CN113500361A - 一种反转钻杆的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于矿用钻具加工工艺领域，涉及一种反转钻杆的加工工艺，提供一种加工方便、快捷、钻杆使用寿命长、安全可靠的反转钻杆，任意两只钻杆首尾连接后最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度公差≦±5°，该加工方法无需相位摩擦焊接设备、高精密数控车床，其钻杆内外螺纹相对角度控制方便、可靠性高，解决了原反转钻杆加工周期长、生产成本高、牙嵌槽干涉、旋向控制不准、质量问题频发等工艺技术缺陷，提高了反转钻杆的尺寸精度及使用寿命，可直接应用于矿用钻机卡盘及夹持器联动工作，钻孔钻进、反转工作效率极高。

Description

一种反转钻杆的加工工艺
技术领域
本发明属于矿用钻具加工工艺领域，涉及一种反转钻杆的加工工艺。
背景技术
反转钻杆是煤矿钻探设备中最重要的钻进工具之一，其质量优劣直接取决于反转钻杆的加工工艺。反转钻杆是我院近期研制的新产品，根据反转钻杆结构图可知，由于目前加工仅有连续驱动摩擦焊机焊接钻杆主体，无相位摩擦焊机加工；同时图纸技术要求反转钻杆最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度公差≦±5°，使用精度较高的数控管螺纹车床依旧不能精准控制钻杆两端螺纹紧密距及螺纹收尾位置，各组成零部件加工完成后按图总装，任意两根钻杆旋紧后，最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度公差远远超过±5°，最长齿不能正常嵌入最深齿，即不能正常实现反转功能。综合上述加工设备及现行工艺条件，不能实现反转钻杆相对角度≤±5°的设计要求，反转钻杆生产收到很大抑制。
原工艺路线有如下缺陷：(1)公、母接头的螺纹加工存在随意性，任意加工的两根钻杆不能互换，螺纹旋向不能保证，牙嵌槽方位角超差严重；(2)因不能满足设计要求，试制不合格率居高不下，生产成本偏高；(3)公、母接头螺纹啮合，两端面贴合后，牙嵌槽错位现象严重，产品质量不稳；(4)加工效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种反转钻杆的加工工艺，提供一种加工方便、快捷、钻杆使用寿命长、可靠性高的工艺方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种反转钻杆的加工工艺，具体包括以下步骤：
S1，加工组装；加工完成钻杆的各个部件后通过摩擦焊组装连接，在焊缝热处理后对钻杆主体精车处理；
S2，划线；在钳工工作平台上调整好钻杆的水平直线度，使用高度尺在钻杆主体外圆中心位置水平划线，要求钻杆主体两端中心线重合；
S3，数车外螺纹；使用数控管螺纹车床，打表找正外圆，数车钻杆主体左端面，去余量0.5mm，车外圆锥面，用锥度环规检验，控制公接头外圆锥度尺寸，车外止口，倒角1×45°，使用母扣基准工装配车公接头外螺纹，要求母扣基准工装中心线与钻杆主体外圆表面中心线重合，完成公接头外螺纹的精车；
S4，数车内螺纹；为便于夹持钻杆主体外圆，使用管螺纹车床夹持母扣外圆，打表找正外圆，先数车钻杆主体右端面，保证总长尺寸，数车内止口达尺寸，数车内圆锥面，用锥度塞规检验，内止口根部倒角45°，使用公扣基准工装配车内锥螺纹，要求公扣基准工装中心线与钻杆主体外圆表面中心线重合，完成母接头内螺纹的精车；
S5，铣花键；钻杆主体与母扣基准工装旋合，使用加工中心，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合母扣基准工装基准平面找正，一夹一顶，按图示要求分度粗、精铣花键，保证花键的尺寸精度、表面粗糙度及位置度要求；
S6，铣牙嵌槽：使用加工中心，在钻杆主体母接头端旋入公扣基准工装，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合公扣基准工装基准平面找正，钻杆主体中心线与公扣基准工装基准线对齐重合，此时夹紧钻杆母扣外圆，卸下公扣基准工装，按图示分度铣牙嵌槽，保证牙嵌槽的尺寸精度、表面粗糙度、位置度要求；
S7，后处理；铣牙嵌槽后保证了最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度公差≦±5°，并对钻杆后续进行精细化处理，从而完成反转钻杆的加工。
可选的，S3步骤中，精车螺纹时为了控制螺纹的收尾位置，需使用母扣基准工装配作，使母扣基准工装的基准线与钻杆主体外圆表面基准线重合。
可选的，S3步骤中，采用数控管螺纹车床，加工效率及精度较高，车公接头外螺纹采用60°螺纹成形刀片加工外螺纹，并用锥度环规、母扣基准工装检测其锥度、螺距、牙形角及螺纹方位角，保证产品质量。
可选的，S4步骤中，用锥度塞规检验，要求所加工的内螺纹与公扣基准工装旋合后工装基准线与钻杆主体外圆表面基准线重合，保证锥度尺寸在塞规台阶尺寸控制范围内，且接触斑点≥90％以上为合格。
可选的，S4步骤中，采用公接头基准工装检验要求所加工的内螺纹与公扣基准工装旋合后工装基准线与钻杆主体外圆表面中心线重合，以此保证任意两只钻杆旋合后基准线重合，实现了互换。
可选的，S5步骤中，钻杆主体与母扣基准工装旋合，使用加工中心，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合母扣基准工装基准平面找正，一夹一顶，按图示要求分度粗、精铣花键，保证花键的尺寸精度、表面粗糙度及位置度要求；
可选的，S6步骤中，使用加工中心，在钻杆主体母接头端旋入公扣基准工装，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合公扣基准工装基准平面找正，钻杆主体中心线与公扣基准工装基准线对齐重合，此时夹紧钻杆母扣外圆，卸下公扣基准工装，按图示分度铣牙嵌槽，保证牙嵌槽的尺寸精度、表面粗糙度、位置度要求。
本发明的有益效果在于：本发明一种反转钻杆及其加工工艺，反转钻杆强度高、车削的螺纹螺距误差小、螺纹表面粗糙度高、牙嵌槽方位角误差小，避免了相位摩擦焊接及普通管螺纹车床加工的各种弊端及质量问题，适应性增强，简化了加工工艺，降低了新购设备或委外加工的高额成本，保证了钻杆接头螺纹的连接强度及牙嵌槽的嵌合度，提高了反转钻杆使用性能，按照本工艺加工的反转钻杆，产品质量好、寿命长、安全可靠。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明一种反转钻杆的剖视图；
图2为本发明一种反转钻杆的主视图；
图3为本发明反转钻杆加工工艺的流程图；
图4为本发明公扣基准工装结构示意图；
图5为本发明母扣基准工装结构示意图。
附图标记：连接套1、连接板2、公接头3、管体4、中心推杆5、母接头6；
A1：牙嵌槽，A2：连接套牙嵌齿。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，为一种反转钻杆，采用如上述的反转钻杆加工工艺加工而成，包括管体4，设置在管体4两端的母接头6与公接头3，设置在公接头3外的连接套1与连接板2以及贯穿设置在管体4内的中心推杆5，公接头3外设置有外螺纹，母接头6内设置有与该公接头3的外螺纹匹配的内螺纹，中心推杆5滑动可移动设置在管体4内，其通过连接板2带动连接套1做轴向运动，连接套1上设置有连接套牙嵌齿，母接头6的外端开设有与该连接套牙嵌齿A2匹配的牙嵌槽A1。
其工作原理为：任意两反转钻杆旋合后，由公接头3小端推动钻杆体内的中心推杆5带动连接板2、连接套1往公接头3端作轴向水平移动，将连接套牙嵌齿A2轴向滑动与母接头6最深牙嵌槽A1配合，实现互锁功能，反转钻杆通过动力头及夹持器旋转推进即可实现反转钻杆的正反转钻进、起拔。
请参阅图3，为一种反转钻杆的加工工艺，包括以下步骤：
S1，加工组装；加工完成钻杆的各个部件后通过摩擦焊组装连接，在焊缝热处理后对钻杆主体精车处理；在本实施例中，S1工序为公知常识，为常规技术，在此不再叙述(详情参考附图3中有简要说明)；
S2，划线；在钳工工作平台上调整好钻杆的水平直线度，使用高度尺在钻杆主体外圆中心位置水平划线，要求钻杆主体两端中心线重合；
S3，数车外螺纹；使用数控管螺纹车床，打表找正外圆，数车钻杆主体左端面，去余量0.5mm，车外圆锥面，用锥度环规检验，控制公接头外圆锥度尺寸，车外止口，倒角1×45°，使用母扣基准工装配车公接头外螺纹，要求母扣基准工装中心线与钻杆主体外圆表面中心线重合，完成公接头外螺纹的精车；
采用数控管螺纹车床，加工效率及精度较高，车公接头3外螺纹采用60°螺纹成形刀片加工外螺纹，并用锥度环规、母扣基准工装检测其锥度、螺距、牙形角及螺纹方位角，保证了产品质量；
S4，数车内螺纹；为便于夹持钻杆主体外圆，使用管螺纹车床夹持母扣外圆，打表找正外圆，先数车钻杆主体右端面，保证总长尺寸，数车内止口达尺寸，数车内圆锥面，用锥度塞规检验，内止口根部倒角45°，使用公扣基准工装配车内锥螺纹，要求公扣基准工装中心线与钻杆主体外圆表面中心线重合，完成母接头内螺纹的精车；
采用数控管螺纹车床，加工效率及精度较高，车母接头6内螺纹采用60°螺纹成形刀片加工内螺纹，并用锥度塞规、公扣基准工装检测其锥度、螺距、牙形角及螺纹方位角，保证了产品质量；
S5，铣花键；钻杆主体与母扣基准工装旋合，使用加工中心，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合母扣基准工装基准平面找正，一夹一顶，按图示要求分度粗、精铣花键，保证花键的尺寸精度、表面粗糙度及位置度要求；
S6，铣牙嵌槽：使用加工中心，在钻杆主体母接头端旋入公扣基准工装，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合公扣基准工装基准平面找正，钻杆主体中心线与公扣基准工装基准线对齐重合，此时夹紧钻杆母扣外圆，卸下公扣基准工装，按图示分度铣牙嵌槽，保证牙嵌槽的尺寸精度、表面粗糙度、位置度要求；
S7，后处理；铣牙嵌槽后保证了最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度公差≦±5°，并对钻杆后续进行精细化处理，从而完成反转钻杆的加工。
在本实施例中，S7步骤中还包括铣方孔、焊接、喷漆等步骤，其均为公知常识，为常规技术，在此不再叙述(参考附图3简要步骤)。
请参阅图4～5，为公扣基准工装以及母扣基准工装。
本发明(1)中车削两端内外螺纹采用数控管螺纹车床车制螺纹，螺纹螺距平均值误差为±0.02mm，小于公差值要求，在螺纹全长内的误差也低于公差值0.1mm，紧密距易控制，精度高，螺纹表面粗糙度也达到国家标准；(2)保证了任意两反转钻杆旋合后最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度误差≤±5°，提高了产品质量；(3)采用母扣基准工装及公扣基准工装共线法，分别加工反转钻杆公接头3及母接头6，保证了钻杆主体两端螺纹收尾的一致性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，加工组装；加工完成钻杆的各个部件后通过摩擦焊组装连接，在焊缝热处理后对钻杆主体精车处理；
S2，划线；在钳工工作平台上调整好钻杆的水平直线度，使用高度尺在钻杆主体外圆中心位置水平划线，要求钻杆主体两端中心线重合；
S3，数车外螺纹；使用数控管螺纹车床，打表找正外圆，数车钻杆主体左端面，去余量0.5mm，车外圆锥面，用锥度环规检验，控制公接头外圆锥度尺寸，车外止口，倒角1×45°，使用母扣基准工装配车公接头外螺纹，要求母扣基准工装中心线与钻杆主体外圆表面中心线重合，完成公接头外螺纹的精车；
S4，数车内螺纹；为便于夹持钻杆主体外圆，使用管螺纹车床夹持母扣外圆，打表找正外圆，先数车钻杆主体右端面，保证总长尺寸，数车内止口达尺寸，数车内圆锥面，用锥度塞规检验，内止口根部倒角45°，使用公扣基准工装配车内锥螺纹，要求公扣基准工装中心线与钻杆主体外圆表面中心线重合，完成母接头内螺纹的精车；
S5，铣花键；钻杆主体与母扣基准工装旋合，使用加工中心，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合母扣基准工装基准平面找正，一夹一顶，按图示要求分度粗、精铣花键，保证花键的尺寸精度、表面粗糙度及位置度要求；
S6，铣牙嵌槽：使用加工中心，在钻杆主体母接头端旋入公扣基准工装，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合公扣基准工装基准平面找正，钻杆主体中心线与公扣基准工装基准线对齐重合，此时夹紧钻杆母扣外圆，卸下公扣基准工装，按图示分度铣牙嵌槽，保证牙嵌槽的尺寸精度、表面粗糙度、位置度要求；
S7，后处理；铣牙嵌槽后保证了最深牙嵌槽A1和最长齿A2相对角度公差≦±5°，并对钻杆后续进行精细化处理，从而完成反转钻杆的加工。
2.根据权利要求1所述的一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于：S3步骤中，精车外螺纹时为了控制螺纹的收尾位置，需使用母扣基准工装配作外螺纹，使母扣基准工装的基准线与钻杆主体外圆表面基准线重合，从而控制了钻杆主体公接头端螺纹的收尾位置。
3.根据权利要求1所述的一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于：S3步骤中，采用数控管螺纹车床，加工效率及精度较高，车公接头外螺纹采用60°螺纹成形刀片加工外螺纹，并使用锥度环规、母扣基准工装检测其锥度、螺距、牙形角及螺纹方位角，保证了产品质量。
4.根据权利要求1所述的一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于：S4步骤中，用锥度塞规检验，保证锥度尺寸在塞规台阶尺寸控制范围，且接触斑点≥90％以上锥度为合格，同时要求所加工的内螺纹与公扣基准工装旋合后，公扣基准工装基准线与钻杆主体外圆表面中心线重合。
5.根据权利要求1所述的一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于：S4步骤中，采用公接头基准工装检验要求所加工的内螺纹与公扣基准工装旋合后，公扣基准工装基准线与钻杆主体中心线重合，从而控制了钻杆主体母接头端螺纹的收尾位置，以此保证任意两只钻杆旋合后基准线完全重合，实现了钻杆的互换性。
6.根据权利要求1所述的一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于：S5步骤中，钻杆主体与母扣基准工装旋合，使用加工中心，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合母扣基准工装基准平面找正，一夹一顶，按图示要求分度粗、精铣花键，保证花键的尺寸精度、表面粗糙度及位置度要求。
7.根据权利要求1所述的一种反转钻杆的加工工艺，其特征在于：S6步骤中，使用加工中心，在钻杆主体母接头端旋入公扣基准工装，根据钻杆主体外圆表面基准线及结合公扣基准工装基准平面找正，钻杆主体中心线与公扣基准工装基准线对齐重合，此时夹紧钻杆母扣外圆，卸下公扣基准工装，按图示分度铣牙嵌槽，保证牙嵌槽的尺寸精度、表面粗糙度、位置度要求。
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