石油套管大角度梯形缝加工方法及设备

1、一种石油套管大角度梯形缝加工方法，其特征在于该方 法包括以下步骤：
①将石油套管定位，以过该管圆心某一平面为基面；
②将刀片放置在基面内，并沿基面垂直方向远离基面移动 δ1距离，对准套管上割缝位置进行切割预定长度的缝；
③将套管沿自身圆心相对基面转动α+β角，刀片沿基面垂 直方向相对基面移动δ1+δ2的距离，并对准原缝口，对套管进 行切割同样长度的缝；
④将刀片相对套管轴向成γ角放置，沿缝口两端切断缝内 “△”形残留截面管壁，重复上述步骤至全部割缝完成，其中参 数：缝的梯形角0°＜α+β＜40°，δ1、δ2分别为转角α、β的 正弦值与套管外圆半径之积，0°＜γ＜180°。
2、根据权利要求1所述的加工方法，其特征是已经加工完的 梯形缝套管其外表面进行冷作缩缝加工处理。
3、一种实现权利要求1或2所述加工方法所使用的设备，其 特征是该设备包括梯形缝缝廓加工设备，梯形缝缝廓内残留截面 切割设备和梯形缝套管碾压缩缝设备。
4、根据权利要求3所述的设备，其特征是梯形缝缝廓加工设 备由下列各部分组成，机座，通过复合滚动导轨瓦座安装在机座 一端上并带有三爪卡盘的分度总成，通过执行油缸和滚轮安装在 机座上的其上带有进刀手轮控制进刀量的一组切削总成的横向托 板和纵向托板，安装在机座另一端上的带有三爪卡盘的滚动导轨 浮动瓦座，和机座外带有周向导轮和用油缸控制升降的轴向导轮 的辅助支承，上述分度总成包括角度分度手柄和角度分度盘以及 圆周分度手柄6和圆周分度盘，上述切削总成包括安装在托板上 的通过装有升降手轮的丝杆及定位档板和定位螺钉控制其升降行 程的电机及电机驱动的切削头，切削头末端安装有薄片形铜基切 割刀片。
5、根据权利要求3所述的设备，其特征是梯形缝缝廓内残留 截面切割设备包括机座，安装在机座上的装有进刀手轮控制进刀 量的一组切削总成的托板，安装在机座两端的带有周向导轮和压 紧螺栓以及由油缸控制其升降的轴向导轮的支承总成，上述切削 总成包括安装在托板上的支承架以及铰接在支承架上的由电机驱 动的切削头，切削头末端安装有薄片形铜基切割刀片。
6、根据权利要求3所述的设备，其特征是梯形缝套管碾压缩 缝设备包括机座，通过导轨瓦座安装在机座上的回转导轨，安装 在回转导轨上的由电机、驱动机构和万向传动轴控制的主动碾轮 和安装在回转导轨上的辅助碾轮以及安装在该两碾轮上方的通过 紧固螺栓来固紧套管的紧固碾轮，和安装在机座上的支架及其上 的两个支承轮，其中三个碾轮的轴线与套管轴线之间有一个0° -20°夹角。

本发明属于石油钻采所用套管和其它建筑业所用地下出水管 的梯形缝割缝筛管的加工方法及设备。\n在现有技术中，如中国专利局于93年10月27日公告的专利号 为CN92225922的“壁厚长筒管子开缝机”，该专利公开的梯形缝 加工方法为“三刀成形法”，即沿管子径向切削一刀，再分别于 缝两侧成一定角度沿原缝口切削两刀而成，该方法加工的梯形缝 角度只能在6°以内，另外中国专利局于92年4月8日公告的专利 号为CN91199264的“割缝筛管及其制造方法”，该方法是“在管 上需割缝的位置上加工出预定长度且比要求缝宽的开口，与其相 适应在开口中镶入比开口稍小的金属块，再将金属块与开口的接 触边连成一体，未连接的金属块与开口的接触边之间构成割缝”。 该方法操作麻烦，所用时间长，不适合大批量工业化生产要求。\n本发明目的是提供一种操作简单工业化生产程度较高加工的 梯形角度较大的石油套管大角度梯形缝加工方法及设备。\n本发明的方法包括以下步骤。\n1、将石油套管定位，以过该管圆心某一平面为基面；\n2、将刀片放置在基面内，并沿基面垂直方向远离基面移动 δ1距离。对准套管上割缝位置进行切割预定长度的缝；\n3、将套管沿自身圆心相对基面转动α+β角。刀片沿基面垂 直方向相对基面移动δ1+δ2的距离，并对准原缝口。对套管进 行切割同样长度的缝；\n4、将刀片相对套管轴向成γ角放置，沿缝口两端切断缝内 “△”形残留截面管壁，重复上述步骤至全剖割缝完成，其中参 数：缝的梯形角0°＜α+β＜40°，δ1、δ2分别为转角α、β的 正弦值与套管外圆半径之积，0°＜γ＜180°。\n本发明方法所用设备包括梯形缝缝廓加工设备，梯形缝缝廓 内残留截面切割设备和梯形缝套管碾压缩缝设备。\n本发明方法和设备具体实施例结构附图说明如下：\n图1梯形缝缝廓加工设备示意图。\n图2(a)，图1中A-A剖视图。\n图2(b)、图2(a)中K向局部视图。\n图3，图1中切削总成放大示意图。\n图4(a)，(b)，缝廓加工方法原理示意图。\n图5缝廓内残留截面切割设备示意图。\n图6(a)，图5中A-A剖视图。\n图6(b)，图6(a)中K向局部视图。\n图7，割缝筛管表面局部展开示意图。\n图8，残留截面切割方法原理示意图。\n图9，梯形缝套管碾压缩缝设备示意图。\n图10，图9中A-A剖视图。\n图11，图9中B-B剖视图，\n如图1所示梯形缝缝廓加工设备包括机座16，通过复合滚动 导轨瓦座9安装在机座一端上并带有三爪卡盘8的分度总成，通过 执行油缸12和滚轮14安装在机座上的其上带有进刀手轮13控制进 刀量的一组切削总成10的横向托板1和纵向托板28，安装在机 座另一端上的带有三爪卡盘8的滚动导轨浮动瓦座15，和机座外 带有周向导轮1和用油缸3控制升降的轴向导轮2的辅助支承17， 上述分度总成包括角度分度手柄4和角度分度盘5以及圆周分度手 柄6和圆周分度盘7，上述切削总成如图2、3所示，包括安装在托 板11上的通过装有升降手轮24的丝杆及定位档板23和定位螺钉25、 26控制其升降行程的电机21及电机驱动的切削头22，切削头末端 安装有薄片形铜基切割刀片27，该刀片通过托板11，丝杆18、20 和齿轮19由进刀手轮13控制进退刀。\n如图5所示梯形缝缝廓内残留截面切割设备，包括机座37， 安装在机座上的装有进刀手轮36的一组切削总成34的托板35，安 装在机座两端的带有周向导轮32和压紧螺栓33以及由油缸30控制 升降的轴向导轮31的支承总成，上述切削总成如图6所示，包括 安装在托板上的支承架42以及铰接在支承架上的由电机驱动的切 削头，切削头末端安装有薄片形铜基切割刀片41，该刀片由丝杆 38、39，齿轮40和进刀手轮36控制托板35实现进退刀。\n如图9所示梯形缝套管碾压缩缝设备，包括机座，通过导轨 瓦座50安装在机座上的回转导轨51，安装在回转导轨上的由电机、 驱动机构48和万向传动轴47控制的主动碾轮43和安装在回转导轨 上的辅助碾轮45，以及安装在该两碾轮上方的通过紧固螺栓46来 固紧套管的紧固碾轮44，和安装在机座上的支架52及其上的两个 支承轮49，其中三个碾轮的轴线与套管轴线之间有一个0°-20 °夹角，本例选3\n本发明方法实施例：\n1、将石油套管29放入图1所示设备上并用三爪卡盘8实现套 管定位及自动对中，以过该管圆心某一平面为基面，该基面最好 为水平面或垂直面，本例选用水平面；\n2、将刀片放置在基面内，通过角度分度手柄4和角度分度盘 5将套管沿自身圆心逆时针旋转α角(也可不旋转)，将刀片沿基 面垂直方向同套管转向移动δ1距离，对准套管上割缝位置进行 切割预定长度的缝；\n3、通过角度分度手柄4和角度分度盘5将套管沿自身圆心顺 时针转动δ1+δ2距离，并对准上步中加工的原缝口位置，对套 管进行切割同样长度的缝，本例中为操作方便选取β·α·15°， δ1、δ2即为转角α(15°)的正弦值与套管外圆半径之积δ，α +β即为梯形缝角度，其加工方法原理如图4(a)、(b)所示；\n4、通过圆周分度手柄6和圆周分度盘7将套管转到下一个割 缝位置，重复1至3步骤将套管整周割缝完成并完成套管全长割缝；\n5、将套管从图1中缝廓加工设备上取下，放到图5所示残留截 面切割设备上，通过压紧螺栓33将套管压紧，将切削总成34转动 γ角，沿上步中缝口两端切断缝内“△”形残留截面S的管壁， 重复该步骤至全部割缝内残留截面S切断完成，其中转角为0° ＜γ＜180°，本例选γ为45°，该步加工原理如图8所示，加工后 套管表面展开如图7所示；\n6、根据对梯形缝外表面缝宽要求不同，当缝宽要求较窄时， 将上步中加工后的梯形缝套管29放到图9所示碾压缩缝设备上， 通过三个碾轮使梯形缝套管外表面进行冷作缩缝加工处理，使外 表面缝宽达到要求，图中三个碾轮轴线与套管轴线之间有一个0 °-20°夹角，本例选3°当夹角θ＞0°时，使套管在作周转G时， 还兼有J向轴向移动，碾轮44、45和两个支承轮49可作F向双向调 整，以适用不同管子直径使用。\n本发明优点：1、梯形缝角度较大可达到40°；2、外表面缝 口可达到0.2-0.3mm；3、该方法操作简单，所用工时少、生产 效率高，适合于工业化大批量生产的要求；4该法加工的缝壁光 法度达4，套管外表面硬度提高20％，强化深度约1mm；5、该方 法实现了用宽刀加工窄缝的目的，节约了大量的刀具投资，使生 产成本大大降低。