超长、大管径精密螺纹套管专用数控套车机床研究

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1、超长.大管径精密螺纹套管专用数控套车机床研究张世亮郭雄陆兵(广东海洋大学工程学院，广东湛江524088)摘要:介绍了一种用于管长12m、管径0200~550mm的多头、变螺距精密螺纹套管加工的专用数控套车机床的工作原理、基本组成。重点分析了该机床数控径向切削进给的实现方法，以及多刀同时切削多头蝮纹的技术实现，给出了工程应用实例。关键词:螺纹套管数控套车径向进给多刀加工中图分类号:TH161文献标识码:BStudyonspecialCNCmachinetoolusedtoprocessextra-longandbigdiameterprecisethreadedsocketZ

2、HANGShiliang.GUOXiong,LUBing(FacultyofEngineering,GuangdongOceanUniversity,Zhanjiang524088,CHN)Abstract:ThispaperintroducestheprincipleandbasiccompositionofaspecialCNCmachinetoolusedtoprocesslong,bigdiameterandchangeablepitchprecisemultiplethreadedsocketpipe.Therealizabletechnologicmethod

3、ofthecrossfeedandthemulti-toolcuttingmultiplethreadoftheCNCmachinetoolaretheanalysisemphases.Theengineeringapplicationexampleisalsointroduced.Keywords；ThreadedSocket;SpeicalCNCMachineTool;CrossFeed;Multi-toolCuttingh嗾oc虫v^ffi厚—^121一管子外議纹；2-e子；3-接箱；4-接箍内螺纹.图1螺纹套管连接原理图割XL1概述〔“]在海上进行油气钻井作业时，需

4、要用隔水套管将海水、井壁的泥沙与钻井的钻头、钻杆等隔开，以保证海上钻井作业的正常进行和钻井的长期使用。因此,隔水套管是海洋石油钻井作业时必备的配套件。在浅海和浅层地下进行钻井作业时，由于海水、地层产生的压力较低，对隔水套管产生的综合作用力较小,为了降低成本、提高钻井作业效率,隔水套管一般采用板材卷制的焊接管，管与管之间采用快速接头连接方式。但是这种连接方式的连接强度低、工作的可靠性低、耐压与密封性能差，容易引起断管、漏管等事故。为了提高隔水套管工作的可靠性,所使用的隔水套管之间的连接必须是高强度、高精度、耐高压（10MPa）的精密螺纹连接方式;为了提高螺纹套管之间连接作业速

5、度，连接螺纹采用大导程的3头甚至4头变螺距的特殊螺纹;为便于运输，单根螺纹套管一般做成12m长，根据钻井深度的变化，螺纹套管的管径在4>2OO~550mm之间分为若干种规格，管子为无缝管或焊接管,材料为优质低碳合金钢。在进行梅上钻井作业时，将单根螺纹套管通过接箍一根根地连接起来，就组成了一条长长的隔水管线。螺纹套管连接原理如图1所示。目前，管螺纹切削加工已是一项成熟的技术，其配套的工艺装备能满足常规管螺纹加工制造的技术要求。但是，对于上述这类特殊螺纹套管的螺纹加工，采用传统管螺纹加工方法很难达到加工要求，因为，加工套管的螺纹时，管子需作回转运动、成型螺纹刀具作轴向和径向进给

6、运动，由于管子太长（12m）,且为热轧无缝钢管（形状精度很低），加工时根本无法保证整根管子回转的同轴度，试验时测得管子最大径向跳动量达到10mm；由于管子径向跳动很大,加工时的振动•79•很大•严近妙响到螺纹加丄裕反・H.对机床主轴轴乐的箱度和使用殍命产生极大彫响；为了减小加匸时管r的径向跳动•只能采用低速切削加匸匸艺•导致加工精度低、效率低、螺纹才型的表向质fit差、废品率僞。笔者曾采用人型管子乍床'专用管子支拧夹貝•、专用螺纹刀八、0用螺纹応规等装备加丁该凭管的螺纹,投入总费用超过100万元•但螺纹套管的加匸质就远未达到设计耍求力外该「•艺方法也很难保证多头螺纹加工的分

7、度梢度•也无法完成变螺距螺纹加工。由此可见,忙常右必耍研制一种针对上述螺纹套管轴密螺纹加工的专用数控设备•以满足该产品加匸耍求•这也是我国海洋石汕产业走向深海急需的装备之一该专用数控设备必须具备如下功能：（1）采用被加工套管固定不动、刀兵旋转并进给的切削运动方式加工螺纹：加门甘螺纹成型车刀要完成绕管子轴线的回转运动（上运动）、沿管f轴线的轴向进给运动和沿管子径向的径向进给运动•上述3种运动的实质为三轴两联动（固转运动与轴向运动联动，或轴向运动与径向运动联动）•可实现对套管头车锥度、卒球而、车端面和乍各种螺甌螺纹的加