專利名稱：無磁鉆具深孔加工自動校正架的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油鉆具加工裝置，具體為一種無磁鉆具深孔加工自動校正架。
背景技術：
在生產石油鉆具的鉆鋌的機加工過程中，鉆孔需要通過鉆進的方式在工件內加工出長度是9米到12米的深孔。根據API Spec7-1中8. 3. I. 2條款要求無磁鉆鋌內孔最大偏心度在鉆鋌端部應為2. 39mm,中心的偏心度不應超過6. 35mm。而現有的深孔鉆床廠家所配置的中心架是三點滾輪式的自定心中心架，結構比較簡單，其無法調整工件的中心，在工件加工過程中無法找正，尤其在工件鉆完孔的部分由于由剛性實心料變成空心柔性管料會造成工件在旋轉過程中變形從而產生偏差。這是目前深孔加工中遇到難題。目前采取的辦法是將機器停止后，用壁厚測試儀進行靜態測量。然后再手動調整中心架，從而極容易造成累積公差，在工件鉆孔過程中經常出現鉆偏的現象。經常造成整根鉆具報廢的情況，從而造成很大經濟損失。因此，在石油鉆具生產過程中，國內外大多企業采用工件兩頭分別鉆孔的方式解決孔徑和壁厚偏差的問題，但是極易在工件的內孔中部形成銜刀臺階，對后續的熱處理及在鉆井時入孔工具的工作造成不利影響。尤其在生產無磁類產品和超級13Cr等高耐腐蝕合金鋼，無磁類鉆具由于采用高錳，高鎳，高鉻合金材料組配，其機械加工難度極高。該產品價格昂貴，產品技術要求高。無磁材料類石油鉆具深孔加工過程中，由于此類材料的柔性強，極易彎曲，隨著工件在鉆孔過程中的重量分布的變化(工件不停的由實心變成空心的過程就是工件重量分布變化的過程)，造成工件局部發生彎曲變形從而造成深孔加工偏心的原理和動態成因。所以靠手工矯正更是難度重重。解決石油鉆具深孔加工過程中的偏心問題的自動校正和動態測量工件彎曲度變化是本技術方案的意義所在。
發明內容
本發明為了解決現有鉆鋌生產中加工機具存在的導致鉆孔容易偏差的問題，提供了一種深孔鉆進加工使用的校正架的四頂頭可通過激光采集偏差數據傳遞給伺服系統可實現自動調節。本發明是由以下技術方案實現的，一種無磁鉆具深孔加工自動校正架，結構包括床身24，其上安裝的自動校正架22 ;所述的自動校正架22包括，機底座2，旋轉套座6，旋轉套13，軸承12，頂頭5，伺服電機14，深度調節裝置，激光數據采集器23，PC數據處理控制柜21 ;床身24上設有機底座2，機底座2上設有旋轉套座6，旋轉套13兩端通過軸承12卡于旋轉套座6之間，在旋轉套13周圍按照90°差分布有四個定位孔，定位孔內設有頂頭5，定位孔外端為伺服電機14，在頂頭5后端設有深度調節裝置，伺服電機14驅動連接深度調節
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裝直。 在本發明技術方案中，采用了激光校正系統在機床兩頭加緊裝置兩側固定安裝激光發射和采集裝置，建立標準校光線，工件在加工過程中如果出現偏離校準光線的現象立即會被采集輸入到PC數據處理系統對中心架的伺服機構進行自動調整，激光采集的修正數據經PC控制裝置處理后利用伺服電機通過旋轉套和四個頂頭的配合，可以使鉆鋌工件能夠進行軸線方向的寬范圍調整。使工件在旋轉過程中始終處于動態測量狀態，根據激光檢測到的工件動態變化數據自動調整校正架各個支點從而進行有效矯正。從而保證了工件始終處于同心狀態。這樣在對鉆具深孔鉆加工過程中當同軸度出現偏差大于2毫米后，通過自動調節頂頭的深度對工件進行調整中心來消除壁厚偏差，保證了工件的加工精度和加工質量，基本上杜絕了加工工件報廢的現象，提高了加工成品率。本發明設計合理，另外深孔鉆自動校正架還可以用于加工內孔和外圓不同心的工件，增加了設備的使用功能，提高了設備的利用率。該裝置的采用完全實現了工件的單頭鉆 進，保證了工件的使用和交貨要求。據我公司統計，自從采用該裝置以來，深孔加工的一次性合格率達到99. 99%。而原先一次性合格率只有不到72%。本發明中增加了首次實現了激光多點銜接處理技術，工件在深孔加工過程中保持與機床本身和前后尾架同心度一致。并結合伺服系統進行閉環PC數據處理，實現工件在深孔加工過程中自動校正。本發明所述的技術方案，將工件安裝在床身上，然后通過激光校正系統，伺服電機，自動校正架進行控制偏離度，微調范圍降為毫米級以下，可以從一端開始打孔，實現了單頭鉆孔的工藝，徹底拋棄了傳統的兩頭鉆孔方法。同時適用不同金屬材料的深孔加工。從而更加廣泛保證工件孔徑和壁厚的高精度和高效率。單根生產工作效率提高了 47%，一次性合格率由原先的78%提高到99. 98%。降低了工人的勞動強度，提高了工作效率和安全生產。
圖I為本發明的結構示意圖 圖2為自動校正架的結構示意圖 圖3為圖2的A-A剖面圖
圖4為控制原理示意圖
圖中I-壓緊塊，2-機底座，3-軸承外擋圈，4-軸承內擋圈，5-頂頭，6-旋轉套座，7-齒輪箱體，8-小齒輪，9-帶減速器電機，10-大齒輪，11-帶軸齒輪，12-軸承，13-旋轉套，14-伺服電機，15-鑲條，16-絲母，17-軸承，18-絲桿，19-工件，20-受油器，21-PC數據處理控制柜，22-自動校正架，23-激光數據采集器，24-床身，25-鏜桿，26-床頭。
具體實施例方式如圖I所示意,一種無磁鉆具深孔加工自動校正架,結構包括床身24,其上安裝的自動校正架22 ;所述的自動校正架22包括，機底座2，旋轉套座6，旋轉套13，軸承12，頂頭5，伺服電機14，深度調節裝置，激光數據采集器23，PC數據處理控制柜21 ;床身24上設有機底座2，機底座2上設有旋轉套座6，旋轉套13兩端通過軸承12卡于旋轉套座6之間，在旋轉套13周圍按照90°差分布有四個定位孔，定位孔內設有頂頭5，定位孔外端為伺服電機14，在頂頭5后端設有深度調節裝置，伺服電機14驅動連接深度調節裝置，所述的深度調節裝置為絲桿18，絲母16。所述的四個頂頭5位于旋轉套3的同一圓面上，這樣才能使工件19受力均勻穩定。在機底座2 —側設有齒輪箱體7，齒輪箱體7內設有小齒輪8和大齒輪10，齒輪箱體7外側設有帶減速器電機9和帶軸齒輪11，其中帶減速器電機9驅動連接小齒輪8，帶軸齒輪11和大齒輪10同軸連接。帶軸齒輪11在床身24下側，通過帶軸齒輪11的轉動，驅動整個上部的調節裝置移動。在機底座2下設有鑲條15，壓緊塊1，在旋轉套座6外端設有軸承內擋圈4，軸承外擋圈3。本發明所述的機架由機座組件通過兩盤內徑是320毫米的單列圓錐滾子軸承將旋轉套固定，旋轉套的中心與深孔鉆床的主軸中心同軸，旋轉套通過四組絲桿和絲母來夾緊工件，由于四個絲桿和絲母分別是獨立安裝的，因此在夾緊工件過程中可以調整工件中心與主軸中心的同心度，如圖4所示意，當工件在加工過程中，通過激光測量裝置監測到工件徑向變化出現壁厚偏差大于2毫米時，激光測量裝置將信號傳遞給PC數據處理中心，然后發出調節信號給四個伺服電機，然后帶動四個絲桿和絲母組成的深度調節機構將工件的徑向位置調節回來，消除壁厚偏差造成工件的報廢的可能性。當加工偏心孔時，在鉆孔之前先將工件按照要求調整成偏心后再鉆孔。在鉆孔過程中，校正架將根據激光測量數據通過 伺服電機分別調整四個絲桿和絲母保證工件按照要求加工。
權利要求
1.一種無磁鉆具深孔加工自動校正架，其特征在于結構包括床身(24)，其上安裝的自動校正架(22);所述的自動校正架(22)包括機底座(2)，旋轉套座(6)，旋轉套(13)，軸承(12)，頂頭(5)，伺服電機(14)，深度調節裝置，激光數據采集器(23)，PC數據處理控制柜(21);床身(24)上設有機底座(2)，機底座(2)上設有旋轉套座(6)，旋轉套(13)兩端通過軸承(12)卡于旋轉套座(6)之間，在旋轉套(13)周圍按照90°差分布有四個定位孔，定位孔內設有頂頭(5)，定位孔外端為伺服電機(14)，在頂頭(5)后端設有深度調節裝置，伺服電機(14)驅動連接深度調節裝置。
2.根據權利要求I所述的無磁鉆具深孔加工自動校正架，其特征在于所述的深度調節裝置為絲桿(18)，絲母(16)。
3.根據權利要求I所述的無磁鉆具深孔加工自動校正架，其特征在于在機底座(2)—側設有齒輪箱體(7)，齒輪箱體(7)內設有小齒輪(8)和大齒輪(10)，齒輪箱體(7)外側設有帶減速器電機(9)和帶軸齒輪(11)，其中帶減速器電機(9)驅動連接小齒輪(8)，帶軸齒輪(11)和大齒輪(10)同軸連接。
4.根據權利要求I所述的無磁鉆具深孔加工自動校正架，其特征在于在機底座(2)下設有鑲條(15 )，壓緊塊(I)，在旋轉套座(6 )外端設有軸承內擋圈(4 )，軸承外擋圈(3 )。
5.根據權利要求I所述的無磁鉆具深孔加工自動校正架，其特征在于軸承(12)為單列圓錐滾子軸承。
全文摘要
本發明涉及一種石油鉆具加工裝置，具體為一種無磁鉆具深孔加工自動校正架。解決現有鉆鋌生產中加工機具存在的導致對工件鉆孔容易偏差的問題，結構包括床身24，其上安裝的自動校正架22；所述的自動校正架22包括，機底座2，旋轉套座6，旋轉套13，軸承12，頂頭5，伺服電機14，深度調節裝置，激光數據采集器23，PC數據處理控制柜21；床身24上設有機底座2，機底座2上設有旋轉套座6，旋轉套13兩端通過軸承12卡于旋轉套座6之間，在旋轉套13周圍按照90°差分布有四個定位孔，定位孔內設有頂頭5，定位孔外端為伺服電機14，在頂頭5后端設有深度調節裝置，伺服電機14驅動連接深度調節裝置。采用激光精確校正技術并結合伺服系統進行閉環PC數據處理，實現工件在深孔加工過程中自動校正。
文檔編號B23B41/02GK102658382SQ20121013432
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者宋堅, 宮晉軍, 宮晉文, 宮晉臣, 扎哈羅夫·謝爾蓋·尤里耶維奇 申請人:山西環界石油鉆具制造有限公司