一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置及方法，包括车床、安装在车床的主轴上的花盘、安装在花盘上的翼片夹具、设在车床的底座上的两个托板夹具；通过对绕制翼片的托板夹具角度、两个翼片夹具相对位置、转轴转速和托板夹具移动速度的调整来实现螺距等参数的可变性；同时能够方便地绕制双螺旋钻杆；直接在钻杆上绕制螺旋翼片并将其在车床上进行点焊固定可保证钻杆和翼片的贴合精度要求以及最终螺距精度等要求。本发明专利技术方法操作简便，加工精度高，效率高，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置及方法
本专利技术属于螺旋钻杆的绕制领域，涉及一种螺旋钻杆的绕制装置，具体涉及一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置及方法。
技术介绍
螺旋钻进技术已经成为松软突出煤层瓦斯抽采钻进的主要技术手段。螺旋钻杆是螺旋钻进的重要工具，按其加工方式分为焊接式螺旋钻杆和整体式螺旋钻杆，其中焊接式螺旋钻杆是由分体的螺旋翼片与芯杆焊接而成。焊接式螺旋钻杆的螺旋翼片是利用车床将钢带在一根基准钻杆上绕制而成。螺旋翼片绕制成型后，将其与螺旋钻杆芯杆通过焊接方法形成完整的螺旋钻杆。焊接式螺旋钻杆包括单螺旋钻杆和双螺旋钻杆，后者的生产难度更高。研制一种专用的螺旋钻杆绕制装置，可实现两种螺旋钻杆的绕制工作，且保证螺旋钻杆的高精度、高成品率和高生产效率是有重要意义的。螺旋翼片的加工精度不仅与钢带自身特性有关，更是与绕制精度有关。过去生产螺旋钻杆是把翼片夹在刀架上，利用丝杠带动大拖板位移，将翼片按照要求的导程箍在芯杆上，然后再取下翼片套在钻杆杆体上进行焊接，这种螺旋翼片的绕制方式每次可绕制成型一条螺旋翼片，效率不高，且存在焊接时翼片易侧偏、螺距不均匀，翼片与芯杆之间的缝隙较大等问题，导致成品率低，对后期螺旋钻杆的焊接质量有较大影响，且无法采用焊接工作站进行翼片焊接。由于这种螺旋翼片绕制方式不能同时绕制两条螺旋翼片，故在制造双螺旋钻杆时只能将两条螺旋翼片人为组装在芯杆外面后再进行焊接，两条旋转翼片的间距较难把握且效率低下，导致螺旋钻杆整体焊接质量难以保证，将极大影响螺旋钻杆的排粉效果。
技术实现思路
r>针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置及方法，以解决现有技术中焊接式螺旋钻杆的加工精度不高等问题。为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，包括车床、安装在车床的主轴上的花盘、安装在花盘上的翼片夹具、设在车床的底座上的两个托板夹具；所述车床包括底座、设在底座两端的所述车头箱和尾架、设在车头箱上的所述主轴以及设在尾架上的回转顶尖且回转顶尖与主轴同轴相对；在底座上设有两条平行导轨，导轨上装有托板，在导轨内部下方设有与导轨平行的丝杠且丝杠穿过托板，丝杠转动能带动托板沿导轨移动；所述花盘与主轴同轴且能随主轴旋转，花盘上设有多个径向贯通槽，花盘中心设有与所述回转顶尖相对的顶尖，钻杆安装在所述顶尖和回转顶尖之间，且钻杆与所述导轨平行；所述翼片夹具包括夹具本体、螺杆、螺母、压头和翼片垫块；该夹具本体呈长方体壳体结构且一个面开口，夹具本体包括与开口相对的底面、位于底面两侧的第一侧板和第二侧板以及位于底面另两侧的两个拉板；在第一侧板内壁固定所述螺母，螺杆垂直于第一侧板并依次穿过第一侧板和螺母伸至夹具本体内，在夹具本体内的螺杆端部安装所述压头且压头能相对于螺杆周向转动；所述翼片垫块固定在第二侧板内壁，在翼片垫块上设有卡槽，卡槽与压头相对；所述底面上设有腰型孔用以使螺栓穿过腰型孔和径向贯通槽后将翼片夹具安装在花盘上，且翼片夹具在花盘上的安装位置可沿径向贯通槽进行调整；所述托板夹具包括安装在托板上且位于钻杆两侧的左支架和右支架，还包括分别设在左支架和右支架上的两个夹具，两个夹具压在钻杆两侧以将翼片压紧在钻杆上。本专利技术还包括如下技术特征：具体的，所述花盘上的多个径向贯通槽沿圆周均布；所述花盘中心固定安装有连接法兰，且连接法兰和顶尖分别位于花盘两侧，连接法兰与主轴端部法兰固定连接。具体的，所述翼片夹具有一个或多个，当翼片夹具为两个时，两个翼片夹具沿花盘中心呈中心对称。具体的，所述夹具本体中，底面、第一侧板和第二侧板为一体式结构。具体的，所述压头顶部设有盲孔，所述螺杆端部侧壁设有环形槽，且螺杆端部伸入盲孔内；在压头侧壁设有螺栓，螺栓径向穿入盲孔内并限位在环形槽内，以使压头相对于螺杆轴向定位，并能相对于螺杆周向转动。具体的，所述压头底面设有防滑槽，防止压头压到翼片上时压头和翼片之间相对转动。具体的，所述左支架为L形结构，包括横向底板和平行于钻杆的竖向侧板；在横向底板和托板之间设有滑块，滑块上设有垂直于钻杆的T形槽，横向底板通过螺栓安装在位于其下方的滑块的T形槽上，滑块与位于其下方的托板之间通过燕尾槽滑动安装且滑动方向垂直于钻杆以方便调整左支架夹紧翼片；所述右支架包括开口朝下的U形固定座和垂直于固定座顶板且与钻杆平行的竖板；固定座通过长螺栓固定在托板上；所述横向底板和竖向侧板之间以及固定座顶板和竖板之间均设有多个加劲板。具体的，所述夹具包括滚轮支座、设在滚轮支座上的两个轴套以及设在两个轴套之间的滚轮轴；所述滚轮支座为U形结构，左支架上的滚轮支座的底板安装在竖向侧板上，右支架的滚轮支座的底板安装在竖板上；滚轮支座的两侧侧板上均设有安装槽；所述轴套包括条形安装端和套筒端，条形安装端限位在所述安装槽内；在两个轴套之间安装所述滚轮轴，滚轮轴的两端设有两个环形凸起，两个环形凸起之间的滚轮轴的长度不小于翼片宽度以将翼片压在两个环形凸起之间的滚轮轴与钻杆之间，且滚轮轴的倾斜角度与其所压翼片的螺旋升角一致。具体的，所述车头箱内的变速箱能分别驱动主轴和丝杠转动，使主轴能带动花盘及钻杆同步转动，同时丝杠转动带动两个托板夹具沿导轨移动，从而精确控制翼片螺距。一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制方法，包括以下步骤：步骤一，准备工作，开启车床，检查车床运行有无异常，按照所要加工的螺旋钻杆图纸准备好螺旋钻杆的绕制装置，同时按照所需绕制的螺旋钻杆数量准备好相应的钻杆和二倍于钻杆的翼片；步骤二，螺旋钻杆的绕制，把花盘安装在车床上，将车床尾架调整到恰当的位置，利用尾架上的回转顶尖和顶尖把钻杆牢牢顶住；根据图纸上的螺距要求确定两个翼片夹具在花盘上的位置并固定；托板设在靠近花盘处，在托板上安装两个托板夹具；将翼片装夹在翼片夹具中的翼片垫块卡槽中，利用螺杆带动压头将翼片压紧；把两个托板夹具中滚轮轴的凹口处对准翼片，调整托板夹具的位置，把翼片压在滚轮轴与钻杆之间，使翼片和钻杆紧密贴合；设置主轴和丝杠转速，主轴反转同时托板带动托板夹具沿导轨移动，托板夹具将翼片紧压在钻杆上使翼片开始绕制；步骤三，焊接工作及后处理，螺旋钻杆绕制完成后，用CO2气体保护焊机在翼片和钻杆两头以及贴合缝隙处每隔300mm点焊，确保把钻杆拆卸下来后翼片不会发生移动；摇动尾架卸下钻杆，用CO2气体保护焊机沿翼片与钻杆的4条缝隙进行焊接，全部焊接完成之后，完成全部双螺旋钻杆翼片绕制工作。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：本专利技术的焊接式螺旋钻杆绕制装置设计合理，能保证螺旋钻杆制造加工中对螺距精度、螺旋翼片和芯杆贴合度和螺旋钻杆整体焊接质量的要求。利用本专利技术的装置能够很方便地进行双螺旋钻杆以及不同螺距和旋转方向的螺旋钻杆的绕制。本方法所用车床型号为CZ6180C的旧车床，装置制造成本低。本专利技术操作简便，加工精度高，效率高，成本低，螺旋钻杆的绕制工作在改造的旧车床上运行，通过对绕制螺旋翼片托板夹具的角度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，其特征在于，包括车床(1)、安装在车床(1)的主轴(101)上的花盘(2)、安装在花盘(2)上的翼片夹具(3)、设在车床(1)的底座(102)上的两个托板夹具(4)；/n所述车床(1)包括底座(102)、设在底座(102)两端的车头箱(103)和尾架(104)、设在车头箱(103)上的所述主轴(101)以及设在尾架(104)上的回转顶尖(105)且回转顶尖(105)与主轴(101)同轴相对；在底座(102)上设有两条平行导轨(106)，导轨(106)上装有托板(107)，在导轨(106)内部下方设有与导轨(106)平行的丝杠且丝杠穿过托板(107)，丝杠转动能带动托板(107)沿导轨(106)移动；/n所述花盘(2)与主轴(101)同轴且能随主轴(101)旋转，花盘(2)上设有多个径向贯通槽(201)，花盘(2)中心设有与所述回转顶尖(105)相对的顶尖(202)，钻杆(5)安装在所述顶尖(202)和回转顶尖(105)之间，且钻杆(5)与所述导轨(106)平行；/n所述翼片夹具(3)包括夹具本体(301)、螺杆(302)、螺母(303)、压头(304)和翼片垫块(305)；该夹具本体(301)呈长方体壳体结构且一个面开口，夹具本体(301)包括与开口相对的底面(306)、位于底面(306)两侧的第一侧板(307)和第二侧板(308)以及位于底面(306)另两侧的两个拉板(309)；在第一侧板(307)内壁固定所述螺母(303)，螺杆(302)垂直于第一侧板(307)并依次穿过第一侧板(307)和螺母(303)伸至夹具本体(301)内，在夹具本体(301)内的螺杆(302)端部安装所述压头(304)且压头(304)能相对于螺杆(302)周向转动；所述翼片垫块(305)固定在第二侧板(308)内壁，在翼片垫块(305)上设有卡槽(310)，卡槽(310)与压头(304)相对；所述底面(306)上设有腰型孔(311)用以使螺栓穿过腰型孔(311)和径向贯通槽(201)后将翼片夹具(3)安装在花盘(2)上，且翼片夹具(3)在花盘(2)上的安装位置可沿径向贯通槽(201)进行调整；/n所述托板夹具(4)包括安装在托板(107)上且位于钻杆两侧的左支架(401)和右支架(402)，还包括分别设在左支架(401)和右支架(402)上的两个夹具(403)，两个夹具(403)压在钻杆(5)两侧以将翼片(6)压紧在钻杆(5)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，其特征在于，包括车床(1)、安装在车床(1)的主轴(101)上的花盘(2)、安装在花盘(2)上的翼片夹具(3)、设在车床(1)的底座(102)上的两个托板夹具(4)；
所述车床(1)包括底座(102)、设在底座(102)两端的车头箱(103)和尾架(104)、设在车头箱(103)上的所述主轴(101)以及设在尾架(104)上的回转顶尖(105)且回转顶尖(105)与主轴(101)同轴相对；在底座(102)上设有两条平行导轨(106)，导轨(106)上装有托板(107)，在导轨(106)内部下方设有与导轨(106)平行的丝杠且丝杠穿过托板(107)，丝杠转动能带动托板(107)沿导轨(106)移动；
所述花盘(2)与主轴(101)同轴且能随主轴(101)旋转，花盘(2)上设有多个径向贯通槽(201)，花盘(2)中心设有与所述回转顶尖(105)相对的顶尖(202)，钻杆(5)安装在所述顶尖(202)和回转顶尖(105)之间，且钻杆(5)与所述导轨(106)平行；
所述翼片夹具(3)包括夹具本体(301)、螺杆(302)、螺母(303)、压头(304)和翼片垫块(305)；该夹具本体(301)呈长方体壳体结构且一个面开口，夹具本体(301)包括与开口相对的底面(306)、位于底面(306)两侧的第一侧板(307)和第二侧板(308)以及位于底面(306)另两侧的两个拉板(309)；在第一侧板(307)内壁固定所述螺母(303)，螺杆(302)垂直于第一侧板(307)并依次穿过第一侧板(307)和螺母(303)伸至夹具本体(301)内，在夹具本体(301)内的螺杆(302)端部安装所述压头(304)且压头(304)能相对于螺杆(302)周向转动；所述翼片垫块(305)固定在第二侧板(308)内壁，在翼片垫块(305)上设有卡槽(310)，卡槽(310)与压头(304)相对；所述底面(306)上设有腰型孔(311)用以使螺栓穿过腰型孔(311)和径向贯通槽(201)后将翼片夹具(3)安装在花盘(2)上，且翼片夹具(3)在花盘(2)上的安装位置可沿径向贯通槽(201)进行调整；
所述托板夹具(4)包括安装在托板(107)上且位于钻杆两侧的左支架(401)和右支架(402)，还包括分别设在左支架(401)和右支架(402)上的两个夹具(403)，两个夹具(403)压在钻杆(5)两侧以将翼片(6)压紧在钻杆(5)上。


2.如权利要求1所述的焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，其特征在于，所述花盘(2)上的多个径向贯通槽(201)沿圆周均布；
所述花盘(2)中心固定安装有连接法兰(203)，且连接法兰(203)和顶尖(202)分别位于花盘(2)两侧，连接法兰(203)与主轴(101)端部法兰固定连接。


3.如权利要求1所述的焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，其特征在于，所述翼片夹具(3)有一个或多个，当翼片夹具(3)为两个时，两个翼片夹具(3)沿花盘(2)中心呈中心对称。


4.如权利要求1所述的焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，其特征在于，所述夹具本体(301)中，底面(306)、第一侧板(307)和第二侧板(308)为一体式结构。


5.如权利要求1所述的焊接式多头螺旋钻杆的绕制装置，其特征在于，所述压头(304)顶部设有盲孔，所述螺杆(302)端部侧壁设有环形槽，且螺杆(302)端部伸入盲孔内；在压头(304)侧壁设有螺栓，螺栓径...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩儒，张晓亮，杨瑞博，田宏杰，李晴，牟培英，亓勇，杨卫卫，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61