CNC旋盤の穴あけ工具ネジ山修正の研究
Jan 16, 2024
石油掘削ツールは、掘削プロセス中に複雑な力と重い負荷にさらされるため、それに接続されているネジ山は摩耗や変形しやすくなります。 適切な時期に修理しないと、穴あけ工具の脱落や穴あきなどの故障事故につながりやすくなります。 穴あけ工具のパイプは優れた引張特性とねじり特性があり、購入価格が高いため、穴あけ工具の耐用年数を延ばしてコストを節約するために、穴あけ工具のねじ山は切断されるのではなく修復されるのが一般的です。
1. 石油掘削工具の一般的なねじ山修復方法
石油掘削ツールは一般にテーパーねじです (図 1)。 ねじ山を補修する場合、①ねじ山の摩耗に応じて端面を一定の長さL切り落とします。 ② ステップ面の幅 L を適切に切断し、切断直径輪郭をサイズ要件を満たす円錐面に加工します。 ③ ねじ全体を本来の螺旋軌道に沿って図面上の寸法に合うように加工します。 このような磨耗の後
ネジ山は新しいものに修復され、検査後、穴あけ工具は再び使用可能になりました。
1. 石油掘削工具の一般的なねじ山修復方法
石油掘削ツールは一般にテーパーねじです (図 1)。 ねじ山を補修する場合、①ねじ山の摩耗に応じて端面を一定の長さL切り落とします。 ② ステップ面の幅 L を適切に切断し、切断直径輪郭をサイズ要件を満たす円錐面に加工します。 ③ ねじ全体を本来の螺旋軌道に沿って図面上の寸法に合うように加工します。 このような磨耗の後
ネジ山は新しいものに修復され、検査後、穴あけ工具は再び使用可能になりました。
図 1 ねじ山の修復
現在、石油掘削工具のねじ山修理のほとんどは、通常の管用ねじ旋盤を使用して行われています。 作業者の作業経験や旋盤の精度の影響により、ねじのテーパや歯形、面取りなど各部の寸法に誤差が生じやすく、 一部の特殊ねじの局所的な寸法公差は 0.2 mm 以内ですが、これは手動で制御することが難しく、加工効率に影響します。 そんな中、オペレーターが
前かがみになって旋盤を長時間操作すると腰が疲れやすく、体調に影響を与える場合があります。
2. 旋盤でねじを加工する原理
旋盤の主軸によって駆動されるワークの回転運動が主運動であり、工具の移動が送り運動です。 通常の管用ねじ旋盤でのねじの加工は、チェンジホイールによる動力伝達に依存しており、チェンジホイールによってネジが回転し、調整されたピッチに従って大型のサポートプレートが移動します。 工具先端を移動させるための小さなサポートプレートの軸方向の位置を調整して工具の位置を調整し、ねじ切りを完了します。 これらは純粋な機械的伝達によって実現され、ねじ山加工の過程で切断、停電、変速、または古いねじ山の修復が発生した場合でも、工具の位置合わせと再処理を比較的簡単に行うことができます。
CNC 旋盤が回転させるねじの種類に関係なく、主動作と送り動作は特定の関係を維持する必要があります。つまり、ワークピースの 1 回転と工具の動作の 1 ピッチを正確に達成する必要があります。 主軸速度はプログラムによって調整できますが、角度位置は一般に制御できません。 ねじ切り機能を実現するには、光電式エンコーダを使用し、主軸と1:1伝達で接続する必要があります。 スピンドルが回転すると、エンコーダも同期して回転し、一連のパルス信号を CNC システムに送信します。 CNC システムは、検出された主軸回転信号に基づいて特定の角度制御モーターを選択して送りを開始し、ねじ山を回転させるために必要な比例関係を実現します。
3.CNC旋盤ねじ山修理
CNC 旋盤で各スレッドが送り込まれる前に、CNC システムは光電エンコーダのゼロ パルスをスキャンし、到着すると送りを開始します。 それ以外の場合は待機状態になります。 これにより、各送り旋削のスパイラル軌道が確実に同じになり、ランダムなねじ切りの発生が防止されます。
しかし、穴あけ工具の古いネジ山を修正する場合、ネジ山の開始位置と工具との位置合わせが問題となる。 光電エンコーダのゼロパルスと修正するねじの開始位置が異なる可能性があるため、主軸回転時と工具がG92（またはG32）指令によりねじ切り送り動作を行う場合、一致しない場合があります。修復するねじ山の螺旋軌道に影響を与え、元のねじ山に損傷を与えたり、場合によっては切断を引き起こす可能性があります。 したがって、ねじ山を修復するときは、まずねじ山を見つけてから回す必要があります。 位置決めはゼロ点パルスを基準にして、対応する工具で修正するねじの開始位置を合わせます。 位置決め後、ツールは修復するねじ山の螺旋軌道に沿って移動し、ねじ山修復を実現します。 したがって、ねじ山修復の鍵は位置決めです。
この研究の方法は、チャック周囲の表面にゼロパルスをマークしてねじ切りの開始点を決定し、マクロプログラムを使用して工具の位置を特定することです。 ①工具を位置合わせするときは、まずチャックを移動して回転させます。マークされた位置へ。 このときの主軸位置はパルス信号がゼロの位置となります。 マクロ プログラムを 1 ステップで操作することで、修復するねじ山の特定の位置の上にツール チップを移動します。 ② 手回しパルス発生器を選択して、工具先端をねじ山の中央の螺旋溝に移動させ、倍率を下げて工具先端の X 値と Z 値を微調整します。 工具先端と螺旋溝が一致するまで観察します。 このとき、工具先端の位置に特に注意してください。そうでないと、ツールブロックが潰れやすくなります。 ③ シングルステップで実行するプログラムを選択し、共通変数 #505 を通じて工具先端の Z 軸位置情報のシステム変数 #5002、つまり #505=#5002 を読み込んで完了します。ツールの位置合わせ操作。 ④ マクロプログラムをステップバイステップで実行し、工具先端を修正するねじ山から N ピッチ離れた位置に移動します。 この時点 (X から開始、Z から開始) が開始点です。 その後、R 値を変数式で指定し、ねじサイクル切削命令 G92 を使用してねじ加工を完了します。 ⑤ 穴あけ工具を使用していると、ねじ山形状が著しく摩耗する場合があります。 工具の位置合わせが完了していても、ねじサイクル切削指令Ｇ９２の動作中に、工具先端が修正対象ねじ（オフセット工具）の螺旋線と完全に一致していないことが判明する場合がある。 このとき、#5 変数の値を割り当てて工具先端の Z 値を正または負の方向に微調整することができ (図 2)、修復するねじ山の螺旋線に合わせるという目標を達成します。 。
現在、石油掘削工具のねじ山修理のほとんどは、通常の管用ねじ旋盤を使用して行われています。 作業者の作業経験や旋盤の精度の影響により、ねじのテーパや歯形、面取りなど各部の寸法に誤差が生じやすく、 一部の特殊ねじの局所的な寸法公差は 0.2 mm 以内ですが、これは手動で制御することが難しく、加工効率に影響します。 そんな中、オペレーターが
前かがみになって旋盤を長時間操作すると腰が疲れやすく、体調に影響を与える場合があります。
2. 旋盤でねじを加工する原理
旋盤の主軸によって駆動されるワークの回転運動が主運動であり、工具の移動が送り運動です。 通常の管用ねじ旋盤でのねじの加工は、チェンジホイールによる動力伝達に依存しており、チェンジホイールによってネジが回転し、調整されたピッチに従って大型のサポートプレートが移動します。 工具先端を移動させるための小さなサポートプレートの軸方向の位置を調整して工具の位置を調整し、ねじ切りを完了します。 これらは純粋な機械的伝達によって実現され、ねじ山加工の過程で切断、停電、変速、または古いねじ山の修復が発生した場合でも、工具の位置合わせと再処理を比較的簡単に行うことができます。
CNC 旋盤が回転させるねじの種類に関係なく、主動作と送り動作は特定の関係を維持する必要があります。つまり、ワークピースの 1 回転と工具の動作の 1 ピッチを正確に達成する必要があります。 主軸速度はプログラムによって調整できますが、角度位置は一般に制御できません。 ねじ切り機能を実現するには、光電式エンコーダを使用し、主軸と1:1伝達で接続する必要があります。 スピンドルが回転すると、エンコーダも同期して回転し、一連のパルス信号を CNC システムに送信します。 CNC システムは、検出された主軸回転信号に基づいて特定の角度制御モーターを選択して送りを開始し、ねじ山を回転させるために必要な比例関係を実現します。
3.CNC旋盤ねじ山修理
CNC 旋盤で各スレッドが送り込まれる前に、CNC システムは光電エンコーダのゼロ パルスをスキャンし、到着すると送りを開始します。 それ以外の場合は待機状態になります。 これにより、各送り旋削のスパイラル軌道が確実に同じになり、ランダムなねじ切りの発生が防止されます。
しかし、穴あけ工具の古いネジ山を修正する場合、ネジ山の開始位置と工具との位置合わせが問題となる。 光電エンコーダのゼロパルスと修正するねじの開始位置が異なる可能性があるため、主軸回転時と工具がG92（またはG32）指令によりねじ切り送り動作を行う場合、一致しない場合があります。修復するねじ山の螺旋軌道に影響を与え、元のねじ山に損傷を与えたり、場合によっては切断を引き起こす可能性があります。 したがって、ねじ山を修復するときは、まずねじ山を見つけてから回す必要があります。 位置決めはゼロ点パルスを基準にして、対応する工具で修正するねじの開始位置を合わせます。 位置決め後、ツールは修復するねじ山の螺旋軌道に沿って移動し、ねじ山修復を実現します。 したがって、ねじ山修復の鍵は位置決めです。
この研究の方法は、チャック周囲の表面にゼロパルスをマークしてねじ切りの開始点を決定し、マクロプログラムを使用して工具の位置を特定することです。 ①工具を位置合わせするときは、まずチャックを移動して回転させます。マークされた位置へ。 このときの主軸位置はパルス信号がゼロの位置となります。 マクロ プログラムを 1 ステップで操作することで、修復するねじ山の特定の位置の上にツール チップを移動します。 ② 手回しパルス発生器を選択して、工具先端をねじ山の中央の螺旋溝に移動させ、倍率を下げて工具先端の X 値と Z 値を微調整します。 工具先端と螺旋溝が一致するまで観察します。 このとき、工具先端の位置に特に注意してください。そうでないと、ツールブロックが潰れやすくなります。 ③ シングルステップで実行するプログラムを選択し、共通変数 #505 を通じて工具先端の Z 軸位置情報のシステム変数 #5002、つまり #505=#5002 を読み込んで完了します。ツールの位置合わせ操作。 ④ マクロプログラムをステップバイステップで実行し、工具先端を修正するねじ山から N ピッチ離れた位置に移動します。 この時点 (X から開始、Z から開始) が開始点です。 その後、R 値を変数式で指定し、ねじサイクル切削命令 G92 を使用してねじ加工を完了します。 ⑤ 穴あけ工具を使用していると、ねじ山形状が著しく摩耗する場合があります。 工具の位置合わせが完了していても、ねじサイクル切削指令Ｇ９２の動作中に、工具先端が修正対象ねじ（オフセット工具）の螺旋線と完全に一致していないことが判明する場合がある。 このとき、#5 変数の値を割り当てて工具先端の Z 値を正または負の方向に微調整することができ (図 2)、修復するねじ山の螺旋線に合わせるという目標を達成します。 。
図2 ナイフ先端調整パラメータ
NC50おねじプログラムを例に挙げます。
(1) プログラムセグメント 1、工具位置合わせ操作:
ねじ切りサイクル指令G92（図3）において、パラメータX、Zは各切削工具の終点の座標値を表し、Rは円錐面切削の始点と終点の半径差を表し、Fは円錐面切削の始点と終点の半径差を表します。ねじピッチ（NC50のねじピッチは6.35mm）。 変数式 Z [# 505+# 5+63.5] を実行して、成形工具を始点である工具の螺旋溝から 10 ピッチ離れた位置に移動します。 現時点では、CNC 旋盤が G32 または G92 命令を実行する際のツールの加速セグメントの正確な距離を決定するために利用できる情報はありません。 したがって、修正するねじの始点と端面の間の距離 (つまり N ピッチ) は、作業習慣によって異なります。 次にパラメータ R を変数式 # 4=[# 3- # 505- # 5-56.5]/12 に代入し、ねじ山サイクル切断命令 G92 を実行して完了します。ネジ山補修加工。
図3 ねじサイクルカット命令G92
4. 結論
穴あけ工具のねじ山メンテナンスの分野では、CNC工作機械に代表される自動化技術が今後の発展の方向性となっています。 この記事で紹介した方法は適用コストが低く、CNC 旋盤に特別な改造を施す必要がありません。 同時に、穴あけ工具のネジ山の修理に CNC 旋盤を使用することで、穴あけ工具のメンテナンスの品質が向上しました。 ねじ山修復後のサイズは安定し、オペレーターの労働力を軽減し、石油掘削ツールのねじ山メンテナンスのための新しい技術的手段を提供します。
