL4+PP1]*AA3+HH1 Z＝ZL1+PP1
N000 G34 X＝[XD4-2*HH1+[ZL4+PP1]*AA3]+2*HH1 Z＝ZL1-ZL2 F＝5.08
N000 X＝XD6-4
Z＝ZL1-ZL2+[XD4+[ZL4+PP1]*AA3+HH1-[ZL2+PP1]*AA3-XD6]/2*TAN(45°)+2*TAN[45°]
F＝5.08
N000 G00 X＝XD2
N000 Z＝ZL1+2*PP1
N000 G80
N000 G00 Z15.
N000 M05 M09
N000 G00 X1000.
N000 Z100.
N000 M01
(---楔形螺纹精加工---)
N138 G00 X＝XD1+500.Z＝ZL1+20.TG＝10 OG＝1 M19(M19主轴分度，注意换刀时的刀杆干涉和加工开始时的干涉)
NT11 S＝SS3 M03 M63 M08
N000 G00 X＝XD2
N000 Z＝ZL1+2*PP1
N000 G00 X＝XD4+[ZL4+PP1]*AA3+HH2 Z＝ZL1+PP1
N000 G33 X＝[XD4-2*HH2+[ZL4+PP1]*AA3]+2*HH2 Z＝ZL1-ZL2 I＝-[ZL2+PP1]*AA3/2F＝5.08L＝5.08 M34 M23(楔形螺纹精加工)
N000 M22
N000 G00 Z20.
N000 M05 M09
N000 G00 X1000
N000 Z＝100
N000 M01 。

Claims (3)

1.一种楔形螺纹油套管接头的加工方法，其特征在于：包括采用槽型螺纹刀进行粗加工和采用楔形螺纹疏刀进行精加工，采用槽型螺纹刀进行粗加工时，选用与成品楔形螺纹齿形匹配的槽型螺纹刀，按照预先设定的车削量循环进行，每刀吃刀量根据槽型螺纹刀齿高和循环次数倒推计算确定；槽型螺纹刀粗加工完成后，预留楔形螺纹精加工余量，首次调试过程中，槽型螺纹刀粗加工后，采用齿高测量仪、螺距测量仪定量控制槽型螺纹参数，并进行螺纹拓片，放大20～50倍后与槽型螺纹图纸比对，均符合要求后才能进行楔形螺纹精加工；使用楔形螺纹疏刀进行楔形螺纹精加工，精加工完成后进行最终的螺纹参数检测，如不符合螺纹要求，根据偏差量使用刀补补偿，重新加工，直至调试出合格的楔形螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种楔形螺纹油套管接头的加工方法，其特征在于：楔形螺纹疏刀含有2～5个齿，每个齿形状渐变，首齿为槽型或小角度楔形，末齿齿形与楔形螺纹齿形完全一致。
3.根据权利要求1所述的一种楔形螺纹油套管接头的加工方法，其特征在于：选用与成品楔形螺纹齿形匹配的槽型螺纹刀时，槽型螺纹刀与成品楔形螺纹齿侧最小间隙和最大间隙范围为0.05～0.2mm；槽型螺纹刀齿顶与成品楔形螺纹齿底间隙范围为：0.02～0.15mm；成品楔形螺纹前端负角与后端负角范围为：0～8°。
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