一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置，该装置主要包括床身、床头箱、尾座、非接触式传感器和刀架；本实用新型专利技术旨在实现石油钻杆修复加工的全自动数控化。数控全自动螺纹螺旋轨迹检测系统，创新采用非接触式测量仪的现代硬件检测技术及先进的软件信号识别、处理技术，对旧螺纹轨迹相位进行检测，使刀具随螺纹槽修复车削，提高钻杆修复效率、解决刀具不能随槽修复的致命问题、开创石油钻杆修复加工的新篇章。
【技术实现步骤摘要】
：本技术专利用于金属切削加工和质量检测领域，为一种新型智能螺纹修复系统，主要应用于螺纹工件上原有的内、外旧螺纹的自动随槽修复车削装置及加工质量合格判定装置。
技术介绍
：石油行业中广泛存在着在螺纹零件原有螺纹螺旋线的基础上再进行螺纹车削的数控加工和螺纹零件质量检测繁重的问题，由于其需要在原有的螺纹槽上进行随槽切削，很难保证数控车床主轴的零位信号发生位置与原有的螺纹螺旋线起点相一致，同时对于车削完成的螺纹，通常采用人工使用6斤重的螺纹规测量其紧密距以判断螺纹零件是否合格。以石油钻杆为例，我国石油产业高速发展，大量的石油钻杆应用到石油钻采中，而钻杆之间就是靠着其两端的内、外螺纹首尾相连的，这些螺纹传递扭矩大，抗冲击强，密封要求高很容易造成变形、磨损和局部破坏，因此对螺纹的关键参数要求非常严格，对多数损坏较轻的螺纹来说，人们总是希望数控车床能够像手工操作一样，使刀具对准原有的螺纹槽后，能够沿其原螺旋线修复切削，这样既提高了加工效率又节省了管材和刀具。同时人们总还是希望省时省力，快速准确完成螺纹零件的在机自动检测，对于不合格的工件可以给出刀补，直接修整。然而目前的国产数控车床不具备上述两种功能，其修复加工过程只能是先将原来的螺纹部分车掉后再车削出新的螺纹，这种加工方法使石油钻杆在长度上产生极大的浪费。实际加工中，车削掉部分管材的价值往往比螺纹全部重新车削的加工费用还要高。一般石油钻杆长约10米，重300公斤，修复前有较大的变形，加工修复时安装找正困难，在主轴卡盘中伸出的长度不易精确控制，因此不能很好的进行轴向定位，传统的数控加工不能解决这个问题，在数控车床上车削螺纹时，车床主轴上必须安装有光电编码器，以光电编码器的零件信号作为同步信号，保证加工螺纹时不乱扣。因此，用数控方法加工修复螺纹时，为了能按原有螺纹槽切削，在螺纹安装时，须保证螺纹螺旋线的起点和主轴上光电编码器的零位信号相对应，实现圆周方向定位，但这在实际加工中该种情况是不可能发生的，因此国内各油田管子站基本使用手动机床进行石油钻杆螺纹的修复加工；操作者需要人工搬运约6斤重的螺纹规，并旋紧到加工完成的螺纹零件上来判断加工质量是否合格，这种接触式的检测方式，耗时耗力，人为因素高，测量不准确。在数控技术广泛应用的今天，螺纹随槽修复加工与质量检测成为了一个被人们遗忘的角落。
技术实现思路
：技术目的：技术提供一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置及移动方法，其目的是解决以往在工件修复螺纹车削过程中，由于定位完成的螺纹工件周向呈随机规律，数控车床无法实现自动随槽车削的问题，以及加工完成螺纹质量检测方法繁重的问题。技术方案：技术是通过以下技术方案实现的：一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置，其特征在于：该装置主要包括床身、床头箱、尾座、非接触式传感器和刀架；床头箱、刀架和尾座分别设置在床身的前、中、后三个位置，在床头箱后侧设置有主轴编码器，在床头箱内水平安装有能做旋转运动的主轴，在主轴前后端分别安装有前卡盘和后卡盘，在床身上设置了两组导轨，一组导轨供刀架做与工件轴向方向同向的水平移动，另一组导轨供尾座做与工件轴向方向同向的水平移动，非接触测量仪设置在刀架上，刀架还能做与工件轴向方向垂直方向的移动，尾座上安装用于胀开或夹紧被加工工件的外螺纹或内螺纹径向定位套。在床头箱前方设置托架多组托辊。尾台为使用时在液压油缸的驱动下在床身上进行水平移动并将工件待修复螺纹轴向定位的装置。径向定位套为使用时将工件待修复螺纹径向定位的结构。用于廓形数据采集的传感器为非接触式传感器。主轴编码器与主轴传动比为1：1。数控螺纹修复车床上刀尖固有螺旋轨迹的移动方法，其特征在于：将需要修复的工件钻杆螺纹通过前卡盘和后卡盘，穿入床头箱的主轴中，液压油缸驱动尾座，将工件螺纹的轴向伸出长度固定，夹紧前卡盘，利用液压缸提供的动力使尾座上的径向定位套胀开或夹紧被加工的外螺纹或内螺纹，再夹紧后卡盘，此时螺纹的径向和轴向均定位完成，但螺纹周向仍呈随机状态，松开设置在尾座上的径向定位套，使尾座退回到起始位置后，刀架带动非接触式传感器沿工件螺纹锥度平行于螺纹表面运动，以获取螺纹某一轴截面数据，测量传感器从起始点到廓形一个固定高点的距离为a，若之前已测量过并已存储在相位检测装置中的车床主轴固有切削螺旋轨迹的某个高点到非接触式传感器起始点的距离为b，则完成本次螺纹随槽修复切削，主轴需要调整的相位角θ为：其中：T为螺距；n＝0、1；0≤α＜360°利用现有数控车床主轴定位停功能，使主轴空转到θ角度处停止之后，被夹紧到车床主轴卡盘上的任意钻杆、钻铤等已有螺纹工件上待修复旧螺纹的螺旋线都与车床主轴上的固有切削螺旋轨迹相重合，定位工作完成。当螺纹修复加工完成后，非接触式传感器通过刀架的运动调节到测量位置，通过刀架的进给运动，再次完成对加工完螺纹廓形的工件采集，通过系统内的数据处理软件，完成对工件螺纹质量的在机检测。优点效果：本技术提供一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置及移动方法，本技术为了解决上述两个问题，在工件圆周方向无法完成定位的情况下进行自动随槽切削且实现加工完成螺纹中径的自动检测，采用非接触式传感器获取螺纹廓形，通过编程软件完成计算螺纹的螺旋轨迹，完成刀具自动寻槽加工，并对加工完成的螺纹进行质量判定。本技术旨在实现石油钻杆修复加工的全自动数控化。数控全自动螺纹螺旋轨迹检测系统，创新采用非接触式测量仪的现代硬件检测技术及先进的软件信号识别、处理技术，对旧螺纹轨迹相位进行检测，使刀具随螺纹槽修复车削，提高钻杆修复效率、解决刀具不能随槽修复的致命问题、开创石油钻杆修复加工的新篇章；采用高精度非接触测量仪，其精度可达0.002mm，通过对非接触测量尺寸的分析可判断螺纹零件的加工质量，提高钻杆加工效率，解决传统的人工使用螺纹规(约6斤重)测量造成的人为误差及繁重劳动；综合应用机、电、液三项技术，实现石油管螺纹全自动数控化修复加工过程，研制出全自动数控化系统。附图说明：图1是本技术的结构示意图。具体实施方式：如图1所示，本技术提供一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置，该装置主要包括床身9、床头箱3、尾座10、非接触式传感器5和刀架6；床头箱3、刀架6和尾座10分别设置在床身9的前、中、后三个位置，在床头箱3后侧设置有主轴编码器，在床头箱3内水平安装有能做旋转运动的主轴，在主轴前后端分别安装有前卡盘2和后卡盘4，在床身上设置了两组导轨，一组导轨供刀架6做与工件轴向方向同向的水平移动，另一组导轨供尾座10做与工件轴向方向同向的水平移动，非接触测量仪5设置在刀架6上，刀架6还能做与工件轴向方向垂直方向的移动，尾座上安装用于胀开或夹紧被加工工件的外螺纹或内螺纹径向定位套8。在床头箱前方设置托架多组托辊1。尾台10为使用时在液压油缸11的驱动下在床身9上进行水平移动并将工件7待修复螺纹轴向定位的装置。径向定位套8为使用时将工件7待修复螺纹径向定位的结构。用于廓形数据采集的传感器5为非接触式传感器。数据采集的非接触式传感器5安装在刀架6上，且可通过刀架6在床身9上做水平和垂直方向的运动。主轴编码器与主轴传动比为1：1。利用上述的数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置，其特征在于：该装置主要包括床身（9）、床头箱（3）、尾座（10）、非接触式传感器（5）和刀架（6）；床头箱（3）、刀架（6）和尾座（10）分别设置在床身（9）的前、中、后三个位置，在床头箱（3）后侧设置有主轴编码器，在床头箱（3）内水平安装有能做旋转运动的主轴，在主轴前后端分别安装有前卡盘（2）和后卡盘（4），在床身上设置了两组导轨，一组导轨供刀架（6）做与工件轴向方向同向的水平移动，另一组导轨供尾座（10）做与工件轴向方向同向的水平移动，非接触式传感器（5）设置在刀架（6）上，刀架（6）还能做与工件轴向方向垂直方向的移动，尾座上安装用于胀开或夹紧被加工工件的外螺纹或内螺纹径向定位套（8）。
【技术特征摘要】
1.一种数控车床上螺旋轨迹与加工质量的检测装置，其特征在于：该装置主要包括床身（9）、床头箱（3）、尾座（10）、非接触式传感器（5）和刀架（6）；床头箱（3）、刀架（6）和尾座（10）分别设置在床身（9）的前、中、后三个位置，在床头箱（3）后侧设置有主轴编码器，在床头箱（3）内水平安装有能做旋转运动的主轴，在主轴前后端分别安装有前卡盘（2）和后卡盘（4），在床身上设置了两组导轨，一组导轨供刀架（6）做与工件轴向方向同向的水平移动，另一组导轨供尾座（10）做与工件轴向方向同向的水平移动，非接触式传感器（5）设置在刀架（6）上，刀架（6）还能做与工件轴向方向垂直方向的移动，尾座上安装用于胀开或夹紧被加工工件的外螺纹或内螺纹径向定位套（8）。2.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：董芷序，孙兴伟，王可，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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