Onderzoek naar het repareren van schroefdraad van boorgereedschap op CNC-draaibanken
Jan 16, 2024
Petroleumboorgereedschappen worden tijdens het boorproces blootgesteld aan complexe krachten en zware belastingen, en de daarmee verbonden schroefdraden zijn gevoelig voor slijtage en vervorming. Als dit niet tijdig wordt gerepareerd, kan dit gemakkelijk leiden tot ongelukken met boorgereedschap, zoals losraken en lek raken. Vanwege de uitstekende trek- en torsie-eigenschappen van boorgereedschapsbuizen en hun hoge aanschafprijs worden boorgereedschapsdraden doorgaans gerepareerd in plaats van afgesneden om de levensduur van boorgereedschappen te verbeteren en kosten te besparen.
1. Algemene methoden voor draadreparatie van aardolieboorgereedschappen
Aardolieboorgereedschappen zijn over het algemeen taps toelopende schroefdraad (Figuur 1). Bij het repareren van schroefdraad ① knipt u een bepaalde lengte L van het kopvlak af op basis van de slijtage van de schroefdraad; ② Snijd de breedte L van het tredeoppervlak dienovereenkomstig af en bewerk de contour van de snijdiameter tot een conisch oppervlak dat voldoet aan de maatvereisten; ③ Verwerk de volledige draad langs het oorspronkelijke spiraaltraject om te voldoen aan de afmetingen op de tekening. Na zoveel slijtage
De draad werd hersteld tot nieuw en na inspectie werd het boorgereedschap weer in gebruik genomen.
1. Algemene methoden voor draadreparatie van aardolieboorgereedschappen
Aardolieboorgereedschappen zijn over het algemeen taps toelopende schroefdraad (Figuur 1). Bij het repareren van schroefdraad ① knipt u een bepaalde lengte L van het kopvlak af op basis van de slijtage van de schroefdraad; ② Snijd de breedte L van het tredeoppervlak dienovereenkomstig af en bewerk de contour van de snijdiameter tot een conisch oppervlak dat voldoet aan de maatvereisten; ③ Verwerk de volledige draad langs het oorspronkelijke spiraaltraject om te voldoen aan de afmetingen op de tekening. Na zoveel slijtage
De draad werd hersteld tot nieuw en na inspectie werd het boorgereedschap weer in gebruik genomen.
Figuur 1 Draadreparatie
Momenteel worden de meeste draadreparaties voor aardolieboorgereedschappen uitgevoerd met behulp van gewone pijpschroefdraaddraaibanken. Door de invloed van de werkervaring van operators en de nauwkeurigheid van draaibanken zijn de afmetingen van verschillende delen van de schroefdraad, zoals tapsheid, tandvorm en afschuining, gevoelig voor fouten; De lokale maattolerantie van sommige speciale schroefdraden ligt binnen 0,2 mm, wat moeilijk handmatig te controleren is en de bewerkingsefficiëntie beïnvloedt. Ondertussen de exploitant
Vooroverbuigen om de draaibank langdurig te bedienen kan gemakkelijk vermoeidheid van de taille veroorzaken en de lichamelijke gezondheid aantasten.
2. Het principe van het bewerken van schroefdraad op draaibanken
De rotatiebeweging van het werkstuk, aangedreven door de draaibankspindel, is de hoofdbeweging, terwijl de beweging van het gereedschap de voedingsbeweging is. De verwerking van schroefdraad op een gewone draaibank met pijpschroefdraad is afhankelijk van de krachtoverbrenging door een wisselwiel, dat de schroef laat draaien en vervolgens de grote steunplaat aandrijft om te bewegen volgens de ingestelde spoed. De axiale positie van de kleine steunplaat om de gereedschapspunt te verplaatsen wordt aangepast om de uitlijning van het gereedschap te bereiken, waardoor het draadsnijden wordt voltooid. Ze worden bereikt door puur mechanische overbrenging, en tijdens het draadbewerkingsproces kan het, als er sprake is van snijden, stroomuitval, variabele snelheid of het repareren van oude schroefdraden, relatief eenvoudig zijn om gereedschapsuitlijning en herverwerking te bereiken.
Ongeacht welk type draad de CNC-draaibank draait, de hoofdbeweging en de voedingsbeweging moeten een specifieke relatie behouden, dat wil zeggen dat ze nauwkeurig één omwenteling van het werkstuk en één spoed van de gereedschapsbeweging moeten bereiken. Het spiltoerental kan via een programma worden aangepast, maar de hoekpositie is over het algemeen oncontroleerbaar. Om de functie van het snijden van schroefdraad te bereiken, is het noodzakelijk om een foto-elektrische encoder te gebruiken en deze in een 1:1-overbrenging op de spil aan te sluiten. Wanneer de spil draait, draait de encoder synchroon en stuurt een reeks pulssignalen naar het CNC-systeem. Het CNC-systeem selecteert een specifieke hoekregelmotor om te beginnen met voeden op basis van het gedetecteerde spilrotatiesignaal, waardoor de vereiste proportionele relatie voor het draaien van schroefdraad wordt bereikt.
3. Reparatie van draad op CNC-draaibank
Voordat elke draad op de CNC-draaibank wordt ingevoerd, scant het CNC-systeem de nulpuls van de foto-elektrische encoder en begint het aan te voeren zodra deze arriveert. Anders bevindt het zich in een wachtstatus. Dit zorgt ervoor dat het spiraalvormige traject van elke voedingsdraaiing hetzelfde is, waardoor het optreden van willekeurige draadsnijden wordt voorkomen.
Bij het repareren van de oude schroefdraad van het boorgereedschap is er echter een probleem bij het uitlijnen van de startpositie van de schroefdraad met het gereedschap. Vanwege het mogelijke verschil tussen de nulpuls van de foto-elektrische encoder en de startpositie van de te repareren schroefdraad, zal het moment waarop de spil draait en het gereedschap een draaddraaiende voedingsbeweging uitvoert volgens het G92 (of G32) commando, niet samenvallen. met het spiraalvormige traject van de te repareren draad, wat resulteert in schade aan de originele draad of zelfs insnijden. Daarom is het bij het repareren van de draad noodzakelijk om deze eerst te lokaliseren en vervolgens te draaien. Bij het positioneren wordt de nulpuntpuls als referentie gebruikt en wordt de startpositie van de te repareren schroefdraad met het bijbehorende gereedschap uitgelijnd. Na het positioneren kan het gereedschap langs het spiraalvormige traject van de te repareren draad bewegen, waardoor draadreparatie wordt bereikt. Daarom is positionering de sleutel tot draadreparatie.
De methode van dit onderzoek is het markeren van de nulpuls op het oppervlak rond de klauwplaat om het startpunt van het draaddraaien te bepalen, en het gebruik van een macroprogramma om de gereedschapspositie te lokaliseren: ① Wanneer u het gereedschap uitlijnt, beweegt u eerst de klauwplaat en draait u deze naar de gemarkeerde positie. Op dit moment is de spilpositie de positie van het nulpulssignaal. Door het macroprogramma in één stap te bedienen, verplaatst u de gereedschapspunt boven een bepaalde positie van de te repareren schroefdraad; ② Kies een met de hand aangedreven pulsgenerator om de gereedschapspunt naar een spiraalvormige groef in het midden van de schroefdraad te verplaatsen, de vergroting te verminderen en de X- en Z-waarden van de gereedschapspunt nauwkeurig af te stellen. Observeer de gereedschapspunt en de spiraalgroef totdat ze samenvallen. Let op dit moment vooral op de positie van de gereedschapspunt, anders kan het gereedschapsblok gemakkelijk worden verpletterd; ③ Selecteer het programma dat in één stap moet worden uitgevoerd en lees de systeemvariabele # 5002 van de Z-aspositie-informatie van de gereedschapstip via de gemeenschappelijke variabele # 505, dat wil zeggen # 505=# 5002, om te voltooien de gereedschapsuitlijning; ④ Voer stap voor stap het macroprogramma uit om de gereedschapspunt naar een positie N spoed van de te repareren schroefdraad te verplaatsen. Op dit punt (beginnend bij X, beginnend bij Z) is dit het startpunt. Specificeer vervolgens de R-waarde via een variabele uitdrukking en gebruik de draadcyclussnij-instructie G92 om de draadbewerking te voltooien. ⑤ Tijdens het gebruik van boorgereedschap verslijt het schroefdraadprofiel soms aanzienlijk. Zelfs als het gereedschap is uitgelijnd, kan het tijdens de werking van het draadcyclussnijcommando G92 blijken dat de gereedschapspunt niet volledig is uitgelijnd met de spiraallijn van de te repareren schroefdraad (offsetgereedschap). Op dit moment kan een waarde van # 5 worden toegewezen om de Z-waarde van de gereedschapspunt fijn af te stemmen in de positieve of negatieve richting (Afbeelding 2), waardoor het doel van uitlijning met de spiraallijn van de te repareren schroefdraad wordt bereikt .
Momenteel worden de meeste draadreparaties voor aardolieboorgereedschappen uitgevoerd met behulp van gewone pijpschroefdraaddraaibanken. Door de invloed van de werkervaring van operators en de nauwkeurigheid van draaibanken zijn de afmetingen van verschillende delen van de schroefdraad, zoals tapsheid, tandvorm en afschuining, gevoelig voor fouten; De lokale maattolerantie van sommige speciale schroefdraden ligt binnen 0,2 mm, wat moeilijk handmatig te controleren is en de bewerkingsefficiëntie beïnvloedt. Ondertussen de exploitant
Vooroverbuigen om de draaibank langdurig te bedienen kan gemakkelijk vermoeidheid van de taille veroorzaken en de lichamelijke gezondheid aantasten.
2. Het principe van het bewerken van schroefdraad op draaibanken
De rotatiebeweging van het werkstuk, aangedreven door de draaibankspindel, is de hoofdbeweging, terwijl de beweging van het gereedschap de voedingsbeweging is. De verwerking van schroefdraad op een gewone draaibank met pijpschroefdraad is afhankelijk van de krachtoverbrenging door een wisselwiel, dat de schroef laat draaien en vervolgens de grote steunplaat aandrijft om te bewegen volgens de ingestelde spoed. De axiale positie van de kleine steunplaat om de gereedschapspunt te verplaatsen wordt aangepast om de uitlijning van het gereedschap te bereiken, waardoor het draadsnijden wordt voltooid. Ze worden bereikt door puur mechanische overbrenging, en tijdens het draadbewerkingsproces kan het, als er sprake is van snijden, stroomuitval, variabele snelheid of het repareren van oude schroefdraden, relatief eenvoudig zijn om gereedschapsuitlijning en herverwerking te bereiken.
Ongeacht welk type draad de CNC-draaibank draait, de hoofdbeweging en de voedingsbeweging moeten een specifieke relatie behouden, dat wil zeggen dat ze nauwkeurig één omwenteling van het werkstuk en één spoed van de gereedschapsbeweging moeten bereiken. Het spiltoerental kan via een programma worden aangepast, maar de hoekpositie is over het algemeen oncontroleerbaar. Om de functie van het snijden van schroefdraad te bereiken, is het noodzakelijk om een foto-elektrische encoder te gebruiken en deze in een 1:1-overbrenging op de spil aan te sluiten. Wanneer de spil draait, draait de encoder synchroon en stuurt een reeks pulssignalen naar het CNC-systeem. Het CNC-systeem selecteert een specifieke hoekregelmotor om te beginnen met voeden op basis van het gedetecteerde spilrotatiesignaal, waardoor de vereiste proportionele relatie voor het draaien van schroefdraad wordt bereikt.
3. Reparatie van draad op CNC-draaibank
Voordat elke draad op de CNC-draaibank wordt ingevoerd, scant het CNC-systeem de nulpuls van de foto-elektrische encoder en begint het aan te voeren zodra deze arriveert. Anders bevindt het zich in een wachtstatus. Dit zorgt ervoor dat het spiraalvormige traject van elke voedingsdraaiing hetzelfde is, waardoor het optreden van willekeurige draadsnijden wordt voorkomen.
Bij het repareren van de oude schroefdraad van het boorgereedschap is er echter een probleem bij het uitlijnen van de startpositie van de schroefdraad met het gereedschap. Vanwege het mogelijke verschil tussen de nulpuls van de foto-elektrische encoder en de startpositie van de te repareren schroefdraad, zal het moment waarop de spil draait en het gereedschap een draaddraaiende voedingsbeweging uitvoert volgens het G92 (of G32) commando, niet samenvallen. met het spiraalvormige traject van de te repareren draad, wat resulteert in schade aan de originele draad of zelfs insnijden. Daarom is het bij het repareren van de draad noodzakelijk om deze eerst te lokaliseren en vervolgens te draaien. Bij het positioneren wordt de nulpuntpuls als referentie gebruikt en wordt de startpositie van de te repareren schroefdraad met het bijbehorende gereedschap uitgelijnd. Na het positioneren kan het gereedschap langs het spiraalvormige traject van de te repareren draad bewegen, waardoor draadreparatie wordt bereikt. Daarom is positionering de sleutel tot draadreparatie.
De methode van dit onderzoek is het markeren van de nulpuls op het oppervlak rond de klauwplaat om het startpunt van het draaddraaien te bepalen, en het gebruik van een macroprogramma om de gereedschapspositie te lokaliseren: ① Wanneer u het gereedschap uitlijnt, beweegt u eerst de klauwplaat en draait u deze naar de gemarkeerde positie. Op dit moment is de spilpositie de positie van het nulpulssignaal. Door het macroprogramma in één stap te bedienen, verplaatst u de gereedschapspunt boven een bepaalde positie van de te repareren schroefdraad; ② Kies een met de hand aangedreven pulsgenerator om de gereedschapspunt naar een spiraalvormige groef in het midden van de schroefdraad te verplaatsen, de vergroting te verminderen en de X- en Z-waarden van de gereedschapspunt nauwkeurig af te stellen. Observeer de gereedschapspunt en de spiraalgroef totdat ze samenvallen. Let op dit moment vooral op de positie van de gereedschapspunt, anders kan het gereedschapsblok gemakkelijk worden verpletterd; ③ Selecteer het programma dat in één stap moet worden uitgevoerd en lees de systeemvariabele # 5002 van de Z-aspositie-informatie van de gereedschapstip via de gemeenschappelijke variabele # 505, dat wil zeggen # 505=# 5002, om te voltooien de gereedschapsuitlijning; ④ Voer stap voor stap het macroprogramma uit om de gereedschapspunt naar een positie N spoed van de te repareren schroefdraad te verplaatsen. Op dit punt (beginnend bij X, beginnend bij Z) is dit het startpunt. Specificeer vervolgens de R-waarde via een variabele uitdrukking en gebruik de draadcyclussnij-instructie G92 om de draadbewerking te voltooien. ⑤ Tijdens het gebruik van boorgereedschap verslijt het schroefdraadprofiel soms aanzienlijk. Zelfs als het gereedschap is uitgelijnd, kan het tijdens de werking van het draadcyclussnijcommando G92 blijken dat de gereedschapspunt niet volledig is uitgelijnd met de spiraallijn van de te repareren schroefdraad (offsetgereedschap). Op dit moment kan een waarde van # 5 worden toegewezen om de Z-waarde van de gereedschapspunt fijn af te stemmen in de positieve of negatieve richting (Afbeelding 2), waardoor het doel van uitlijning met de spiraallijn van de te repareren schroefdraad wordt bereikt .
Figuur 2 Parameters voor aanpassing van de mespunt
Neem als voorbeeld het NC50 buitendraadprogramma.
(1) Programmasegment 1, gereedschapsuitlijning:
In de draadsnijcyclusinstructie G92 (Afbeelding 3) vertegenwoordigen parameters X en Z de coördinaatwaarden van het eindpunt van elk snijgereedschap, R vertegenwoordigt het straalverschil tussen de begin- en eindpunten van het conische oppervlaksnijden, en F vertegenwoordigt de spoed (NC50 spoed is 6,35 mm). Voer de variabele uitdrukking Z [# 505+# 5+63.5] uit om het vormgereedschap naar een positie te verplaatsen die 10 stappen verwijderd is van de spiraalvormige groef van het gereedschap, wat het startpunt is. Momenteel is er geen informatie beschikbaar om de nauwkeurige afstand van het versnellingssegment van het gereedschap te bepalen wanneer de CNC-draaibank G32- of G92-instructies uitvoert. Daarom hangt de afstand tussen het startpunt en het eindvlak van de te repareren draad (dat wil zeggen N spoed) af van de bedieningsgewoonten. Wijs vervolgens de parameter R toe aan de variabele expressie # 4=[# 3- # 505- # 5-56.5]/12, voer de draadcyclussnij-instructie G92 uit en voltooi de draadreparatiebewerking.
Figuur 3 Draadcyclus snij-instructie G92
4. Conclusie
Op het gebied van het draadonderhoud van boorgereedschap is automatiseringstechnologie, vertegenwoordigd door CNC-bewerkingsmachines, de richting van toekomstige ontwikkeling. De in dit artikel geïntroduceerde methode heeft lage toepassingskosten en vereist geen speciale aanpassingen aan CNC-draaibanken. Tegelijkertijd heeft het gebruik van CNC-draaibanken om de schroefdraad van boorgereedschappen te repareren de kwaliteit van het onderhoud van boorgereedschappen verbeterd. Na draadreparatie is de maat stabiel, waardoor de arbeidsintensiteit van operators wordt verminderd en een nieuw technisch middel wordt geboden voor het onderhoud van schroefdraad voor olieboorgereedschap.
