[发明专利]一体式钻孔仿形刀具和方法

说明书

本发明公开了一体式钻孔仿形刀具和方法。一种设备包括：刀具头；插入件，所述插入件耦接到所述刀头并且被配置成接合工件的内径以便对所述工件进行机械加工；钻杆或钻管，所述钻杆或钻管耦接到所述刀头，所述钻杆或钻管被配置成延伸穿过所述工件中的导孔；以及测量装置，所述测量装置接近于所述刀头定位，并且被配置成测量所述内径的径向尺寸、轴向尺寸或二者。所述刀头可以包括多个插入件，其中所述多个插入件是可选择的，使得所述插入件可与所述工件的所述内径接合。所述测量装置可以包括基于接触的测量装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月13日提交的标题为“Integrated Bore Profiling Tooland Method”的美国临时申请序列No.62/557,899的利益。

技术领域

所公开的实施方案总体上涉及深孔钻孔或钻镗孔与套料加工协会(BTA)型机器(“钻孔机”或“镗孔机”)。

背景技术

钻环是在油田中的钻柱中使用的部件。钻环通常具有多个内部特征，所述内部特征可以使用深孔钻孔或钻镗孔与套料加工协会(BTA)型机器(“钻孔机”或“镗孔机”)上的10到30个镗头(“刀具头”)来进行机械加工。用于钻环的刀具头可以能够对单个或少数几个特征进行机械加工，并且因此多个刀头被用来在工件中产生更复杂的廓线。

可以执行单点切割操作的可编程(例如，计算机数控(CNC))内径(ID)仿形刀具使得对各种各样的特征进行机械加工成为可能，前提是刀具可以被充分地支撑在具有预确定大小的导孔中。当使用现有ID仿形刀具对工件进行机械加工时，遵循相对复杂、费时的例程。预设导孔直径，进行测试切割，移除刀具以检查切口的实际大小，执行偏移补偿，重新切割工件，移除刀具，并再次检查工件。对导孔的任何更换要求修磨或替换导衬。要验证刀具磨损和实际机械加工的特征尺寸，从工件钻孔中移除刀具。在深孔钻孔中，移除刀具、测量和重新插入刀具所花费的时间可能会累加，并且增加对工件进行机械加工的过程的成本。

发明内容

示例性实施方案可以包括一种设备，所述设备包括：刀具头；插入件，所述插入件耦接到所述刀头并且被配置成接合工件的内径以对工件进行机械加工；钻杆或钻管，所述钻杆或钻管耦接到所述刀头，所述钻杆或钻管被配置成延伸穿过工件中的导孔；以及测量装置，所述测量装置接近于所述刀头定位，并且被配置成测量内径的径向尺寸、轴向尺寸或二者。在示例性实施方案中，刀头可以包括多个插入件，其中所述多个插入件是可选择的，使得所述插入件可与工件的内径接合。测量装置可以包括基于接触的测量装置。所述刀头、插入件和测量装置可以是可缩回的。示例性实施方案还可以包括可调整支撑装置，所述可调整支撑装置从刀具径向地伸展，以便使刀具相对于工件的内径居中。可调整支撑装置可以是径向可伸展和可缩回的，以调整刀具的中心线相对于工件的位置。刀头可以被配置成在属于始于工件的一端的轴向长度的位置执行机械加工操作，所述轴向长度是由内径所限定的直径的至少14倍。

另一示例性实施例可以包括一种方法，所述方法包括：使用耦接到深孔钻孔刀具的刀头的第一插入件在工件的内径中执行第一机械加工操作；在不从内径移除刀头的情况下接合刀头的第二插入件；在接合所述第二插入件之后，使用所述第二插入件在内径中执行第二机械加工操作；在所述第一机械加工操作之后，在所述第二机械加工操作之后，或者在二者之后，在不从内径移除刀头的情况下测量内径的尺寸；以及响应于所述测量而调整刀具的位置。示例性方法还包括其中调整所述位置包括使一个或多个可调整支撑构件伸展或缩回，所述一个或多个可调整支撑构件从刀头、连接至所述刀头的钻杆或钻管或二者径向地伸展。在前述方法中，可以通过处理器来选择性地确定调整所述位置。示例性方法还可以包括在第一机械加工操作和/或第二机械加工操作之后绘制所述内径。