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【6h】

钻铤接头锥螺纹的修复方法研究

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摘要

在石油钻采和地质勘探等钻井任务中，随着井眼的加深，常常造成钻铤接头螺纹牙型变形破坏的现象。钻铤接头锥螺纹在局部破坏后，可切去部分锥螺纹，并沿着原来螺纹螺旋槽的轨迹，把变浅的螺纹沟槽加工到设计深度，完成内外锥螺纹的重新配合，从而提高钻铤使用寿命，具有较高的经济价值。
　　 本课题根据螺纹加工原理，得出了锥螺纹修复原理，并对端面切除量与螺纹牙形的关系进行了分析计算。根据锥螺纹的特征，推导了钻铤和钻杆接头工件在机床加工坐标系中的定位公式。
　　 为获得螺旋线定位参数提出了四种寻位方案：精密测量件手工对刀参数获取、接近传感器寻螺纹两齿中线、激光二维扫描获取轮廓信息以及基于图像处理技术的端面特征提取。其中精密测量件手工对刀参数获取是根据现有测量工具进行改造获得专门用于锥螺纹测量的精密测量工具；接近传感器寻螺纹两齿中线是一种专门设计的半自动寻位装置；激光二维扫描获取轮廓信息是根据成熟激光二维扫描仪原理获取工件信息完成修复参数的获取；基于图像处理技术的端面特征提取是分析端面图像根据螺旋线起头点与周围金属在几何、纹理、灰度上的差别，确定起头点在机床坐标系中的位置。通过对比分析，最终选择了基于图像处理技术的端面特征提取定位的方法。
　　 为获得端面参数，课题分析了螺纹工件沿垂直于轴向剖切后端面所出现的几何特征，并针对实际加工的螺纹模型工件，采用指纹特征提取的算法，对螺纹端面图像进行特征提取。最终获得工件的端面特征图像，并根据特征图像的坐标位置，重新拟合外圆、计算半径和圆心位置，利用这些坐标参数完成端面图像矢量化，从而获取了螺纹数控修复所需参数。
　　 最后调用螺纹修复指令，并通过信号周向补偿来控制螺纹修复起刀时间，完成修复工作。

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