Výzkum v oblasti opravy závitů vrtacích nástrojů na CNC soustruzích
Jan 16, 2024
Ropné vrtací nástroje jsou během procesu vrtání vystaveny složitým silám a velkému zatížení a závity s nimi spojené jsou náchylné k opotřebení a deformaci. Pokud nebude opravena včas, může snadno vést k nehodám se selháním vrtacího nástroje, jako je oddělení a proražení. Vzhledem k vynikajícím tahovým a torzním vlastnostem trubek vrtacích nástrojů a jejich vysoké pořizovací ceně se v zájmu zvýšení životnosti vrtacích nástrojů a úspory nákladů obecně závity vrtacích nástrojů spíše opravují než odřezávají.
1. Obecné metody opravy závitů ropných vrtacích nástrojů
Nástroje pro ropné vrtání jsou obecně kuželové závity (obrázek 1). Při opravách závitů ① odřízněte určitou délku L koncové plochy podle opotřebení závitu; ② Podle toho ořízněte šířku L povrchu stupně a obrobte obrys oříznutého průměru na kónický povrch, který splňuje požadavky na velikost; ③ Zpracujte celý závit podél původní spirálové trajektorie, aby odpovídal rozměrům na výkresu. Po takovém opotřebení
Závit byl opraven na nový a po kontrole byl vrtací nástroj opět uveden do provozu.
1. Obecné metody opravy závitů ropných vrtacích nástrojů
Nástroje pro ropné vrtání jsou obecně kuželové závity (obrázek 1). Při opravách závitů ① odřízněte určitou délku L koncové plochy podle opotřebení závitu; ② Podle toho ořízněte šířku L povrchu stupně a obrobte obrys oříznutého průměru na kónický povrch, který splňuje požadavky na velikost; ③ Zpracujte celý závit podél původní spirálové trajektorie, aby odpovídal rozměrům na výkresu. Po takovém opotřebení
Závit byl opraven na nový a po kontrole byl vrtací nástroj opět uveden do provozu.
Obrázek 1 Oprava závitu
V současnosti se většina oprav závitů u ropných vrtacích nástrojů provádí pomocí běžných soustruhů na závitování trubek. Vlivem pracovních zkušeností operátorů a přesností soustruhů jsou rozměry různých částí závitu, jako je kužel, tvar zubu, zkosení, náchylné k chybám; Lokální rozměrová tolerance některých speciálních závitů je v rozmezí 0,2 mm, což je obtížné ručně ovládat a ovlivňuje efektivitu obrábění. Mezitím operátor
Dlouhé ohýbání kvůli obsluze soustruhu může snadno způsobit únavu pasu a ovlivnit fyzické zdraví.
2. Princip obrábění závitů na soustruzích
Rotační pohyb obrobku poháněný vřetenem soustruhu je hlavním pohybem, zatímco pohyb nástroje je pohyb posuvný. Zpracování závitů na běžném závitořezném soustruhu na trubky se opírá o přenos síly výměnným kolem, které pohání šroub do otáčení a následně pohání velkou nosnou desku do pohybu podle nastaveného stoupání. Axiální poloha malé opěrné destičky pro pohyb špičky nástroje je nastavena tak, aby se dosáhlo vyrovnání nástroje, čímž se dokončí soustružení závitu. Dosahuje se jich čistě mechanickým převodem a v procesu obrábění závitů, pokud dojde k řezání, výpadku napájení, proměnným otáčkám nebo opravě starých závitů, může být relativně snadné dosáhnout vyrovnání nástroje a jeho opětovného zpracování.
Bez ohledu na to, jaký typ závitu CNC soustruh soustruží, musí hlavní pohyb a pohyb posuvu udržovat specifický vztah, to znamená, že musí přesně dosáhnout jedné otáčky obrobku a jednoho stoupání pohybu nástroje. Otáčky vřetena lze nastavit pomocí programu, ale poloha úhlu je obecně nekontrolovatelná. Pro dosažení funkce řezání závitů je nutné použít fotoelektrický enkodér a připojit jej k vřetenu v převodu 1:1. Když se vřeteno otáčí, kodér se synchronně otáčí a vysílá řadu impulzních signálů do systému CNC. CNC systém vybere specifický motor pro řízení úhlu, který začne podávat na základě detekovaného signálu otáčení vřetena, čímž se dosáhne požadovaného proporcionálního vztahu pro soustružení závitů.
3. Oprava závitu na CNC soustruhu
Před každým podáváním závitu na CNC soustruhu CNC systém naskenuje nulový impuls fotoelektrického enkodéru a začne podávat, když dorazí. Jinak je ve stavu čekání. Tím je zajištěno, že spirálová trajektorie každého otáčení posuvu je stejná, což zabraňuje výskytu náhodného navlékání.
Při opravě starého závitu vrtacího nástroje však nastává problém s vyrovnáním výchozí polohy závitu s nástrojem. Vzhledem k možnému rozdílu mezi nulovým impulsem fotoelektrického enkodéru a počáteční polohou opravovaného závitu, kdy se vřeteno otáčí a nástroj vykonává pohyb otáčení závitu podle příkazu G92 (nebo G32), se nebude shodovat se spirálovou trajektorií opravovaného závitu, což má za následek poškození původního závitu nebo dokonce řezání. Proto je při opravě závitu nutné jej nejprve lokalizovat a poté otočit. Polohování má použít puls nulového bodu jako referenci a zarovnat počáteční polohu závitu, který má být opraven, pomocí odpovídajícího nástroje. Po umístění se nástroj může pohybovat po spirálové trajektorii závitu, který má být opraven, a dosáhnout tak opravy závitu. Proto je klíčem k opravě závitu polohování.
Metodou této studie je označit nulový puls na povrchu kolem sklíčidla, abyste určili počáteční bod soustružení závitu, a pomocí makroprogramu lokalizovat polohu nástroje: ① Při zarovnávání nástroje nejprve posuňte sklíčidlo a otočte jím na označené místo. V tomto okamžiku je poloha vřetena polohou signálu nulového impulzu. Spuštěním makroprogramu v jediném kroku přesuňte hrot nástroje nad určitou polohu závitu, který má být opraven; ② Zvolte ručně zalomený pulzní generátor pro posunutí hrotu nástroje do spirálové drážky uprostřed závitu, snížení zvětšení a jemné doladění hodnot X a Z hrotu nástroje. Sledujte špičku nástroje a spirálovou drážku, dokud se neshodují. V této době věnujte zvláštní pozornost poloze hrotu nástroje, jinak je snadné rozdrtit blok nástroje; ③ Vyberte program, který chcete spustit v jediném kroku, a pro dokončení načtěte systémovou proměnnou # 5002 informací o poloze osy Z hrotu nástroje prostřednictvím společné proměnné # 505, tedy # {{3}# 5002. operaci vyrovnání nástroje; ④ Krok za krokem spusťte makro program pro posunutí hrotu nástroje do polohy N stoupání od závitu, který má být opraven. V tomto bodě (od X, od Z) je to výchozí bod. Poté zadejte hodnotu R pomocí proměnného výrazu a použijte instrukci řezání závitu G92 k dokončení obrábění závitu. ⑤ Při používání vrtacích nástrojů se profil závitu někdy výrazně opotřebuje. I když byl nástroj vyrovnán, během činnosti příkazu pro řezání závitového cyklu G92 může být zjištěno, že hrot nástroje není zcela vyrovnán se spirálou závitu, který má být opraven (offsetový nástroj). V tomto okamžiku lze přiřadit hodnotu proměnné # 5 pro jemné doladění Z-hodnoty hrotu nástroje v kladném nebo záporném směru (obrázek 2), čímž se dosáhne cíle vyrovnání se spirálovou linií závitu, který má být opraven. .
V současnosti se většina oprav závitů u ropných vrtacích nástrojů provádí pomocí běžných soustruhů na závitování trubek. Vlivem pracovních zkušeností operátorů a přesností soustruhů jsou rozměry různých částí závitu, jako je kužel, tvar zubu, zkosení, náchylné k chybám; Lokální rozměrová tolerance některých speciálních závitů je v rozmezí 0,2 mm, což je obtížné ručně ovládat a ovlivňuje efektivitu obrábění. Mezitím operátor
Dlouhé ohýbání kvůli obsluze soustruhu může snadno způsobit únavu pasu a ovlivnit fyzické zdraví.
2. Princip obrábění závitů na soustruzích
Rotační pohyb obrobku poháněný vřetenem soustruhu je hlavním pohybem, zatímco pohyb nástroje je pohyb posuvný. Zpracování závitů na běžném závitořezném soustruhu na trubky se opírá o přenos síly výměnným kolem, které pohání šroub do otáčení a následně pohání velkou nosnou desku do pohybu podle nastaveného stoupání. Axiální poloha malé opěrné destičky pro pohyb špičky nástroje je nastavena tak, aby se dosáhlo vyrovnání nástroje, čímž se dokončí soustružení závitu. Dosahuje se jich čistě mechanickým převodem a v procesu obrábění závitů, pokud dojde k řezání, výpadku napájení, proměnným otáčkám nebo opravě starých závitů, může být relativně snadné dosáhnout vyrovnání nástroje a jeho opětovného zpracování.
Bez ohledu na to, jaký typ závitu CNC soustruh soustruží, musí hlavní pohyb a pohyb posuvu udržovat specifický vztah, to znamená, že musí přesně dosáhnout jedné otáčky obrobku a jednoho stoupání pohybu nástroje. Otáčky vřetena lze nastavit pomocí programu, ale poloha úhlu je obecně nekontrolovatelná. Pro dosažení funkce řezání závitů je nutné použít fotoelektrický enkodér a připojit jej k vřetenu v převodu 1:1. Když se vřeteno otáčí, kodér se synchronně otáčí a vysílá řadu impulzních signálů do systému CNC. CNC systém vybere specifický motor pro řízení úhlu, který začne podávat na základě detekovaného signálu otáčení vřetena, čímž se dosáhne požadovaného proporcionálního vztahu pro soustružení závitů.
3. Oprava závitu na CNC soustruhu
Před každým podáváním závitu na CNC soustruhu CNC systém naskenuje nulový impuls fotoelektrického enkodéru a začne podávat, když dorazí. Jinak je ve stavu čekání. Tím je zajištěno, že spirálová trajektorie každého otáčení posuvu je stejná, což zabraňuje výskytu náhodného navlékání.
Při opravě starého závitu vrtacího nástroje však nastává problém s vyrovnáním výchozí polohy závitu s nástrojem. Vzhledem k možnému rozdílu mezi nulovým impulsem fotoelektrického enkodéru a počáteční polohou opravovaného závitu, kdy se vřeteno otáčí a nástroj vykonává pohyb otáčení závitu podle příkazu G92 (nebo G32), se nebude shodovat se spirálovou trajektorií opravovaného závitu, což má za následek poškození původního závitu nebo dokonce řezání. Proto je při opravě závitu nutné jej nejprve lokalizovat a poté otočit. Polohování má použít puls nulového bodu jako referenci a zarovnat počáteční polohu závitu, který má být opraven, pomocí odpovídajícího nástroje. Po umístění se nástroj může pohybovat po spirálové trajektorii závitu, který má být opraven, a dosáhnout tak opravy závitu. Proto je klíčem k opravě závitu polohování.
Metodou této studie je označit nulový puls na povrchu kolem sklíčidla, abyste určili počáteční bod soustružení závitu, a pomocí makroprogramu lokalizovat polohu nástroje: ① Při zarovnávání nástroje nejprve posuňte sklíčidlo a otočte jím na označené místo. V tomto okamžiku je poloha vřetena polohou signálu nulového impulzu. Spuštěním makroprogramu v jediném kroku přesuňte hrot nástroje nad určitou polohu závitu, který má být opraven; ② Zvolte ručně zalomený pulzní generátor pro posunutí hrotu nástroje do spirálové drážky uprostřed závitu, snížení zvětšení a jemné doladění hodnot X a Z hrotu nástroje. Sledujte špičku nástroje a spirálovou drážku, dokud se neshodují. V této době věnujte zvláštní pozornost poloze hrotu nástroje, jinak je snadné rozdrtit blok nástroje; ③ Vyberte program, který chcete spustit v jediném kroku, a pro dokončení načtěte systémovou proměnnou # 5002 informací o poloze osy Z hrotu nástroje prostřednictvím společné proměnné # 505, tedy # {{3}# 5002. operaci vyrovnání nástroje; ④ Krok za krokem spusťte makro program pro posunutí hrotu nástroje do polohy N stoupání od závitu, který má být opraven. V tomto bodě (od X, od Z) je to výchozí bod. Poté zadejte hodnotu R pomocí proměnného výrazu a použijte instrukci řezání závitu G92 k dokončení obrábění závitu. ⑤ Při používání vrtacích nástrojů se profil závitu někdy výrazně opotřebuje. I když byl nástroj vyrovnán, během činnosti příkazu pro řezání závitového cyklu G92 může být zjištěno, že hrot nástroje není zcela vyrovnán se spirálou závitu, který má být opraven (offsetový nástroj). V tomto okamžiku lze přiřadit hodnotu proměnné # 5 pro jemné doladění Z-hodnoty hrotu nástroje v kladném nebo záporném směru (obrázek 2), čímž se dosáhne cíle vyrovnání se spirálovou linií závitu, který má být opraven. .
Obrázek 2 Parametry nastavení hrotu nože
Vezměme si jako příklad program s vnějším závitem NC50.
(1) Naprogramujte segment 1, operace vyrovnání nástroje:
V instrukci cyklu řezání závitu G92 (obrázek 3) představují parametry X a Z hodnoty souřadnic koncového bodu každého řezného nástroje, R představuje rozdíl poloměrů mezi počátečním a koncovým bodem řezání kuželové plochy a F představuje stoupání závitu (rozteč závitu NC50 je 6,35 mm). Spuštěním proměnného výrazu Z [# 505+# 5+63.5] přesuňte tvářecí nástroj do polohy 10 roztečí od spirálové drážky nástroje, což je výchozí bod. V současnosti nejsou k dispozici žádné informace pro určení přesné vzdálenosti segmentu zrychlení nástroje, když CNC soustruh vykonává instrukce G32 nebo G92. Proto vzdálenost mezi počátečním bodem a koncovou plochou opravovaného závitu (tj. N stoupání) závisí na provozních zvyklostech. Poté přiřaďte parametr R k proměnné výraz # 4=[# 3- # 505- # 5-56.5]/12, spusťte instrukci řezání závitu G92 a dokončete obrábění na opravu závitů.
Obrázek 3 Instrukce pro řezání závitu G92
4. Závěr
V oblasti údržby závitů vrtacích nástrojů je směrem budoucího vývoje automatizační technika reprezentovaná CNC obráběcími stroji. Metoda představená v tomto článku má nízké aplikační náklady a nevyžaduje speciální úpravy CNC soustruhů. Použití CNC soustruhů pro opravy závitů vrtacích nástrojů zároveň zlepšilo kvalitu údržby vrtacích nástrojů. Po opravě závitu je velikost stabilní, snižuje pracnost operátorů a poskytuje nové technické prostředky pro údržbu závitu nástroje pro olejové vrtání.
