[发明专利]无磁钻具深孔加工自动校正架

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻具加工装置，具体为一种无磁钻具深孔加工自动校正架。

背景技术

在生产石油钻具的钻铤的机加工过程中，钻孔需要通过钻进的方式在工件内加工出长度是9米到12米的深孔。根据API  Spec7-1中8.3.1.2条款要求：无磁钻铤内孔最大偏心度在钻铤端部应为2.39mm，中心的偏心度不应超过6.35mm。而现有的深孔钻床厂家所配置的中心架是三点滚轮式的自定心中心架，结构比较简单，其无法调整工件的中心，在工件加工过程中无法找正，尤其在工件钻完孔的部分由于由刚性实心料变成空心柔性管料会造成工件在旋转过程中变形从而产生偏差。这是目前深孔加工中遇到难题。目前采取的办法是将机器停止后，用壁厚测试仪进行静态测量。然后再手动调整中心架，从而极容易造成累积公差，在工件钻孔过程中经常出现钻偏的现象。经常造成整根钻具报废的情况，从而造成很大经济损失。因此，在石油钻具生产过程中，国内外大多企业采用工件两头分别钻孔的方式解决孔径和壁厚偏差的问题，但是极易在工件的内孔中部形成衔刀台阶，对后续的热处理及在钻井时入孔工具的工作造成不利影响。尤其在生产无磁类产品和超级13Cr等高耐腐蚀合金钢，无磁类钻具由于采用高锰，高镍，高鉻合金材料组配，其机械加工难度极高。该产品价格昂贵，产品技术要求高。无磁材料类石油钻具深孔加工过程中，由于此类材料的柔性强，极易弯曲，随着工件在钻孔过程中的重量分布的变化（工件不停的由实心变成空心的过程就是工件重量分布变化的过程），造成工件局部发生弯曲变形从而造成深孔加工偏心的原理和动态成因。所以靠手工矫正更是难度重重。解决石油钻具深孔加工过程中的偏心问题的自动校正和动态测量工件弯曲度变化是本技术方案的意义所在。

发明内容

本发明为了解决现有钻铤生产中加工机具存在的导致钻孔容易偏差的问题，提供了一种深孔钻进加工使用的校正架的四顶头可通过激光采集偏差数据传递给伺服系统可实现自动调节。

本发明是由以下技术方案实现的，一种无磁钻具深孔加工自动校正架，结构包括床身24，其上安装的自动校正架22；所述的自动校正架22包括，机底座2，旋转套座6，旋转套13，轴承12，顶头5，伺服电机14，深度调节装置，激光数据采集器23，PC数据处理控制柜21；床身24上设有机底座2，机底座2上设有旋转套座6，旋转套13两端通过轴承12卡于旋转套座6之间，在旋转套13周围按照90°差分布有四个定位孔，定位孔内设有顶头5，定位孔外端为伺服电机14，在顶头5后端设有深度调节装置，伺服电机14驱动连接深度调节装置。

在本发明技术方案中，采用了激光校正系统：在机床两头加紧装置两侧固定安装激光发射和采集装置，建立标准校光线，工件在加工过程中如果出现偏离校准光线的现象立即会被采集输入到PC数据处理系统对中心架的伺服机构进行自动调整，激光采集的修正数据经PC控制装置处理后利用伺服电机通过旋转套和四个顶头的配合，可以使钻铤工件能够进行轴线方向的宽范围调整。使工件在旋转过程中始终处于动态测量状态，根据激光检测到的工件动态变化数据自动调整校正架各个支点从而进行有效矫正。从而保证了工件始终处于同心状态。这样在对钻具深孔钻加工过程中当同轴度出现偏差大于2毫米后，通过自动调节顶头的深度对工件进行调整中心来消除壁厚偏差，保证了工件的加工精度和加工质量，基本上杜绝了加工工件报废的现象，提高了加工成品率。

本发明设计合理，另外深孔钻自动校正架还可以用于加工内孔和外圆不同心的工件，增加了设备的使用功能，提高了设备的利用率。该装置的采用完全实现了工件的单头钻进，保证了工件的使用和交货要求。据我公司统计，自从采用该装置以来，深孔加工的一次性合格率达到99.99%。而原先一次性合格率只有不到72%。

本发明中增加了首次实现了激光多点衔接处理技术，工件在深孔加工过程中保持与机床本身和前后尾架同心度一致。并结合伺服系统进行闭环PC数据处理，实现工件在深孔加工过程中自动校正。本发明所述的技术方案，将工件安装在床身上，然后通过激光校正系统，伺服电机，自动校正架进行控制偏离度，微调范围降为毫米级以下，可以从一端开始打孔，实现了单头钻孔的工艺，彻底抛弃了传统的两头钻孔方法。同时适用不同金属材料的深孔加工。从而更加广泛保证工件孔径和壁厚的高精度和高效率。单根生产工作效率提高了47%，一次性合格率由原先的78%提高到99.98%。降低了工人的劳动强度，提高了工作效率和安全生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图 

图2为自动校正架的结构示意图