纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法技术

本发明专利技术公开了一种纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法，该方法采用钻铣相结合方式，顺序加工出引导孔、阶梯孔、斜孔和直孔，以及在实施加工期间往已加工的斜孔中塞装工艺性圆柱销。待直孔完工后，往直孔内插入一根工具性质的圆柱芯棒，然后轴向撞击圆柱芯棒外伸端，迫使塞装在斜孔中的工艺性圆柱销经阶梯孔完全退出。应用本发明专利技术可直接改善直孔与斜孔贯穿阶段的工况，确保乙钻头在贯穿阶段刃部切削负荷均等，避免发生卡顿、崩刃和钻偏等不良现象，并显著提高加工效率和质量，特别是加工的内孔壁粗糙度比现有技术至少提高一个等级，生产效率比现有技术至少提高3倍。生产效率比现有技术至少提高3倍。生产效率比现有技术至少提高3倍。

【技术实现步骤摘要】
纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法


[0001]本专利技术属于一种机械切削加工方法，具体地讲，本专利技术涉及一种孔加工方法，特别是一种纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法。

技术介绍

[0002]随着制造业技术进步的步伐，石油钻采业对配套装备性能有了更高的要求，主要增加了信息化、智能化方面的配套要求。石油钻杆是直接用于石油钻探的主要器具，其机械性能直接影响钻探效率及安全性。为了便于准确掌握钻具实时工况的技术参数，现有技术在石油钻杆上配置功能性传感器。有线连接传感器是当今最可靠的连接方式，实施该连接方式的基础结构是在预定位置处预设相应通道。石油钻杆是一种节联而成的杆件，传感器通常预埋在钻杆接头内。因钻杆接头呈管状，其内孔内由多节同轴但不同口径的内孔组成，纵向截面呈阶梯状。要想在钻杆接头管壁上钻削纵向通孔，必须合理避让管壁上预置台肩。当今本行业普遍采用两节直孔对接一节斜置孔的方法避让管壁上预置台肩，从而实现纵向沟通。常用规格的钻杆接头的长度达数百毫米，壁厚仅20毫米左右，所以制作的纵向通孔孔径受限制，只能在10毫米左右范围内选取。此类长径比值很大的孔属于典型的细长孔，本行业技术人员悉知，小直径类的细长孔钻削工艺难度较大，工效很低，再加上一组不同轴的细长孔钻削工艺难度更大。在现有技术条件下，本行业优先采用卧式加工中心加工钻杆接头内置的不同轴细长通孔，钻削时首先在一端设定位置处钻出直孔，然后在直孔底部用圆柱立铣刀按斜孔偏置角铣出一斜面，该斜面便于钻削斜孔的钻头定位。此种通用技术实施难度不大，可操作性强，能够按需钻出不同轴纵向通孔。但是，现有技术加工质量不尽人意，主要问题集中在直孔与斜孔的交汇处，此段完工的管壁粗糙度仅有Ra6.3，远达不到设计要求。经分析可知产生该问题原因是加工的直孔与斜孔不同轴，导致钻头在两孔交汇处切削负荷不均匀，进刀有轻重。由于钻头工况较差，切削过程中钻头刃部易发生崩刃，甚至发生钻头折断事故。总的来说，现有技术不先进，加工效率低，加工的工件质量差，特别是内孔壁粗糙，不能满足石油钻采业智能化配套需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要针对现有技术加工效率低、质量差等问题，提出一种纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法，该方法工艺路线安排合理，配套的过渡措施得当、实施简便，能够显著地改善纵向不同轴向细长通孔切削加工条件，从而成倍提高加工效率，直接改善工件切削加工质量。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现技术目标。
[0005]纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法，其改进之处在于：该方法采用钻铣相结合方式，顺序加工出引导孔、阶梯孔、斜孔和直孔，以及在实施加工期间往已加工的斜孔中塞装工艺性圆柱销，具体工艺过程如下：1.1 定位安装
在选定卧式加工中心的工作台上定位安装工件，在刀柄上分别安装择定的刀具，刀具包括用于加工引导孔的圆柱立铣刀、用于加工斜孔的甲钻头、用于加工阶梯孔的圆柱复合钻铣刀和用于加工直孔的乙钻头；1.2加工引导孔启动刀柄并引入冷却液，首先在工件内锥管壁上待加工阶梯孔的起始位置处，用圆柱立铣刀锪加工出一段轴向深度为15～30mm的引导孔，引导孔的孔径比待加工斜孔孔径大0.20～0.40mm，并且要求已加工的引导孔轴线与工件中轴线相平行，加工时圆柱立铣刀优选转速为600～800转/分、轴向进刀速度为50～80mm/分；1.3将引导孔改成阶梯孔工件仍在原工位上，再次启动刀柄并引入冷却液，使用定制的圆柱复合钻铣刀将已成形的引导孔改加工成阶梯孔，阶梯孔深60～120mm，加工时圆柱复合钻铣刀优选转速为800～1000转/分，轴向进刀速度为90～110mm/分；1.4加工斜孔阶梯孔（3）制成后即退出圆柱复合钻铣刀，按工件内置斜孔偏置角α调节卧式加工中心的工作台位置，启动刀柄上择定且安装的甲钻头，从阶梯孔末端中心处开始钻削斜孔，斜孔孔径为6.0～8.2mm，深度为200～380mm，加工时甲钻头优选转速为500～600转/分，轴向进刀速度为40～60mm/分；1.5塞装工艺性圆柱销在清除斜孔内残留切屑之后，往斜孔内塞装工艺性圆柱销，配置的工艺性圆柱销与斜孔间隙配合，其长度等于斜孔的深度；1.6加工直孔工件随着卧式加工中心的工作台旋转180
°
，要求待加工的直孔直径为7～9mm，直孔的轴线与工件轴线相平行，再一次启动刀柄和引入冷却液，使用按直孔直径值择定的乙钻头从工件另一端面上实施轴向钻削，直至钻削的直孔贯通已加工的斜孔，并将塞装的工艺性圆柱销端部切削掉为止，加工时乙钻头优选转速为1000～1200转/分，轴向进刀速度为80～120mm/分；1.7去除工艺性圆柱销往已加工的直孔外端孔内插入一根工具性质的圆柱芯棒，然后轴向锤击圆柱芯棒外伸端，迫使塞装在斜孔内的工艺性圆柱销经阶梯孔完全退出，选用的圆柱芯棒直径比工艺性圆柱销直径小0.10～0.20mm；作为进一步改进方案，所述引导孔为一节圆直孔。
[0006]作为进一步改进方案，所述阶梯孔由2～3节不等长且直径不等的联体同轴圆直孔组成，位于外端的孔口直径比内端的孔口直径大，每节圆直孔直径差1.5～4.0mm，位于内端的孔口直径比相邻斜孔直径大1.0～2.0mm。
[0007]作为进一步改进方案，所述工艺性圆柱销与斜孔的配合为基孔制间隙配合。
[0008]作为进一步改进方案，所述工艺性圆柱销的材质同工件的材质相同，热处理状况一样。
[0009]本专利技术与现有技术相比，具有以下积极效果：1、合理采用钻铣相结合工艺，该工艺方法简便、实施容易，加工效率比现有技术至少提高3倍，特别适合用于工业化生产；2、将引导孔改制成阶梯孔，其目的是利用阶梯孔外大内小结构，便于甲钻头在工
件上顺斜置角α钻削斜孔。
[0010]3、在工件另一端钻削直孔之前，借助工艺性圆柱销临时填实已成形的斜孔，此过渡性技术措施实施简单、有效，应用成本也很低廉，能够显改善乙钻头在直孔与相邻斜孔贯通阶段的工况，确保乙钻头刃部承载相同的切削负荷，可有效避免乙钻头发生卡顿、崩刃和钻偏等不良现象，因此可显著提高不同轴细长通孔加工效率和质量，其内孔壁粗糙度比现有技术至少提高一个等级。
附图说明
[0011]图1是本专利技术结构剖面示意图。
[0012]图2是在工件上仅加工出引导孔的结构示意图。
[0013]图3是在工件上将引导孔改制成阶梯孔的结构示意图。
[0014]图4是在工件上加工出斜孔的结构示意图。
[0015]图5是在工件上往斜孔中塞装工艺性圆柱销的结构示意图。
[0016]图6是在工件另一端面上加工出直孔的结构示意图。
[0017]图7是用工具性圆柱芯棒去除塞族在孔内的工艺性圆柱销结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面根据附图并结合实施例，对本专利技术作进一步说明。
[0019]本专利技术是一种纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法，为了进一步说明技术方案，现以市场应用量最大的5英吋钻杆接头为例。在详细说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纵向贯穿钻杆接头管壁的一组不同轴细长通孔加工方法，其特征在于：该方法采用钻铣相结合方式，顺序加工出引导孔（1）、阶梯孔（3）、斜孔（2）和直孔（4），以及在实施加工期间往已加工的斜孔（2）中塞装工艺性圆柱销（5），具体工艺过程如下：1.1 定位安装在选定卧式加工中心的工作台上定位安装工件，在刀柄上分别安装择定的刀具，刀具包括用于加工引导孔（1）的圆柱立铣刀、用于加工斜孔（2）的甲钻头、用于加工阶梯孔（3）的圆柱复合钻铣刀和用于加工直孔（4）的乙钻头；1.2加工引导孔（1）启动刀柄并引入冷却液，首先在工件内锥管壁上待加工阶梯孔（3）的起始位置处，用圆柱立铣刀锪加工出一段轴向深度为15～30mm的引导孔（1），引导孔（1）的孔径比待加工斜孔（2）孔径大0.20～0.40mm，并且要求已加工的引导孔（1）轴线与工件中轴线相平行，加工时圆柱立铣刀优选转速为600～800转/分、轴向进刀速度为50～80mm/分；1.3将引导孔（1）改成阶梯孔（3）工件仍在原工位上，再次启动刀柄并引入冷却液，使用定制的圆柱复合钻铣刀将已成形的引导孔（1）改加工成阶梯孔（3），阶梯孔（3）深60～120mm，加工时圆柱复合钻铣刀优选转速为800～1000转/分，轴向进刀速度为90～110mm/分；1.4加工斜孔（2）阶梯孔（3）制成后即退出圆柱复合钻铣刀，按工件内置斜孔（2）偏置角α调节卧式加工中心的工作台位置，启动刀柄上择定且安装的甲钻头，从阶梯孔（3）末端中心处开始钻削斜孔（2），斜孔（2）孔径为6.0～8.2mm，深度为200～380mm，加工时甲钻头优选转速为500～600转/分，轴向进刀速度为40～60mm/分；1.5塞装工艺性圆柱销（5）在清除斜孔（2）内残留切屑之后，往斜孔（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志强，戴永国，张正荣，
申请(专利权)人：江苏曙光石油钻采设备有限公司，
类型：发明
国别省市：