專利名稱：一種數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及零件的螺紋加工，具體是一種數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法，它適用于各種零件的螺紋修復(fù)，尤其適用于油氣開采用的鉆具、油管和套管接頭等零件的螺紋修
M- O
背景技術(shù)：
鉆具在使用過程中，螺紋由于碰傷、磨損、腐蝕以及多次上卸扣的影響，易造成螺紋參數(shù)超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而影響鉆具之間的連接效果，導(dǎo)致整個鉆具在使用過程中故障頻發(fā)，為了保障整個鉆具的正常使用，需要對鉆具的螺紋部分進(jìn)行維修。鉆具的螺紋維修一般采用普通車床來完成，其對螺紋的維修過程是，采用手動方式將刀具刀尖對入螺紋的溝槽中，以完成對刀，再由絲杠帶動刀架進(jìn)給，沿原螺紋溝槽加深，從而完成螺紋修復(fù)工作。由于普通車床的固有機(jī)械誤差，以及對刀時的人工肉眼觀察， 維修后的螺紋精度難以達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品質(zhì)量不高，甚至造成鉆具的提前報廢；此外，普通車床的維修存在效率較低、操作人員勞動強(qiáng)度大等缺陷。數(shù)控車床具有加工精度、自動化程度以及生產(chǎn)效率均高等特點(diǎn)，若能采用數(shù)控車床對鉆具的螺紋進(jìn)行維修，則可明顯提高維修螺紋的質(zhì)量，延長零件使用壽命。目前，數(shù)控車床對鉆具接頭螺紋進(jìn)行維修，是將損壞螺紋切掉，重新加工新螺紋，切頭量很大，接頭維修次數(shù)少，鉆具使用壽命低，成為石油行業(yè)亟待解決的問題。若能解決用數(shù)控車床維修螺紋的對刀問題，使加工出的螺紋軌跡與待修螺紋軌跡重合，則可大幅度減小切頭量，增加鉆具接頭的螺紋維修次數(shù)，延長鉆具使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對刀精確、高效快捷、實(shí)用性強(qiáng)的數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法，以首次加工螺紋的螺紋軌跡線為基準(zhǔn)，測量出待修螺紋的螺紋軌跡線與基準(zhǔn)軌跡線的誤差，通過改變主軸編碼器零相位的脈沖相位或改變刀尖起始位置的Z坐標(biāo)調(diào)整刀尖初始位置，使加工出的螺紋軌跡與待修螺紋軌跡重合，具體步驟是
(1).在車床主軸前方任意件的與主軸相向的平面上，刻畫一條與主軸軸線垂直相交的直線段；
(2).在車床上加工一個與待修零件螺紋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一致的標(biāo)準(zhǔn)件；
(3).保持標(biāo)準(zhǔn)件裝夾狀態(tài)不變，在標(biāo)準(zhǔn)件螺紋上選取一點(diǎn)A，該點(diǎn)A在主軸軸線與刻畫線所確定的平面上；測量A點(diǎn)到刻畫線之間的距離L1,并檢測A點(diǎn)與編碼器零相位的轉(zhuǎn)角
差Δ ；
(4).卸下標(biāo)準(zhǔn)件，將待修零件裝夾在車床上，在待修零件螺紋上找出與標(biāo)準(zhǔn)件螺紋上 A點(diǎn)對應(yīng)的同名點(diǎn)Α’ ；測量Α’點(diǎn)到刻畫線之間的距離L2,并檢測Α’點(diǎn)與編碼器零相位的轉(zhuǎn)角差Δ β2；
(5).計算距離L1與L2之間的差值，得到誤差值A(chǔ)L'；
計算轉(zhuǎn)角Δ ^與八β 2之間的誤差值Δ β ’，按下式將Δ β’轉(zhuǎn)化為距離差A(yù)L'’，
Δ L" = Δ β ‘ · Τ/360,
式中，
Δ L'‘為Z軸軌跡變化量，也為刀尖起點(diǎn)變化量； Δ β'為測量標(biāo)準(zhǔn)件和待修件時主軸編碼器零相位的變化角度； T為螺紋螺距；
計算出Δ L'與AL''的代數(shù)和Δ L，求得待修零件螺紋與標(biāo)準(zhǔn)件螺紋的軌跡Z軸誤差
值；
(6).補(bǔ)償該誤差值，完成對刀。步驟(6 )中的誤差補(bǔ)償方式是
修改刀尖的起始Z坐標(biāo)值，消除誤差；或
按下式將距離誤差ΔL轉(zhuǎn)化為角度誤差Δ β，再通過延遲主軸編碼器的零相位的脈沖相位，消除該誤差，
Δ β = Δ L · 360/ Τ, 式中，
Δ L為Z軸軌跡變化的總誤差值； Δ β為主軸編碼器零相位變化的總角度變化量； T為螺紋螺距。本發(fā)明的有益效果是上述方法專門針對數(shù)控機(jī)床維修鉆具螺紋而設(shè)計，具有操作簡單、對刀精確、高效快捷、操作人員勞動強(qiáng)度輕和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，方便實(shí)現(xiàn)批量化維修加工，用其對刀維修過的鉆具螺紋質(zhì)量較高，增加了鉆具接頭維修次數(shù)，延長了鉆具的使用壽命。本發(fā)明的方法除了用作數(shù)控維修鉆具接頭螺紋外，還可以適用于一切在數(shù)控上需要將維修螺紋軌跡與原螺紋軌跡重合的其它零件的螺紋維修。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是以首次加工螺紋的螺紋軌跡線為基準(zhǔn)，測量出待修螺紋的螺紋軌跡線與基準(zhǔn)軌跡線的誤差，通過改變主軸編碼器零相位的脈沖相位或改變刀尖起始位置的Z坐標(biāo)調(diào)整刀尖初始位置，使加工出的螺紋軌跡與待修螺紋軌跡重合。本發(fā)明包括下列具體步驟
(1).對刀之前，在車床主軸前方放置一塊固定平面板，該平面板與主軸相向，在平面板上刻畫一條與主軸軸線垂直相交的直線段；前述的平面板也可以采用車床主軸前方的車床本身平面來代替，
(2).在車床上裝夾零件，找正，加工出一個與待修零件上的螺紋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一致的零件，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，以該零件為標(biāo)準(zhǔn)件；
(3).保持標(biāo)準(zhǔn)件裝夾狀態(tài)不變，在標(biāo)準(zhǔn)件螺紋上選取一點(diǎn)Α，該點(diǎn)A在主軸軸線與刻畫線所確定的平面上；測量A點(diǎn)到刻畫線之間的距離L1,并檢測A點(diǎn)與編碼器零相位的轉(zhuǎn)角
差Δ ；(4).卸下標(biāo)準(zhǔn)件，將待修零件裝夾在車床上，在待修零件螺紋上找出與標(biāo)準(zhǔn)件螺紋上 A點(diǎn)對應(yīng)的同名點(diǎn)A’ ；測量A’點(diǎn)到刻畫線之間的距離L2,并檢測A’點(diǎn)與編碼器零相位的轉(zhuǎn)角差Δ β2；
(5).計算距離L1與L2之間的差值，得到誤差值A(chǔ)L'；
計算轉(zhuǎn)角Δ ^^與厶β 2之間的誤差值Δ β’，再將Δ β’轉(zhuǎn)化為距離差A(yù)L’’，A β’ 轉(zhuǎn)化為距離差A(yù)L'，的關(guān)系式是，AL’’ = A β，· Τ/360，式中，AL'，為Z軸軌跡變化量， 也為刀尖起點(diǎn)變化量；Δ β ’為測量標(biāo)準(zhǔn)件和待修件時主軸編碼器零相位的變化角度；T為螺紋螺距；然后計算出AL'與AL’’的代數(shù)和AL，即為待修零件螺紋與標(biāo)準(zhǔn)件螺紋的軌跡Z軸誤差值，若該差值絕對值大于螺距，則應(yīng)消除差值中的整數(shù)倍螺距；
(6).通過下述任一種方式實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償， 修改刀尖的起始Z軸坐標(biāo)值，消除誤差；或
按下式將距離誤差ΔL轉(zhuǎn)化為角度誤差Δ β，再通過延遲主軸編碼器的零相位的脈沖相位，消除該誤差，
Δ β = Δ L · 360/ T， 式中，
Δ L為Z軸軌跡變化的總誤差值； Δ β為主軸編碼器零相位變化的總角度變化量； T為螺紋螺距。 上述第一種補(bǔ)償方式(即修改刀尖的起始Z軸坐標(biāo)值)相較第二種補(bǔ)償方式(即將距離誤差轉(zhuǎn)化為角度誤差，再通過延遲主軸編碼器的零相位相應(yīng)脈沖相位)而言，會改變切削螺紋的刀尖坐標(biāo)系，效率更低，因此，建議優(yōu)先選用第二種誤差補(bǔ)償方式。通過上述的誤差補(bǔ)償，即完成對刀，使刀具刀尖的螺紋軌跡與待修零件的螺紋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軌跡相重合，實(shí)現(xiàn)對待修零件螺紋的修復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法，以首次加工螺紋的螺紋軌跡線為基準(zhǔn)，測量出待修螺紋的螺紋軌跡線與基準(zhǔn)軌跡線的誤差，通過改變主軸編碼器零相位的脈沖相位或改變刀尖起始位置的Z坐標(biāo)調(diào)整刀尖初始位置，使加工出的螺紋軌跡與待修螺紋軌跡重合， 具體步驟是(1).在車床主軸前方任意件的與主軸相向的平面上，刻畫一條與主軸軸線垂直相交的直線段；(2).在車床上加工一個與待修零件螺紋的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一致的標(biāo)準(zhǔn)件；(3).保持標(biāo)準(zhǔn)件裝夾狀態(tài)不變，在標(biāo)準(zhǔn)件螺紋上選取一點(diǎn)A，該點(diǎn)A在主軸軸線與刻畫線所確定的平面上；測量A點(diǎn)到刻畫線之間的距離L1,并檢測A點(diǎn)與編碼器零相位的轉(zhuǎn)角差 Δ ；(4).卸下標(biāo)準(zhǔn)件，將待修零件裝夾在車床上，在待修零件螺紋上找出與標(biāo)準(zhǔn)件螺紋上 A點(diǎn)對應(yīng)的同名點(diǎn)Α’ ；測量Α’點(diǎn)到刻畫線之間的距離L2,并檢測Α’點(diǎn)與編碼器零相位的轉(zhuǎn)角差Δ β2；(5).計算距離L1與L2之間的差值，得到誤差值A(chǔ)L'；計算轉(zhuǎn)角Δ ^與八β 2之間的誤差值Δ β ’，按下式將Δ β’轉(zhuǎn)化為距離差A(yù)L'’，Δ L" = Δ β ‘ · Τ/360,式中，Δ L'‘為Z軸軌跡變化量，也為刀尖起點(diǎn)變化量； Δ β'為測量標(biāo)準(zhǔn)件和待修件時主軸編碼器零相位的變化角度； T為螺紋螺距；計算出Δ L'與AL''的代數(shù)和Δ L，求得待修零件螺紋與標(biāo)準(zhǔn)件螺紋的軌跡Z軸誤差值；(6).補(bǔ)償該誤差值，完成對刀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法，其特征在于，步(6)中的誤差補(bǔ)償方式是修改刀尖的起始Z坐標(biāo)值，消除誤差；或按下式將距離誤差ΔL轉(zhuǎn)化為角度誤差Δ β，再通過延遲主軸編碼器的零相位的脈沖相位，消除該誤差，Δ β = Δ L · 360/ Τ, 式中，Δ L為Z軸軌跡變化的總誤差值； Δ β為主軸編碼器零相位變化的總角度變化量； T為螺紋螺距。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控車床維修螺紋的對刀方法，以首次加工螺紋的螺紋軌跡線為基準(zhǔn)，測量出待修螺紋的螺紋軌跡線與基準(zhǔn)軌跡線的誤差，通過改變主軸編碼器零相位的脈沖相位或改變刀尖起始位置的Z坐標(biāo)調(diào)整刀尖初始位置，使加工出的螺紋軌跡與待修螺紋軌跡重合。本發(fā)明專門針對數(shù)控機(jī)床維修鉆具螺紋而設(shè)計，具有操作簡單、對刀精確、高效快捷、操作人員勞動強(qiáng)度輕和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，方便實(shí)現(xiàn)批量化維修加工，用其對刀維修過的鉆具螺紋質(zhì)量較高，增加了鉆具接頭維修次數(shù)，延長了鉆具的使用壽命。本發(fā)明的方法除了用作數(shù)控維修鉆具接頭螺紋外，還可以適用于一切在數(shù)控上需要將維修螺紋軌跡與原螺紋軌跡重合的其它零件的螺紋維修。
文檔編號B23G3/04GK102350548SQ201110297568
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉濤, 劉遵平, 葉頂鵬, 吳俞辛, 崔順賢, 廖凌, 張相國, 楊碧玉, 楊翊, 湯紅, 袁中華, 陳柏兵 申請人:中國石化集團(tuán)西南石油局管具公司