CN212476883U - 一种钻头激光熔覆再制造平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光熔覆设备领域，具体公开了一种钻头激光熔覆再制造平台，包括位于左边的连接杆、位于右边的钻头、夹持连接杆左端的三爪卡盘、夹持连接杆中部的调心支架、用于临时加热钻头的加热炉。本再制造平台能根据焊接工艺的要求实现焊前预热、焊后保温的功能，全程可采用PLC程序自动控制，也可以根据不同工艺要求自动切换工艺程序，可以监控记录工作状态和工艺参数，安全节能，全程无需人工干预，自动化程度高。

Description

一种钻头激光熔覆再制造平台

技术领域

本实用新型涉及激光熔覆设备领域，特别涉及一种钻头激光熔覆再制造平台。

背景技术

激光熔覆再制造技术是一种绿色制造技术。激光熔覆作为一种高能量密度的加工手段，具有热影响区域小、残余应力小、修复效率高等特点。广泛应用于航天航空、机械冶金、地质勘探、船舶车辆等领域。

石油与天然气钻井钻头价值高、使用量大、容易磨损，目前使用最多的是聚晶金刚石复合片钻头（Polycrystalline Diamond Compact bit），简称PDC钻头，它是以金刚石微粉与硬质合金衬底为原料，在超高压高温条件下烧结而成的复合超硬材料，既具有金刚石的硬度与耐磨性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料。其不仅应用于石油与天然气开采，还广泛应用于金属与非金属切削刀具、木材加工刀具、耐磨工具等许多领域。

PDC钻头又分为胎体式PDC钻头和钢体式PDC钻头。胎体式PDC钻头是将金刚石复合片通过钎焊方式焊接在钻头胎体上的一种切削型钻头。胎体钻头用碳化钨粉末烧结而成，用钎焊将人造聚晶金刚石复合片焊在碳化钨胎体上，用天然金刚石保径。钢体PDC钻头是用镍、铬、钼合金机械加工成形。经过热处理后在钻头体上钻孔，将人造聚晶金刚石复合片压入(紧配合)钻头体内，用柱状碳化钨保径。

新钻头十分昂贵，一只钻头数万至数十万不等，钻头的再制造不仅减少已磨损废钻头的堆积浪费，修复后基本可以达到新钻头性能，而且成本只有新钻头的不到三分之一，可大幅度降低生产成本，符合循环经济和节能环保要求。

由于钻头的多样性，磨损表面不一定是直线或有规律的曲面，因此传统的多轴机床很难自动修复，导致目前还采用手工测量手工修复，不仅速度慢、数据不准确，而且对操作人员的工艺技术、熟练程度以及专注度等要求非常高，同时激光熔覆产生的高温、激光反射或照射、粉末飞溅产生的空气粉尘污染等作业环境污染问题，都会对操作人员的身体健康造成危害。

我司研发了一套自动化修复生产线，其中涉及钻头的辅助处理方法及其设备，本文将用于钻头预处理的设备称为再制造平台。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钻头激光熔覆再制造平台，辅助处理钻头，以方便机加工、优化钻头质量。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种钻头激光熔覆再制造平台，包括：连接杆，为回转体结构，头部用于临时连接所需要加工的钻头；三爪卡盘和分度头，所述分度头支撑三爪卡盘，所述三爪卡盘用于夹持连接杆的尾部；调心支架，夹持连接杆的中部，包括第一支架和三个伸缩杆，三个所述伸缩杆围绕连接杆的周向均匀分布，三个所述伸缩杆均安装于第一支架，各个所述伸缩杆的端部可伸缩活动使各个伸缩杆的端部相对连接杆的距离可调；加热炉、导轨和炉门，所述加热炉的入口正对连接杆使连接杆能够将钻头送入加热炉，所述加热炉安装于导轨上使所述加热炉可靠近或远离连接杆，所述炉门可临时遮挡加热炉的入口；冷却系统，包括两条液体循环管，所述连接杆的内部为中空结构，两条所述液体循环管从连接杆的尾部插入然后与连接杆的内部连通；控制系统，包括电源中心、PLC控制模块、显示模块和输入模块；第二支架，用于承托上述的分度头、第一支架、导轨、两条液体循环管和控制系统。

作为上述方案的改进，各个所述伸缩杆的端部均设置旋转中心平行于连接杆旋转中心的滚轮。

作为上述方案的改进，各个所述伸缩杆包括壳身和可相对壳身滑动的导杆，所述壳身连接第一支架，所述导杆的端部布置滚轮，所述壳身的侧面设置销钉孔并通过所述销钉孔安装定位销，所述定位销是否抵住导杆的侧壁实现导杆相对壳身的伸缩。

作为上述方案的改进，所述炉门为半月形，并且设置两个炉门，两个所述炉门与加热炉铰接，两个炉门靠拢后遮挡加热炉的入口的外圈部分。

作为上述方案的改进，还包括炉门电机、齿条、主齿轮和两个从齿轮，两个所述从齿轮分别固定安装在两个所述炉门的铰接处，两个所述从齿轮相互啮合，一个所述从齿轮的下方啮合所述主齿轮，所述主齿轮的下方啮合所述齿条，所述齿条的另一端啮合炉门电机。

作为上述方案的改进，所述连接杆的尾部设置密封圈，两个所述液体循环管穿过密封圈之后进入连接杆内部，一条所述液体循环管的端口位于靠近连接杆尾部的位置，一条所述液体循环管的端口位于靠近连接杆头部的位置。

作为上述方案的改进，还包括温度传感器，所述温度传感器获取连接杆、钻头和炉门的温度，将上述参数传递至PLC控制模块。

本实用新型具有如下有益效果：本方案再制造平台能根据焊接工艺的要求实现焊前预热、焊后保温的功能，全程可采用PLC程序自动控制，也可以根据不同工艺要求自动切换工艺程序，可以监控记录工作状态和工艺参数，安全节能，全程无需人工干预，自动化程度高。本方案采用移动加热炉的方式，能够轻易避开后续加工所引入设备的工作空间，不影响后续工艺的进行。

附图说明

图1是一种实施例下再制造平台整体结构图；

图2是一种实施例下三爪卡盘四周位置的结构图；

图3是一种实施例下加热炉四周位置的结构图。

附图标记说明：11、连接杆；12、钻头；20、三爪卡盘；31、第一支架；32、伸缩杆；41、加热炉；42、炉门；421、主齿轮；422、从齿轮；423、齿条；424、炉门电机；51、液体循环管；52、第二支架；60、控制系统。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参照图1至图3，本实用新型公开了钻头激光熔覆再制造平台，主要发明点在于有机组合多个部件，同时适应性地优化部分结构。

如图1所示，可以看到位于左边的连接杆11、位于右边的钻头12、夹持连接杆11左端的三爪卡盘20、夹持连接杆11中部的调心支架、用于临时加热钻头12的加热炉41。三爪卡盘20由分度头驱动旋转，本实施例中为了展示连接杆11，暂时移除分度头，分度头属于现有技术，详细情况可以参照其他现有技术。

本实施例中，钻头12通过螺牙拧在连接杆11上，实现多种常用型号钻头12的连接。三爪卡盘20通过液压拉杆机构驱动，实现自动夹紧和松开。加热炉41为电磁感应加热方式，中间具有允许钻头12进入的入口。由于预热钻头12或后续保温，钻头12上的热量会传递至连接杆11，为了降低连接杆11的温度，本实施例中，将连接杆11的内部设为中空结构，两条液体循环管51从连接杆11的尾部插入然后与连接杆11的内部连通；两条液体循环管51的输出端连接制冷机组（图1和2均未示出）。如图2所示，连接杆11的尾部设置密封圈，两个液体循环管51穿过密封圈之后进入连接杆11内部，一条液体循环管51的端口位于靠近连接杆11尾部的位置，一条液体循环管51的端口位于靠近连接杆11头部的位置，如此实现液体循环带走热量。

位于最下方的是第二支架52，用于承托上述部件，第二支架52根据所承托部件的不同，适当地增加了台阶。比如为了承托分度头，第二支架52安装了一个辅助支架，本实施例中，调心支架属于非标零件且本身长度足够，所以调心支架的下端直接安装到第二支架52上。第二支架52为了承托加热炉41，在上侧先布置导轨，然后再将加热炉41安装于导轨上，此时加热炉41可以沿导轨移动；导轨平行于连接杆11的轴心线，使得加热炉41可以正对地靠近或远离钻头12。

第二支架52上还布置了控制系统60，所述控制系统60，包括电源中心、PLC控制模块、显示模块、输入模块和温度传感器，其中温度传感器获取连接杆11、钻头12和炉门42的温度，将上述参数传递至PLC控制模块。全程可采用PLC程序自动控制，也可以根据不同工艺要求自动切换工艺程序，可以监控记录工作状态和工艺参数，安全节能，全程无需人工干预，自动化程度高。

如图1所示，调心支架包括第一支架31和三个伸缩杆32，三个伸缩杆32围绕连接杆11的周向均匀分布，三个伸缩杆32均安装于第一支架31，伸缩杆32的端部可伸缩活动使各个伸缩杆32的端部相对连接杆11的距离可调。各个伸缩杆32包括壳身和可相对壳身滑动的导杆，所述壳身连接第一支架31，所述导杆的端部布置滚轮，所述壳身的侧面设置销钉孔并通过所述销钉孔安装定位销，所述定位销是否抵住导杆的侧壁实现导杆相对壳身的伸缩。滚轮的旋转中心平行于连接杆11，这样，在连接杆11旋转时，滚轮能够伴随连接杆11旋转。

如图3所示，炉门42为半月形，并且设置两个炉门42，两个炉门42与加热炉41铰接，两个炉门42靠拢后遮挡加热炉41的入口的外圈部分。钻头12的尺寸小于加热炉41的入口，自然地加热炉41的入口和钻头12之间的位置会溢出大量的热量，会干扰到连接杆11和调心支架，而炉门42的设计正是为了全面遮挡住加热炉41容易暴露的位置。两个炉门42靠拢后，炉门42的内侧尽量靠近钻头12，炉门42的外侧宽度大于加热炉41的入口。

本实施例中，为了驱动炉门42，方案还包括炉门电机424、齿条423、主齿轮421和两个从齿轮422，两个所述从齿轮422分别固定安装在两个所述炉门42的铰接处，两个所述从齿轮422相互啮合，一个所述从齿轮422的下方啮合所述主齿轮421，所述主齿轮421的下方啮合所述齿条423，所述齿条423的另一端啮合炉门电机424。主齿轮421、从齿轮422和齿条423均位于相同平面内，齿条423沿垂直于炉门42的方向左右移动，此时炉门42实现靠拢和分离。红外测温仪实时反馈当前工艺温度，同时根据需要调整加热炉41内部的温度。

在其他实施例中，可以采用左右推拉式方式驱动两个炉门42，即两个炉门42平移地靠拢或分离，此时炉门42与加热炉41的正面之间通过导轨连接，而第二支架52上安装有两个电动推杆，两个电动推杆分别连接炉门42完成驱动。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于，包括：

连接杆，为回转体结构，头部用于临时连接所需要加工的钻头；

三爪卡盘和分度头，所述分度头支撑三爪卡盘，所述三爪卡盘用于夹持连接杆的尾部；

调心支架，夹持连接杆的中部，包括第一支架和三个伸缩杆，三个所述伸缩杆围绕连接杆的周向均匀分布，三个所述伸缩杆均安装于第一支架，各个所述伸缩杆的端部可伸缩活动使各个伸缩杆的端部相对连接杆的距离可调；

加热炉、导轨和炉门，所述加热炉的入口正对连接杆使连接杆能够将钻头送入加热炉，所述加热炉安装于导轨上使所述加热炉可靠近或远离连接杆，所述炉门可临时遮挡加热炉的入口；

冷却系统，包括两条液体循环管，所述连接杆的内部为中空结构，两条所述液体循环管从连接杆的尾部插入然后与连接杆的内部连通；

控制系统，包括电源中心、PLC控制模块、显示模块和输入模块；

第二支架，用于承托上述的分度头、第一支架、导轨、两条液体循环管和控制系统。

2.根据权利要求1所述的钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于：各个所述伸缩杆的端部均设置旋转中心平行于连接杆旋转中心的滚轮。

3.根据权利要求2所述的钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于：各个所述伸缩杆包括壳身和可相对壳身滑动的导杆，所述壳身连接第一支架，所述导杆的端部布置滚轮，所述壳身的侧面设置销钉孔并通过所述销钉孔安装定位销，所述定位销是否抵住导杆的侧壁实现导杆相对壳身的伸缩。

4.根据权利要求1所述的钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于：所述炉门为半月形，并且设置两个炉门，两个所述炉门与加热炉铰接，两个炉门靠拢后遮挡加热炉的入口的外圈部分。

5.根据权利要求4所述的钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于：还包括炉门电机、齿条、主齿轮和两个从齿轮，两个所述从齿轮分别固定安装在两个所述炉门的铰接处，两个所述从齿轮相互啮合，一个所述从齿轮的下方啮合所述主齿轮，所述主齿轮的下方啮合所述齿条，所述齿条的另一端啮合炉门电机。

6.根据权利要求1所述的钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于：所述连接杆的尾部设置密封圈，两个所述液体循环管穿过密封圈之后进入连接杆内部，一条所述液体循环管的端口位于靠近连接杆尾部的位置，一条所述液体循环管的端口位于靠近连接杆头部的位置。

7.根据权利要求1所述的钻头激光熔覆再制造平台，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器获取连接杆、钻头和炉门的温度，将上述参数传递至PLC控制模块。

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