基于钻杆螺纹加工数控车床改造探究

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1、基于钻杆螺纹加工数控车床改造探究　　摘要：在CAK6150普通数控车床的基础上进行相应的技术改造本，即CAK6150P数控车床。并由此对其加工绳索取心钻杆接头螺纹时遇到瓶颈和困难进行阐述，同时对技术改造的相应参数与改造前进行相应对比分析，并对其可行性进行分析，提出技术改造的具体方案，以及机械和电气参数、接口问题等进行阐释，试验证明其可靠性强，经济效益显著。关键词：钻杆螺纹加工；数控车床；改造目前，随着地质勘探的进步以及勘探需要，勘探设备的生产量和需求量正呈不断上升的趋势，各地矿局为适应发展需求，满足勘探工作需要，均不同程

2、度地开展了相应设备产品的研发工作，尤其是钻管螺纹的加工和研发体现出来集研发、生产和销售于一体的综合价值。鉴于此加工技术必须依托数控车床的客观性，有必要多数控车床的优化改造进行探讨。1钻杆螺纹加工问题及原因1.1问题7绳索取心钻杆经过野外钻探施工，钻探深度达到2010.26米，因此市场上供不应求。针对钻杆螺纹加工，目前有专门的数控管螺纹车床，但是此车床加工接头螺纹成本较高，不实惠，很难普及，就很多单位而言，其高昂的价格都是一个较大障碍。如此，如何使用当前常用的普通数控车床加工具有高强度、高质量的绳索取心钻杆接头螺纹便成为研

3、究的重点。然而，据统计，普通数控车床无法保证螺纹质量标准，比如：①由于钻杆接头大都数合金材料，质地较硬，因此调质后若想再进行加工十分困难；②因为螺纹的螺距较大，而且光洁度相对较低，且又明显的振纹，所以用成型刀加工要达到良好效果非常困难；③因为加工的精确度不够，所以螺纹的密封性能会很差，且直接影响螺纹的密封试验效果；④在螺纹加工收尾阶段，螺距由原来的较大变小，这就为实际应用造成了误差，影响实际应用效果。1.2原因导致上述问题的原因主要是材料和数控车床设置两方面导致的。1）材料材质问题如上文所述：①钻杆接头的合金材料材质较硬

4、，所以为加工平添了困难系数；②螺纹螺距达到8毫米，用成型刀加工的切削力较大，无法保证螺纹的光洁和精度；③CAK6150P普通数控车床刀架使用AK3080×6六工位卧式数控刀架，强度不足；④收尾阶段螺距变小，这与数控系统和伺服机构动态性有关，因此应使用CAK6163数控车床代替。2）数控车床设置问题7CAK6150P数控车床相应设置如下：①操作系统采用大森一Ⅲ数控系统；②X轴伺服电机为：SGMG-05A2AB0.45kw4P1500r/min；③Z轴伺服电机为：SGMG-09/13A2AB0.85/1.3kW4P1500r

5、/min；④刀架采用山东烟台生产的AK3080×6六工位卧式数控刀架，转速为lO00r/min；⑤主轴电机为YD132M-4/2P8/6.8kw双速电机。2数控车床的改造方案选择与应用鉴于以上问题，必须对其进行及时改造，进而弥补其技术上和经济上的需求，为此首先需确定数控车床的改造方案，并明确各改造部分的注意事项。试验对象为CAK6152型数控车床加工接头螺纹，其技术改造方案CAK6152P的各部件改造，相关电气措施，以及改造价值分析如下。2.1CAK6152P改造部分的确定及注意事项1）通过使用CAK6152数控车床加工

6、螺纹，则螺纹的振纹可有效消除，且其光洁度明显提升，可见CAK6152P的床身不但满足了其对强度的要求，而且节约了大型车床的支持成本。72）在此基础上使用AK3080×6卧式数控刀架，则发现其强度不够，为此，将其换成LDB4-120，6163立式数控刀架，发现振纹消失，强度亦满足要求，值得一提的是，应注意更换LDB4-120，6163立式数控刀架后，其与原本的AK3080×6卧式数控刀架接口要有效连接，其主要表现为多余的刀位线如何安排，少一根刀架工位锁紧到位的信号线怎样处置，以及机器对高低电平的读取3方面问题。具体措施如下

7、。①保持与刀架相关的参数不变，即保持梯形图的六工位；②因为系统只识别1-4位，所以对于多余的两根刀架工位信号线令其始终为高电平，又因低电平才有效，所以保持两者一直处于无效状态；③大森一Ⅲ系统规定到位信号为高电平有效，因此应始终保持其为高电平，即其一直处于有效的状态，并对LDB4-120，6163立式数控刀架锁紧，所以无需对信号进行再次确认；④根据CAK6150P电气原理图刀架T代码可看出锁紧信号高电平可直接连接电源正极，可在电源正极和信号线间并联一个电阻R，结果显示电源在24V时R在151O～22OO之间，当电源为12V

8、时，电阻R在620～15OO之间，0.5W。霍尔元件和机床PLC间连线低电平有效时接线，即工位信号线如下图所示。3）CAK615OP数控车床的主轴中心高，所以只要LDB4-120，6163刀架高度适当，无需使用垫板。另外，改造的CAK6152P滑台高度经测量为230毫米，因此底面只能选用200×200的6163车床数