CN220240570U - 一种螺纹维修定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够装配至长轴工件的螺纹维修定位装置，该定位装置包括与长轴工件的多段式台阶内孔相配合的沿定位装置的轴向方向设置的螺纹段和承接段，螺纹段外壁设置有与长轴工件的内螺纹啮合的外螺纹，台肩以其中心点与螺纹段的外螺纹线终点沿定位装置的轴向方向共线的方式设置在承接段的端部。当定位装置与长轴工件装配完成时，定位装置的螺纹段的外螺纹线终点与长轴工件的内螺纹线起点重合，台肩的中心点沿定位装置的轴线方向与长轴工件的内螺纹线起点共线。为避免批量工件进行内螺纹维修时需频繁装卸内窥镜和频繁调整数控程序，本申请提供了一种方便快速进行找正和定位操作的定位装置，能够简化操作流程，提高维修效率。

Description

一种螺纹维修定位装置

技术领域

本发明涉及工装领域，尤其涉及一种螺纹维修定位装置。

背景技术

随着机械制造行业的迅速发展，工件的加工精度和加工复杂度的要求越来越高。目前，带有深孔内螺纹的长轴型工件已被应用到多个领域的装备器件，如石油采掘的钻铤。在生产这类带有深孔内螺纹的长轴型工件时，由于对于同一批次的工件是在数控机床的相同程序下进行加工的，因此同一批次的工件具有相同的加工结果。为保证内螺纹的加工结果符合预设，需要在加工完成后对同批次的长轴工件进行逐个质检，若后续质检时发现内螺纹加工不合规，例如紧密距未达标时，则需要对整批工件逐个进行内螺纹维修工作。

在对同一批次的长轴工件进行内螺纹维修的时候，数控车床需要首先确认进刀初始深度然后以内螺纹线起点为起刀点。然而，在装夹长轴工件时，长轴工件的装夹结果是随机的，操作人员无法根据长轴工件的外观判断位于其深孔内某段的内螺纹的起点的位置，进而导致操作人员需要在对长轴工件的两端找平对正后，还需要在刀具顶端绑定内窥镜并控制刀具深入长轴工件的内孔中寻找内螺纹线起点。当内窥镜发现内螺纹线起点时，操作人员记录此时的进刀深度和进刀方向，再将刀具退出，卸下内窥镜后以记录的进刀深度和进刀方向再次进刀切削，每一件长轴工件都需要经历此番操作。这一系列繁杂多余的操作使得检测效率大大降低，尤其是对于大批量需维修内螺纹的工件，每件都需要重复进行该对正和定位操作，严重影响维修效率，耽误生产进程。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种螺纹维修定位装置，以优化实际对同批次的长轴工件进行批量内螺纹维修时的繁琐的找正和定位操作，从而保障维修结果、提高维修效率。

优选地，本申请提供一种能够装配至具有多段式台阶内孔的长轴工件的螺纹维修定位装置，其中，长轴工件优选为具有沿第一方向延伸的阶梯型内孔，阶梯型内孔靠近第二端的部分被配置为沿第一方向分同轴布置的第一孔段、第二孔段和内螺纹孔段的三段式结构。

优选地，该定位装置包括适应于长轴工件的多段式台阶内孔的沿定位装置轴向方向设置同轴设置的螺纹段和承接段。进一步地，螺纹段外壁设置有与长轴工件的内螺纹啮合的外螺纹，承接段背离螺纹段的端部设置有台肩，其中，台肩的中心点同螺纹段的外螺纹线终点沿定位装置的轴向方向共线。

优选地，台肩由承接段沿水平方向部分地切削形成的具有搭载平面的平台。在实际操作时，将第一水平尺设置于卡盘卡爪的水平表面上以表示长轴工件的第一端的水平度，将第二水平尺设置于台肩上以表示长轴工件的第二端的水平度。第一水平尺和第二水平尺的读数相即可表明长轴工件的两端处于同一水平高度上。

优选地，定位装置与长轴工件装配完成时，定位装置的螺纹段的外螺纹线终点与长轴工件的内螺纹线起点重合；台肩的中心点沿定位装置的轴线方向与长轴工件的内螺纹线起点共线，以使得操作人员能够通过台肩的中心点获知长轴工件的内螺纹线起点的位置，省去了逐个利用内窥镜深入长轴工件中寻找内螺纹线起点这一繁琐的定位操作。需要说明的是，台肩的中心点指台肩的矩形平面的几何中心点，也即台肩的矩形平面的对角线交点。

优选地，定位装置还包括沿垂直于定位装置的轴向的方向延伸并连接螺纹段和承接段的限位段。

进一步地，限位段被构造为具有卡合段和互为镜像地形成在卡合段沿定位装置的轴向两侧的一个或多个过渡段。

优选地，一个或多个过渡段包括沿定位装置的轴向方向通过逐渐减小的直径连接于螺纹段和卡合段的至少一个二号过渡段；一个或多个过渡段包括沿定位装置的轴向方向通过逐渐增大的直径连接于卡合段和承接段的至少一个三号过渡段。

进一步优选地，二号过渡段被配置为以直径沿第二方向逐渐减小的方式连接螺纹段和卡合段，三号过渡段被配置为以直径沿逐渐减小的方式连接承接段和卡合段，以使得承接段和螺纹段之间能平滑过渡。

优选地，卡合段和二号过渡段被构造为能够与长轴工件内孔的零号过渡段至少沿定位装置轴向方向彼此卡合，从而使得定位装置于长轴工件内孔内的装配深度能得到控制，进而避免内外螺纹配合过度导致的定位装置装配过深。

优选地，承接段被构造为直径大小与长轴工件的第二孔段直径大小相匹配的柱体，以使得承接段的外壁抵接于与第二孔段，保证了定位装置与长轴工件的同轴度，进而避免了定位装置在装配和调整过程中产生多余的晃动而影响第二水平尺的测量。

优选地，承接段的端面沿定位装置的轴向背离螺纹段的端面同轴设置有柱形操作部，进一步地，操作部上设置有轴孔，通过在轴孔穿过插销，使得操作者能够对利用插销旋转操作部，进而更方便地通过控制操作部将定位装置旋转装配于长轴工件内孔中。

本实用新型的有益效果如下：

根据第一水平尺和/或第二水平尺的示数，操作人员能直观地、方便地获知工件两边的水平度，并及时调整工件的安装状态，提高了找平过程的工作效率。同时，操作人员根据水平尺示数调整工件安装状态至两端水平度相同且均处于水平状态，能够避免维修过程中因为工件倾斜、不平等情况而产生切削误差，进而避免错误切削带来的工件受损、报废等问题的发生。

本申请在定位装置于工件的装配完成后，能够实现台肩中心点沿定位装置轴线方向与工件内螺纹的螺纹起点呈共线的位置关系，也即，能够实现从暴露在工件外的定位装置的台肩直观地展示工件内螺纹的起点位置，控制各长轴工件的内螺纹线起点位置与首件长轴工件的内螺纹线起点位置一致，进而方便操作人员利用相同的进刀方向和进刀深度对各长轴零件进行批量维修，避免了重复、多次设定刀具的数控程序。

通过应用本申请提供的定位装置，操作人员只有在维修首件长轴工件时才需要在刀具刀头装配内窥镜确认内螺纹线的起点，并将此时的进刀深度和进刀方向记录并设定于数控程序中。而对于对同批次的其余长轴工件，操作人员只需将定位装置装配在剩余长轴工件上并通过基于定位装置的第一水平尺和卡爪上的第二水平尺调整长轴工件的两端相平，再以台肩的中心点位置为基准将长轴工件调整至与首件相同的安装状态。因此，本申请的定位装置使得操作人员无需对每个长轴工件都进行内窥镜定位操作，通过设定好的数控机床的维修程序就能完成和首件长轴工件相同的维修目的，由此能够避免频繁地在刀具刀头拆卸内窥镜，简化了同批次长轴工件进行内螺纹维修时的定位操作流程，使得检测效率和维修效率都得到大幅提升。

附图说明

图1是本申请的长轴工件结构示意图；

图2是本申请的螺纹维修定位装置结构示意图；

图3是本申请的螺纹维修定位装置与长轴工件的装配示意图；

图4是本申请的螺纹维修定位装置的俯视图。

附图标记列表

100：长轴工件；200：卡盘；110：第一孔段；120：第二孔段；130：内螺纹孔段；140：零号过渡段；210：卡爪；211：第一水平尺；300：定位装置；310：承接段；311：第二水平尺；312：台肩；313：操作部；314：中心点；320：限位段；321：卡合段；322：二号过渡段；323：三号过渡段；330：螺纹段；331：一号过渡段。

具体实施方式

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”“水平的”“上”“下”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个有关的所列项目的任意的和所有的组合。

一般来说，生产车间通常采用数控机床对同一型号的长轴工件进行深孔内螺纹的批量化加工，同批次的长轴工件是在同一个数控程序下进行内螺纹加工的，也就是说，若数控程序提供的加工参数有误，同批次的长轴工件的内螺纹将会出现相同的质量偏差。此时便需要对同批次的长轴工件进行统一维修，然而现有技术不能在维修加工前对长轴工件内的内螺纹起点进行方便、快捷且精准地找正，使得在基于数控机床的维修加工过程中，操作人员需要频繁调整进刀的数控程序，进而导致维修过程效率低下。为了解决上述问题，本实用新型提出了一种螺纹维修定位装置。

为方便描述，现将待维修的长轴工件100远离加工刀具的一端定义为第一端，能容纳刀具进入深孔并对内螺纹进行维修的一端定义为第二端。沿长轴工件100轴线朝向孔内的方向定义为第一方向，也即加工刀具的进刀方向；沿长轴工件100轴线朝向第二端的方向定义为第二方向，也即加工刀具的退刀方向。

根据一种优选的实施方式，如图3所示，长轴工件100的第一端被固定于数控机床的固定装置上，具体地，固定装置设置为夹持装置。进一步地，夹持装置设置为配置有卡爪210的卡盘200，卡盘200上设置有若干用于夹持固定长轴工件100第一端的卡爪210，卡爪210的数量优选为四个，即卡盘200为四爪卡盘200，卡爪210以两两成组的形式分别以在卡盘200的水平方向和竖直方向沿卡盘200的中心对称的方式设置。优选地，每个卡爪210相对于卡盘200中心的位置和对长轴工件100第一端的施加压力的大小可分别通过机床的数控程序进行调节。机床中部设置有辅助固定装置(图中未示出)，辅助固定装置包含与机床可滑动连接的基座和设置在基座上方的高度可调的能允许长轴工件100穿过的支架(图中未示出)。在进行长轴工件100的维修之前，长轴工件100的第一端穿过辅助固定装置的支架后延伸至四爪卡盘200，并由四爪卡盘200的四个卡爪210沿水平和竖直两个方向对长轴工件100的第一端进行夹持固定，使得长轴工件100在四爪卡盘200对于其第一端的夹持固定和支架对其身部的辅助支撑固定的双重作用下能够保持平稳的设置状态。

根据一种优选的实施方式，如图1所示，长轴工件100的第二端具有沿第一方向延伸的阶梯型内孔，阶梯型内孔靠近第二端的部分被配置为沿第一方向分同轴布置的第一孔段110、第二孔段120和内螺纹孔段130的三段式结构，第二孔段120和内螺纹孔段130之间具有半径逐渐减小的零号过渡段140以使得第二孔段120和内螺纹孔段130能平滑连接。优选地，长轴工件100的第一孔段110直径最大，内螺纹孔段130的直径最小，第二孔段120的直径介于前述二者之间。

根据一种优选的实施方式，如图2所示，本申请定位装置300被构造成能与长轴工件100内孔中靠近第二端的三段式结构相配合的多段式结构。具体地，定位装置300包含沿其轴向方向同轴设置的螺纹段330和承接段310以及连接二者的限位段320。螺纹段330的形状和大小被构造为与长轴工件100内螺纹孔段130的形状大小相匹配，螺纹段330的外壁设置有能与长轴工件100内螺纹孔段130的内螺纹啮合配合的外螺纹。螺纹段330的朝向孔内的一端构造有一号过渡段331，以减少螺纹段330的顶端与内螺纹孔段130配合过程中的结构干涉，避免定位装置300在装配于长轴工件100时对其内螺纹孔段130造成损伤。

根据一种优选的实施方式，如图2所示，限位段320沿定位装置300的轴向方向被构造为具有卡合段321以及对称连接于卡合段321两侧的二号过渡段322和三号过渡段323。具体地，二号过渡段322设置在螺纹段330和限位段320之间，三号过渡段323设置在限位段320和承接段310之间，在进行基于螺纹配合的定位装置300与长轴工件100的装配时，二号过渡段322和/或三号过渡段323的存在能够减少定位装置300与长轴工件100孔内壁的结构干涉，进而避免定位装置300在装配过程对于长轴工件100孔内壁的损伤。优选地，二号过渡段322被配置为以直径沿第二方向逐渐减小的方式连接螺纹段330和卡合段321，三号过渡段323被配置为以直径沿第一方向逐渐减小的方式连接承接段310和卡合段321，以使得承接段310和螺纹段330之间能平滑过渡。

进一步地，限位段320的卡合段321和二号过渡段322被构造为能与零号过渡段140卡合的结构，使得定位装置300的螺纹段330与长轴工件100的内螺纹配合完成后能够在卡合段321拦截下不再继续深入长轴工件100的内孔中，从而使得定位装置300在装配时的装配深度能得到控制，进而避免螺纹配合过度导致的定位装置300装配过深的情况发生。

根据一种优选的实施方式，如图2所示，承接段310被构造为直径大小与长轴工件100第二孔段120的直径大小相匹配的柱体，使得定位装置300在装配过程中能与长轴工件100的内壁紧密贴合，也即定位装置300的承接段310能与长轴工件100的第二孔段120的内壁紧密贴合，避免了定位装置300在装配过程中产生多余的晃动，进而保证了定位装置300与长轴工件100的同轴度。优选地，承接段310沿定位装置300轴向背离螺纹段330的端面同轴设置有柱形操作部313，通过对操作部313沿周向施加外力，进而使得定位装置300能够旋转以进行螺纹段330和长轴工件100内螺纹孔段130的配合。优选地，操作部313上设置有轴孔，通过在轴孔穿过插销，使得操作者能够利用插销旋转操作部313，进而更方便地通过控制操作部313将定位装置300旋转装配于长轴工件100内孔中。

根据一种优选的实施方式，在使用本申请提供的定位装置300时，还需要现有的找平部件辅助配合。如图3所示，在水平方向上的一个卡爪210上配置第一水平尺211，在定位装置300的承接段310的端部配置第二水平尺311，当第一水平尺211和第二水平尺311的读数相同时，表明此时长轴工件100的第一端和第二端处于同一水平高度上。优选地，第一水平尺211和第二水平尺311均选用电子水平尺。

具体地，第一水平尺211设置在卡爪210的水平表面，使得长轴工件100的第一端的水平度能够通过第一水平尺211的示数展示；第二卡尺设置于通过沿水平方向切削承接段310的端部而形成的台肩312上，使得长轴工件100的第二端的水平度能够通过第二水平尺311的示数展示。根据第一水平尺211和/或第二水平尺311的示数，操作人员能直观地、方便地获知长轴工件100两边的水平度，并及时调整长轴工件100的安装状态，提高了找平过程的工作效率。同时，操作人员根据水平尺示数调整长轴工件100安装状态至两端水平度相同且均处于水平状态，能够避免维修过程中因为长轴工件100倾斜、不平等情况而产生切削误差，进而避免错误切削带来的长轴工件100受损、报废等问题的发生。

根据一种优选的实施方式，如图2、图3、图4所示，以台肩312的中心点314与螺纹段330的螺纹起点的连线与定位装置300的轴线位于同一平面的方式构造定位装置300的台肩312。优选地，台肩312以其中心点314能与螺纹段330的螺纹线终点沿定位装置300轴线方向共线的方式设置在承接段310的端部，也即在定位装置300装配完成时，台肩312的中心点314沿定位装置300轴线方向与长轴工件100内螺纹的螺纹起点共线。

在进行内螺纹维修的时候，数控车床需要首先确认进刀初始深度然后以内螺纹线起点为起刀点。然而，在装夹长轴工件100时，长轴工件100的装夹结果是随机的，操作人员无法根据长轴工件100的外观判断位于其深孔内某段的内螺纹的起点的位置，进而导致操作人员需要在对长轴工件100的第一端和第二端找平对正后，还需要在刀具顶端绑定内窥镜并控制刀具深入长轴工件100的内孔中寻找内螺纹线起点。当内窥镜发现内螺纹线起点时，操作人员记录此时的进刀深度和进刀方向，再将刀具退出，卸下内窥镜后再次进刀切削。这一系列繁杂多余的操作使得检测效率大大降低，尤其是对于大批量需维修内螺纹的工件，每件都需要重复进行该对正和定位操作，严重影响维修效率，耽误生产进程。

然而，本申请在定位装置300于长轴工件100的装配完成后，能够实现台肩中心点314沿定位装置300轴线方向与长轴工件100内螺纹的螺纹起点呈共线的位置关系，也即，能够从暴露在长轴工件100外的定位装置300的端部直观地展示长轴工件100内螺纹线起点位置，进而方便操作人员确认数控车床刀具的进刀方向位置。

根据一种优选的实施方式，在完成定位装置300于长轴工件100的装配后，定位装置300通过操作人员操作卡盘200使长轴工件100发生转动，转动范围为0～360°，优选为0°、90°、180°、270°、360°，其中规定定位装置300的台肩312的中心点314位于长轴工件100正左侧时的位置为其0°位置。优选地，完成转动后，根据第一水平尺211和第二水平尺311的示数调整卡盘200和辅助支撑装置以使得长轴工件100的第一端和第二端具有相同的水平高度，以使得操作人员在操作数控机床对第一个待维修长轴工件100进行加工时，能够设置数控机床的刀头以竖直向上和/或向下的方式进入长轴工件100，并在后续的维修过程中使用定位装置300对其余长轴工件100进行相同定位，保证数控车床能在同一程序下完成剩余维修工作，避免操作人员频繁地调整数控车窗的切削程序，最终由此实现了对于长轴工件100深孔内螺纹的维修效率的提升。

作为非限制性实例的说明，操作人员可按如下步骤利用本申请所提供的一种螺纹维修定位装置对大批量长轴工件100进行内螺纹维修：

首先，在维修同批次的第一个长轴工件100时，操作人员通过安装设备将长轴工件100的第一端穿过辅助固定装置的支架，并且操作四爪卡盘200的四个卡爪210对其外壁沿水平和竖直两个方向进行夹持以完成长轴工件100于机床的安装。然后，操作人员通过旋转定位装置300使其以螺纹段330与长轴工件100内螺纹孔段130啮合的方式装配于长轴工件100的内孔中。完成上述步骤后，操作人员控制机床卡盘200转动至合适角度后，再根据第一水平尺211和第二水平尺311的示数调整长轴工件100位置状态直至两端的水平度相同，这样做的目的是让操作人员通过在转动时观察台肩312的位置和水平尺的展示的水平度，将长轴工件100调整至其内螺纹起点位置所在方向可确定的状态，进而确定后续的进刀方向和刀头角度。最后，操作人员拆卸定位装置300，并在刀头上安装内窥镜，按照已经确定好的进刀方向和刀头角度操作数控车床的刀具进入长轴工件100的深孔内，再根据内窥镜返回的图像确定内螺纹起点于长轴工件100内壁的具体位置，进而确定进刀深度，在对其完成记录时也设定好了数控机床的维修程序，此时撤出刀具，取下内窥镜后根据已经设定的程序将刀具再次深入长轴工件100，以开始对其进行维修。在对同批次的其余长轴工件100进行维修时，操作人员只需将定位装置300装配在剩余长轴工件100上并通过基于定位装置300的第一水平尺211和卡爪210上的第二水平尺311调整长轴工件100的两端相平，再以台肩312的中心点314位置为基准将长轴工件100调整至与首件相同的安装状态，且无需再安装内窥镜，通过设定好的数控机床的维修程序就能完成和首件长轴工件100相同的维修目的，由此工作效率得到大幅提升。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种螺纹维修定位装置，用于装配至具有多段式台阶内孔的长轴工件(100)，其特征在于，

所述定位装置(300)包括适应于所述长轴工件(100)的多段式台阶内孔的沿所述定位装置(300)的轴向方向同轴设置的螺纹段(330)和承接段(310)，

其中，

所述螺纹段(330)外壁设置有与所述长轴工件(100)的内螺纹啮合的外螺纹，所述承接段(310)背离所述螺纹段(330)的端部设置有台肩(312)，其中，所述台肩(312)的中心点(314)同所述螺纹段(330)的外螺纹线终点沿所述定位装置(300)的轴向方向共线。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，当所述定位装置(300)与所述长轴工件(100)装配完成时，所述定位装置(300)的螺纹段(330)的外螺纹线终点与所述长轴工件(100)的内螺纹线起点重合。

3.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，当所述定位装置(300)所述长轴工件(100)装配完成时，所述台肩(312)的中心点(314)沿所述定位装置(300)的轴线方向与所述长轴工件(100)的内螺纹线起点共线。

4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置(300)还包括沿垂直于所述定位装置(300)轴向的方向延伸并连接所述螺纹段(330)和所述承接段(310)的限位段(320)。

5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，所述限位段(320)被构造为具有卡合段(321)和互为镜像地形成在所述卡合段(321)沿所述定位装置(300)的轴向两侧的一个或多个过渡段。

6.根据权利要求5所述的定位装置，其特征在于，所述一个或多个过渡段包括沿所述定位装置(300)的轴向方向通过逐渐减小的直径连接于所述螺纹段(330)和所述卡合段(321)的至少一个二号过渡段(322)。

7.根据权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述一个或多个过渡段包括沿所述定位装置(300)的轴向方向通过逐渐增大的直径连接于所述卡合段(321)和所述承接段(310)的至少一个三号过渡段(323)。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，所述卡合段(321)和所述二号过渡段(322)被构造为能够与所述长轴工件(100)内孔的零号过渡段(140)至少沿所述定位装置(300)轴向方向彼此卡合。

9.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述承接段(310)被构造为直径与所述长轴工件(100)的第二孔段(120)的直径相适应的柱体，以使得所述承接段(310)的外壁抵接于所述第二孔段(120)。

10.根据权利要求9所述的维修定位装置，其特征在于，所述承接段(310)沿所述定位装置(300)的轴向背离所述螺纹段(330)的端面同轴设置有柱形操作部(313)。