[实用新型]数控螺纹修复车床主轴上螺旋轨迹的检测调整装置

说明书

技术领域

本实用新型专利用于金属切削加工领域，涉及数控管螺纹车床对已使用过的石油钻杆、钻铤等长管子类工件两端的内、外旧螺纹进行修复车削功能中，改变车床主轴上固有刀尖切削螺旋轨迹的装置。

背景技术

在石油和地质钻井行业，钻入地下几千米深的钻头都是由几百根钻杆和钻铤，依靠其两端的螺纹一根根地旋紧，并与地面钻机相连，地面钻机通过这些钻杆、钻铤将转矩传递给钻头。这些钻杆、钻铤在完成一口井的钻井工作后，需要一根根地卸下、回收、维修，并反复周转使用。在钻杆、钻铤的维修工作中，对其两端的内外锥形接头螺纹进行车削修复加工是最重要的工作之一。每年有大量的锥形钻杆接头螺纹需要修复车削加工。

目前，人们对钻杆、钻铤两端的锥形钻杆接头螺纹的修复车削加工都是在机械式的管螺纹车床上，由工人手工操作完成的。实施手工操作机械车床修复车削锥螺纹的原因在于，手工操作可容易地先将刀尖调到螺纹的凹槽中，再在刀具相对于工件做螺旋运动过程中，将原有旧三角形螺纹的两个侧表面均匀地车去一层，将锈蚀、点蚀、胶痕、碰痕以及应力疲劳层车去，达到修复螺纹的加工要求。这种机械式修复车削锥形螺纹的优点是：螺纹的径向切削量小，依据锥形的原理就使得每次修复螺纹后钻杆的长度尺寸减少量小，钻杆的修复次数增加，钻杆的使用寿命延长。

在机械制造领域中，使用数控车床车削锥螺纹比使用机械式车床车削有着加工螺纹精度高、表面质量好、加工效率高等明显的技术优势，因此数控车床已广泛用于新螺纹的制造加工中。在目前现有的数控车床的车削螺纹功能中，只要螺纹参数和刀具安装位置等因素确定后，刀具的刀尖相对于每台车床主轴的螺旋运动轨迹都是固定的、固有的，而各台车床的这个固有螺旋轨迹却是不同的，但这个固有刀尖螺旋轨迹又是人们仅凭感观所不能得知的。正是由于刀尖螺旋轨迹的这种固有规律，对于随机装夹到车床主轴卡盘上已有螺纹的待修复旧工件，其工件螺旋线与机床主轴上的固有刀尖切削螺旋轨迹不重合，且这两个螺旋线之间的相位差呈随机规律，刀尖不能沿工件旧螺纹的凹槽加工，从而出现乱扣现象。依据目前数控车床技术水平，数控修复螺纹的做法就是将旧螺纹从齿根向外全部车掉，并重新车出新螺纹。这种技术水平下的数控修复车削锥形螺纹的不足是：螺纹的径向切削量大，车削后钻杆的长度尺寸减少量大，钻杆的修复次数减少，经济效益不佳。这就是目前数控车床不能直接应用到旧螺纹修复加工领域的唯一原因。

产生车床主轴上刀尖固有螺旋轨迹不可改变的原因在于，车床在车削螺纹过程中，刀具的纵向运动始终按工件转1圈—刀架移动1个导程的平均和瞬态规律跟随着主轴的旋转运动，数控系统的计算机在计算和控制这一功能的过程中，需要得到主轴任意时刻的位置信号。人们在车床床头箱上安装了一个旋转编码器，它的定子外壳固定安装在床头箱上，它的转子轴头与车床主轴是1：1传动比传动的，该旋转编码器叫主轴编码器。

车床主轴转1圈，主轴编码器的转子就转1圈。编码器转子每转1圈都会发出固定数量的电脉冲信号，此外在编码器转子相对于定子的某一固定位置时，还会发出一个表示“O”位置的电脉冲信号，这一“O”位置是随机且固定的。主轴上刀尖固有螺旋轨迹的相位就与这“O”位置信号的绝对位置有关。因此，数控系统在接收到这种规律信号后，所控制得到的主轴上刀尖固有螺旋轨迹的相位也就必然呈现出随机且固定的规律。

发明内容

实用新型目的：本实用新型提供一种改变数控螺纹修复车床主轴上刀尖固有螺旋轨迹的装置及方法，其目的是解决以往在工件修复螺纹车削过程中，由于固定的主轴上刀尖固有螺旋轨迹与随机安装的待修复螺纹的螺旋线不重合而产生的螺纹乱扣问题。

技术方案：本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种数控螺纹修复车床主轴上刀尖固有螺旋轨迹的调整装置，其特征在于：该装置主要包括床身、床头箱和尾台；床头箱和尾台设置在床身上，床头箱内水平安装有可做旋转运动的主轴，在床头箱的后侧设置有伺服电机驱动下外壳可转动的主轴编码器，在主轴的前端和后端上分别安装有前卡盘和后卡盘；在床身的一侧还设置有托架多组托辊；在尾台朝向床头箱的一端设置有定位锥装置，在床头箱与尾台之间还设置有用于螺纹相位电子检测定位的相位检测传感器。

尾台通过导轨可前后移动的设置在床身上，在床身上还设置有推动尾台前后移动的液压油缸。

定位锥装置为使用时将待修复工件的轴向和径向定位的结构。

定位锥装置为能套在待修复外螺纹上的定位锥套结构，该定位锥装置的内径与外螺纹待修复工件的螺纹外径相配合。