一种油套管特殊螺纹加工刀片及加工方法

摘要

本发明公开了一种油套管特殊螺纹加工刀片及加工方法，涉及加工制造技术领域。所述刀片包括螺纹主体车刀和螺纹轮廓车刀，所述螺纹主体车刀的切削刃轮廓形状与所述螺纹轮廓车刀的切削刃轮廓形状相同，所述螺纹轮廓车刀的切削刃轮廓形状与目标特殊螺纹牙型轮廓线相吻合。所述方法包括：使用螺纹主体车刀车削出目标特殊螺纹的牙型主体部分；使用螺纹轮廓车刀一次车削出目标特殊螺纹牙型轮廓。本发明解决现有油套管特殊螺纹加工中刀具磨损快、加工效率低、车削出的螺纹精度差的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及加工制造技术领域，尤其涉及一种油套管特殊螺纹加工刀片及加工方法。

背景技术

随着油气田开发进入新阶段，API螺纹接头已经难以适应油套管高连接性和密封性的要求，国内外油套管制造厂和科研机构加大了力度进行特殊螺纹设计和加工研究。来自欧洲瓦卢内克·曼内斯曼、美国汉廷Hunting、美国Hydril、阿根廷Tenaris等企业已经开发出各种类型的油套管特殊螺纹，而国内的天津钢管公司、上海宝钢、华菱衡钢等也开发出各有特点的油套管特殊螺纹。特殊螺纹结构新颖，螺纹形状复杂，由于其具有高连接强度和高密封性能，对其加工精度也提出了更高要求。

加工API螺纹一般采用螺纹梳刀，加工效率快，成材率高。但是由于特殊螺纹的螺纹形状复杂，使其难以用普通螺纹梳刀进行加工，故，国、内外工厂多采用成型单齿刀片进行加工。不过实际生产中，使用成型单齿刀片加工特殊螺纹，存在以下问题：单齿切削量大，刀片磨损快，不及时更换刀片导致加工出的螺纹参数不符合特殊螺纹技术要求，而，频繁更换刀具一方面降低了生产效率，另一方面增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油套管特殊螺纹加工刀片及加工方法，从而解决现有油套管特殊螺纹加工中刀具磨损快、加工效率低、车削出的螺纹精度差的问题。

为了实现上述目的，本发明所述油套管特殊螺纹加工刀片，所述刀片包括螺纹主体车刀和螺纹轮廓车刀，所述螺纹主体车刀的切削刃轮廓形状与所述螺纹轮廓车刀的切削刃轮廓形状相同，所述螺纹轮廓车刀的切削刃轮廓形状与目标特殊螺纹牙型轮廓线相吻合。

优选地，所述螺纹主体车刀的前车削刃与所述螺纹轮廓车刀的前车削刃平行，所述螺纹轮廓车刀的后车削刃为垂直水平面的垂直面或向前车削刃偏斜的斜面。

优选地，所述螺纹主体车刀的切削底部宽度比所述螺纹轮廓车刀切削底部宽度小d，d取值0.1～0.2mm。

更优选地，所述螺纹主体车刀的前车削刃的长度、宽度比对应的所述螺纹轮廓车刀的前车削刃的长度、宽度小d/2；

所述螺纹主体车刀的顶部车削刃的长度、宽度比对应的所述螺纹轮廓车刀的顶部车削刃的长度、宽度小d/2。

优选地，螺纹主体车刀和螺纹轮廓车刀均为单齿刀片。

本发明所述使用油套管特殊螺纹加工刀片加工螺纹的方法，所述方法包括：

S1，使用螺纹主体车刀车削出目标特殊螺纹的牙型主体部分；

S2，使用螺纹轮廓车刀一次车削出目标特殊螺纹牙型轮廓。

优选地，在车削目标特殊螺纹前需先在待加工件上加工出用于车削螺纹的锥面。

更优选地，使用螺纹主体车刀在锥面上车削时，采用数控车床的螺纹车削循环指令，分多次车削出目标特殊螺纹的牙型主体部分；同时，最后一次进刀量需考虑切除余量不小于0.2mm。

更优选地，所述螺纹轮廓刀片进行车削时走刀路线与所述螺纹主体刀片车 削的最后一刀走刀路线相同。

更优选地，在车削螺纹前对刀时，所述螺纹轮廓车刀对刀Z轴坐标需补偿d/2，所述螺纹主体车刀的切削底部宽度比所述螺纹轮廓车刀切削底部宽度小d，d取值0.1～0.2mm。

本发明的有益效果是：

1、本发明所述加工刀片包括螺纹主体车刀和螺纹轮廓车刀,两者为形状相同大小不同车刀。螺纹主体车刀通过循环程序多次车削，加工出特殊螺纹牙型的主体部分，螺纹主体车刀的磨损对最终螺纹精度影响较小，可以加工更多接头螺纹而不需因少量磨损而更换刀片。螺纹轮廓车刀仅车削主体车刀车削后的余量部分，车削量小，刀片的磨损小，一个轮廓刀片可以车削更多接头螺纹。双刀片组合车削使得在保证螺纹加工精度的同时，刀片使用量大幅下降，减低了生产成本。

2、本发明提出的加工两种螺纹刀片车削特殊螺纹的加工方法，解决了普通刀片和加工工艺难以加工出负承载面特殊螺纹的技术难题，并且最后采用螺纹轮廓刀片加工确保了加工出特殊螺纹的精度要求。

3、本发明所述油套管特殊螺纹加工方法由于不需频繁更换螺纹刀片，节省了更换刀具时间，从而提高了特殊螺纹加工的生产效率，能为生产企业增加效益。

附图说明

图1是实施例提供的负承载面特殊螺纹结构形式示意图，A表示导向面，B表示承载面；

图2是实施例提供的螺纹主体车刀示意图，1表示螺纹主体车刀，11表示螺纹主体车刀的前车削刃，12表示螺纹主体车刀的顶部削刃，13表示螺纹主体车刀的后车削刃；

图3是本发明实施例提供的螺纹轮廓车刀示意图；2表示螺纹轮廓车刀，21表示螺纹轮廓车刀的前车削刃，22表示螺纹轮廓车刀的顶部削刃，23表示螺纹轮廓车刀的后车削刃；

图4是实施例螺纹主体刀片和螺纹轮廓刀片车削部位示意图，C表示待加工件的锥面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，某型套管接头采用特殊螺纹，螺纹为负承载面偏梯形螺纹形式，牙形导向面角度为8°，承载面角度为-5°，齿高为1.62mm，螺距为5.08mm，螺纹锥度为1：16，螺纹端部设有密封面和扭矩台肩。负承载面螺纹使得该螺纹接头具有更强的防脱扣性能，从而保证了接头在复杂载荷条件下的连接完整性。接头内外螺纹相互配合，此处以公端外螺纹为例进行说明。

加工公端外螺纹的螺纹主体车刀见图2，螺纹轮廓车刀见图3，两个车刀均为横装单齿刀片。螺纹轮廓车刀三个切削刃与对应位置的特殊螺纹牙型轮廓相重合。螺纹主体车刀的刀底宽度比螺纹轮廓车刀的刀底宽度小0.2mm，螺纹主体车刀前车削刃与螺纹轮廓车刀前车削刃相平行，螺纹轮廓车刀的后车削刃向其前车削刃偏斜5°，螺纹主体车刀的前车削刃比螺纹轮廓车刀的前车削刃小0.1mm；螺纹主体车刀的顶部车削刃比螺纹轮廓车刀的顶部车削刃小0.1mm。牙形的导向面与螺纹主体车刀或螺纹轮廓车刀的前切削刃相贴，牙形的承载面与螺纹主体车刀或螺纹轮廓车刀的后切削刃相贴。

在螺纹车削前需对钢管上车出锥面，见图4。锥面加工出后则使用螺纹主体 车刀进行车削，即要切除图4中标星的部分①，该部分即为螺纹主体部分。螺纹主体车削采用数控车床的螺纹车削循环指令，由于螺纹主体车削对螺纹精度影响较小，循环指令车削时每次进刀量可放大，提高加工效率。该接头螺纹加工主体车削循环可设为5次车削，每次进刀量约0.3mm，最后一次进刀量需考虑切除余量不小于0.2mm。

待螺纹主体部分车削完成后，则使用螺纹轮廓刀片进行车削。螺纹轮廓车削即使用螺纹轮廓刀片切除图4中向左倾斜的斜线部分②，该部分由螺纹主体车刀车削后的余量和负承载面部分组成。螺纹轮廓刀片进行车削的走刀路线与螺纹主体刀片循环车削的最后一刀走的路线相同。为了提高螺纹表面质量，螺纹轮廓车削可以重复走刀一次。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、本发明所述加工刀片包括螺纹主体车刀和螺纹轮廓车刀。螺纹主体车刀通过循环程序多次车削，加工出特殊螺纹牙型的主体部分，螺纹主体车刀的磨损对最终螺纹精度影响较小，可以加工更多接头螺纹而不需因少量磨损而更换刀片。螺纹轮廓车刀仅车削主体车刀车削后的余量部分，车削量小，刀片的磨损小，一个轮廓刀片可以车削更多接头螺纹。双刀片组合车削使得在保证螺纹加工精度的同时，刀片使用量大幅下降，减低了生产成本。

2、本发明提出的加工两种螺纹刀片车削特殊螺纹的加工方法，解决了普通刀片和加工工艺难以加工出负承载面特殊螺纹的技术难题，并且最后采用螺纹轮廓刀片加工确保了加工出特殊螺纹的精度要求。

3、本发明所述油套管特殊螺纹加工方法由于不需频繁更换螺纹刀片，节省了更换刀具时间，从而提高了特殊螺纹加工的生产效率，能为生产企业增加效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。