[發(fā)明專利]無磁鉆具深孔加工自動校正架

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210134323.0
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102658382A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 宮晉文;宋堅;宮晉軍;宮晉臣;扎哈羅夫·謝爾蓋·尤里耶維奇
• 申請（專利權(quán)）人: 山西環(huán)界石油鉆具制造有限公司
• 主分類號: B23B41/02
• 分類號: B23B41/02;B23B49/00
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(shù)

在生產(chǎn)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(nèi)加工出長度是9米到12米的深孔。根據(jù)API??Spec7-1中8.3.1.2條款要求：無磁鉆鋌內(nèi)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(xiàn)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(jié)構(gòu)比較簡單，其無法調(diào)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(zhuǎn)過程中變形從而產(chǎn)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(tài)測量。然后再手動調(diào)整中心架，從而極容易造成累積公差，在工件鉆孔過程中經(jīng)常出現(xiàn)鉆偏的現(xiàn)象。經(jīng)常造成整根鉆具報廢的情況，從而造成很大經(jīng)濟損失。因此，在石油鉆具生產(chǎn)過程中，國內(nèi)外大多企業(yè)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(nèi)孔中部形成銜刀臺階，對后續(xù)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(chǎn)無磁類產(chǎn)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(chǎn)品價格昂貴，產(chǎn)品技術(shù)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(fā)生彎曲變形從而造成深孔加工偏心的原理和動態(tài)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(tài)測量工件彎曲度變化是本技術(shù)方案的意義所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鉆鋌生產(chǎn)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(shù)據(jù)傳遞給伺服系統(tǒng)可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。

本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種無磁鉆具深孔加工自動校正架，結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)套座6，旋轉(zhuǎn)套13，軸承12，頂頭5，伺服電機14，深度調(diào)節(jié)裝置，激光數(shù)據(jù)采集器23，PC數(shù)據(jù)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(zhuǎn)套座6，旋轉(zhuǎn)套13兩端通過軸承12卡于旋轉(zhuǎn)套座6之間，在旋轉(zhuǎn)套13周圍按照90°差分布有四個定位孔，定位孔內(nèi)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(diào)節(jié)裝置，伺服電機14驅(qū)動連接深度調(diào)節(jié)裝置。

在本發(fā)明技術(shù)方案中，采用了激光校正系統(tǒng)：在機床兩頭加緊裝置兩側(cè)固定安裝激光發(fā)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(xiàn)偏離校準光線的現(xiàn)象立即會被采集輸入到PC數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對中心架的伺服機構(gòu)進行自動調(diào)整，激光采集的修正數(shù)據(jù)經(jīng)PC控制裝置處理后利用伺服電機通過旋轉(zhuǎn)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(diào)整。使工件在旋轉(zhuǎn)過程中始終處于動態(tài)測量狀態(tài)，根據(jù)激光檢測到的工件動態(tài)變化數(shù)據(jù)自動調(diào)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(tài)。這樣在對鉆具深孔鉆加工過程中當同軸度出現(xiàn)偏差大于2毫米后，通過自動調(diào)節(jié)頂頭的深度對工件進行調(diào)整中心來消除壁厚偏差，保證了工件的加工精度和加工質(zhì)量，基本上杜絕了加工工件報廢的現(xiàn)象，提高了加工成品率。

本發(fā)明設計合理，另外深孔鉆自動校正架還可以用于加工內(nèi)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(xiàn)了工件的單頭鉆進，保證了工件的使用和交貨要求。據(jù)我公司統(tǒng)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(fā)明中增加了首次實現(xiàn)了激光多點銜接處理技術(shù)，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(jié)合伺服系統(tǒng)進行閉環(huán)PC數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)工件在深孔加工過程中自動校正。本發(fā)明所述的技術(shù)方案，將工件安裝在床身上，然后通過激光校正系統(tǒng)，伺服電機，自動校正架進行控制偏離度，微調(diào)范圍降為毫米級以下，可以從一端開始打孔，實現(xiàn)了單頭鉆孔的工藝，徹底拋棄了傳統(tǒng)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(chǎn)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(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖?

圖2為自動校正架的結(jié)構(gòu)示意圖