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CN115415661A - 用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置 - Google Patents

用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及一种用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，包括固定环、固定管、芯杆、夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构；用于改进筒夹车床后，可以直接使用加工管件焊接端面的筒夹车床执行钻杆连接件与管件的摩擦焊工序，简化了生产流程，提高了生产效率，并降低了相关设备成本与工时成本。

Description

用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置
技术领域：
本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及一种用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置。
背景技术：
目前在加工钻杆时，常用的加工方案为在管件结构主体的两端以摩擦焊方式焊接公、母钻杆连接件，切削掉焊接毛刺并热处理后形成产品。
该加工工艺过程中，通常使用惯性摩擦焊设备进行加工，在使用筒夹车床对管件端面进行焊接前车削加工后需要再次吊装运输，费事费力增加工时成本，且常用的惯性摩擦焊设备多为旋转钻杆连接件的工作方式，由于钻杆连接件自重较小，往往需要添加配重来增加转动储能，增加设备尺寸，导致设备笨重操作不便。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，使相关的摩擦焊工艺可以直接借助筒夹车床旋转自重较大的管件来完成，减少工艺设备减少加工工时成本。
用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，包括固定环、固定管、芯杆、夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构。
其中固定环前端设置有与待加工连接件外轮廓贴合的内凹部，固定环后端与固定管端面连接固定；芯杆固定安装在固定管内并向前延伸，夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构设置在芯杆上。
夹持动作机构包括夹持传动件、夹持杆、夹持工作面和夹持传动副，其中，芯杆上设置有夹持动作孔，夹持杆滑动安装在夹持动作孔内，夹持工作面安装在夹持杆外端，固定环对应位置设置有镂空部，使夹持工作面动作穿过该镂空部与待加工连接件接触，夹持传动件安装在芯杆与固定管内壁之间，并通过夹持传动副与夹持杆传动连接；上述夹持动作机构有多个，环绕芯杆均布。
伸缩车刀机构包括伸缩传动件、车刀杆、车刀刀具和伸缩传动副，其中，芯杆上设置有伸缩动作孔，车刀杆滑动安装在伸缩动作孔内，车刀刀具安装在车刀杆外端，伸缩传动件安装在芯杆与固定管内壁之间，并通过伸缩传动副与车刀杆传动连接；上述伸缩车刀机构有两个，对称设置在芯杆端部，位于夹持动作机构外侧。
气吹排渣机构由排渣挡板和气吹管路组成，排渣挡板为圆形板安装在芯杆端面上并周向延伸，气吹管设置在芯杆内，其吹气口设置在芯杆端部侧面，位于伸缩车刀机构与排渣挡板之间，固定环上设置有排渣口。
工作时，芯杆、固定管通过滑动件如溜板或主轴滑轨安装在车床上，管件通过筒夹固定，代加工连接件即钻杆连接件放置在固定环内凹部处，夹持传动件动作驱动夹持杆和夹持工作面动作，伸入内凹部夹持固定钻杆连接件，钻杆连接件焊接面与管件焊接面对齐，使芯杆伸入管件内且伸缩车刀机构越过焊接面。通过筒夹驱动管件转动，在转速达到工艺要求后移动芯杆与固定管，推动钻杆连接件接触挤压管件，同时筒夹驱动器停车，实现惯性摩擦焊工艺。之后夹持动作机构复位，释放钻杆连接件，伸缩传动件动作驱动车刀杆、车刀刀具伸出与管件内壁贴合，再次启动筒夹驱动器使管件与钻杆连接件转动，滑动件动作驱动芯杆退出管件，退出过程中车刀切除摩擦焊形成的凸出焊缝内壁部分，切屑由气吹排渣机构沿排渣口吹出管件，排渣挡板用于防止切削过程飞溅的切屑飞入管件内部。
优选的，固定环由固定工作部和安装连接件组成，其中固定工作部整体镂空并设置内凹部，其镂空作为镂空部与排渣口，安装连接件为安装在固定工作部上的非镂空环状结构件，用于与固定管端面连接固定。
优选的，夹持杆、车刀杆为方形杆，夹持杆侧面与夹持传动件、车刀杆侧面与伸缩传动件分别设置有相互啮合的斜齿条，该相互啮合的斜齿条即为夹持传动副和伸缩传动副。
进一步的，芯杆与固定管内壁间设置相对芯杆、固定管轴线滑动的传动管，该传动管同时作为夹持传动件与伸缩传动件，传动管上对应位置开长孔，孔侧壁设置与与夹持杆、车刀杆侧面相互啮合的斜齿条形成夹持传动副和伸缩传动副，夹持传动副与伸缩传动副的斜齿条倾斜方向相反。该结构下，传动管向一侧滑动时可以使伸缩车刀机构收回并使夹持动作机构伸出，向另一侧滑动时则使伸缩车刀机构伸出并使夹持动作机构收回，简化动作控制结构提高设备的可靠性，并可以有效防止伸缩车刀机构与夹持动作机构同时伸出的误操作，避免该生产事故的发生。
进一步的，传动管设置有轴向滑槽，芯杆或固定管上设置有与轴向滑槽配合的轴向滑轨。
本发明提供了一种用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，用于改进筒夹车床后，可以直接使用加工管件焊接端面的筒夹车床执行钻杆连接件与管件的摩擦焊工序，简化了生产流程，提高了生产效率，并降低了相关设备成本与工时成本。
附图说明：
附图1是用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置具体实施例结构示意图；
附图2是用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置具体实施例摩擦焊动作结构示意图；
附图3是用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置具体实施例车削动作结构示意图。
图中，钻杆连接件1、管件2、筒夹3、固定工作部4、安装连接件5、固定管6、芯杆7、传动管8、夹持杆9、夹持工作面10、夹持传动副11、车刀杆12、车刀刀具13、伸缩传动副14、排渣挡板15、气吹管路16。
具体实施方式：
用于钻杆连接件1摩擦焊加工的夹具装置，包括固定环、固定管6、芯杆7、夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构。
其中固定环前端设置有与待加工连接件外轮廓贴合的内凹部，固定环后端与固定管6端面连接固定，固定环由固定工作部4和安装连接件5组成，其中固定工作部4整体镂空并设置内凹部，其镂空作为镂空部与排渣口，安装连接件5为安装在固定工作部4上的非镂空环状结构件，用于与固定管6端面连接固定。芯杆7固定安装在固定管6内并向前延伸，夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构设置在芯杆7上。
夹持动作机构包括夹持传动件、夹持杆9、夹持工作面10和夹持传动副11，其中，芯杆7上设置有夹持动作孔，夹持杆9滑动安装在夹持动作孔内，夹持工作面10安装在夹持杆9外端，固定环对应位置设置有镂空部，使夹持工作面10动作穿过该镂空部与待加工连接件接触，夹持传动件安装在芯杆7与固定管6内壁之间，并通过夹持传动副11与夹持杆9传动连接；上述夹持动作机构有多个，环绕芯杆7均布。
伸缩车刀机构包括伸缩传动件、车刀杆12、车刀刀具13和伸缩传动副14，其中，芯杆7上设置有伸缩动作孔，车刀杆12滑动安装在伸缩动作孔内，车刀刀具13安装在车刀杆12外端，伸缩传动件安装在芯杆7与固定管6内壁之间，并通过伸缩传动副14与车刀杆12传动连接；上述伸缩车刀机构有两个，对称设置在芯杆7端部，位于夹持动作机构外侧。
气吹排渣机构由排渣挡板15和气吹管路16组成，排渣挡板15为圆形板安装在芯杆7端面上并周向延伸，气吹管设置在芯杆7内，其吹气口设置在芯杆7端部侧面，位于伸缩车刀机构与排渣挡板15之间，固定环上设置有排渣口。
上述夹持杆9、车刀杆12为方形杆，夹持杆9侧面与夹持传动件、车刀杆12侧面与伸缩传动件分别设置有相互啮合的斜齿条，该相互啮合的斜齿条即为夹持传动副11和伸缩传动副14。
芯杆7与固定管6内壁间设置相对芯杆7、固定管6轴线滑动的传动管8，该传动管8同时作为夹持传动件与伸缩传动件，传动管8上对应位置开长孔，孔侧壁设置与与夹持杆9、车刀杆12侧面相互啮合的斜齿条形成夹持传动副11和伸缩传动副14，夹持传动副11与伸缩传动副14的斜齿条倾斜方向相反。该结构下，传动管8向一侧滑动时可以使伸缩车刀机构收回并使夹持动作机构伸出，向另一侧滑动时则使伸缩车刀机构伸出并使夹持动作机构收回，简化动作控制结构提高设备的可靠性，并可以有效防止伸缩车刀机构与夹持动作机构同时伸出的误操作，避免该生产事故的发生。传动管8设置有轴向滑槽，芯杆7或固定管6上设置有与轴向滑槽配合的轴向滑轨。
工作时，芯杆7、固定管6通过滑动件如溜板或主轴滑轨安装在车床上，管件2通过筒夹3固定，代加工连接件即钻杆连接件1放置在固定环内凹部处，传动管8动作驱动夹持杆9和夹持工作面10动作，伸入内凹部夹持固定钻杆连接件1，同时驱动车刀杆12、车刀刀具13动作，收回芯杆7内，钻杆连接件1焊接面与管件2焊接面对齐，使芯杆7伸入管件2内且伸缩车刀机构越过焊接面。通过筒夹3驱动管件2转动，在转速达到工艺要求后移动芯杆7与固定管6，推动钻杆连接件1接触挤压管件2，同时筒夹3驱动器停车，实现惯性摩擦焊工艺。之后传动管8反向动作，驱动夹持杆9和夹持工作面10动作，收回芯杆7内释放钻杆连接件1，同时驱动车刀杆12、车刀刀具13动作，伸出与管件2内壁贴合，再次启动筒夹3驱动器使管件2与钻杆连接件1转动，滑动件动作驱动芯杆7退出管件2，退出过程中车刀切除摩擦焊形成的凸出焊缝内壁部分，切屑由气吹排渣机构沿固定环的固定工作部4镂空吹出管件2，排渣挡板15用于防止切削过程飞溅的切屑飞入管件2内部。

Claims (5)

1.用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，其特征在于，包括固定环、固定管、芯杆、夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构；
其中固定环前端设置有与待加工连接件外轮廓贴合的内凹部，固定环后端与固定管端面连接固定；芯杆固定安装在固定管内并向前延伸，夹持动作机构、伸缩车刀机构和气吹排渣机构设置在芯杆上；
夹持动作机构包括夹持传动件、夹持杆、夹持工作面和夹持传动副，其中，芯杆上设置有夹持动作孔，夹持杆滑动安装在夹持动作孔内，夹持工作面安装在夹持杆外端，固定环对应位置设置有镂空部，使夹持工作面动作穿过该镂空部与待加工连接件接触，夹持传动件安装在芯杆与固定管内壁之间，并通过夹持传动副与夹持杆传动连接；上述夹持动作机构有多个，环绕芯杆均布；
伸缩车刀机构包括伸缩传动件、车刀杆、车刀刀具和伸缩传动副，其中，芯杆上设置有伸缩动作孔，车刀杆滑动安装在伸缩动作孔内，车刀刀具安装在车刀杆外端，伸缩传动件安装在芯杆与固定管内壁之间，并通过伸缩传动副与车刀杆传动连接；上述伸缩车刀机构有两个，对称设置在芯杆端部，位于夹持动作机构外侧；
气吹排渣机构由排渣挡板和气吹管路组成，排渣挡板为圆形板安装在芯杆端面上并周向延伸，气吹管设置在芯杆内，其吹气口设置在芯杆端部侧面，位于伸缩车刀机构与排渣挡板之间，固定环上设置有排渣口。
2.如权利要求1所述的用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，其特征在于，所述固定环由固定工作部和安装连接件组成，其中固定工作部整体镂空并设置内凹部，其镂空作为镂空部与排渣口，安装连接件为安装在固定工作部上的非镂空环状结构件，用于与固定管端面连接固定。
3.如权利要求1所述的用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，其特征在于，所述夹持杆、车刀杆为方形杆，夹持杆侧面与夹持传动件、车刀杆侧面与伸缩传动件分别设置有相互啮合的斜齿条，该相互啮合的斜齿条即为夹持传动副和伸缩传动副。
4.如权利要求3所述的用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，其特征在于，所述芯杆与固定管内壁间设置相对芯杆、固定管轴线滑动的传动管，该传动管同时作为夹持传动件与伸缩传动件，传动管上对应位置开长孔，孔侧壁设置与与夹持杆、车刀杆侧面相互啮合的斜齿条形成夹持传动副和伸缩传动副，夹持传动副与伸缩传动副的斜齿条倾斜方向相反。
5.如权利要求4所述的用于钻杆连接件摩擦焊加工的夹具装置，其特征在于，所述传动管设置有轴向滑槽，芯杆或固定管上设置有与轴向滑槽配合的轴向滑轨。
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