CN105312837B - 螺杆抽油泵金属定子加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺杆抽油泵金属定子加工方法，根据外切式旋风铣技术特点而设计，其特征是利用普通车床和旋风切削装置，使旋风切削装置的旋风切削刀盘轴心线和普通车床卡盘上的金属定子轴心线产生一个偏心距e，利用车床主轴带动定子慢速旋转，旋风切削装置在车床拖板带动下根据定子螺距沿定子轴向运动，旋风切削装置电机带动旋风切削刀盘和成型刀具高速旋转，对金属定子内孔进行高速铣削从而实现金属定子形腔的成形加工。采用该种方法加工的单节金属定子经离子氮化、激光焊接组装后，整根螺杆抽油泵金属定子具有加工精度高，质量好，投资少，使用寿命长，耐磨损，耐高温，耐腐蚀等特点，能迅速实现大批量生产，满足油田市场需求。

Description

螺杆抽油泵金属定子加工方法
技术领域
本发明涉及一种油田采油用螺杆抽油泵定子的加工方法，尤其是涉及一种组合焊接式金属定子单螺杆抽油泵金属定子的加工方法。
背景技术
目前，众所周知油田采油用螺杆泵主要有橡胶定子螺杆抽油泵和金属定子螺杆抽油泵两种，橡胶定子螺杆抽油泵的定子是由丁晴橡胶制成的，金属定子单螺杆抽油泵和橡胶定子单螺杆抽油泵相比，具有许多优点，如金属定子耐磨、耐温、使用寿命长，无溶胀，转子转动扭矩小等，但是金属定子单螺杆抽油泵也存在定子机械加工难度大，加工精度低，废品率高，不能满足设计要求问题，限制了金属定子单螺杆抽油泵的使用和发展，金属定子单螺杆抽油泵产品的生产至今未能实现大批量生产，满足不了油田市场的需求。
发明内容
本发明的目的是采用合理的技术工艺方法，设计并生产出一种高质量的、达到金属定子单螺杆抽油泵技术要求的金属定子。
本发明选择的定子材质是38CrMoAl优质合金钢，整根定子分解成4-8个单节定子，单节定子加工完成后采取激光焊接和氩弧焊接技术连接成一体。为达到上述目的采取的加工工艺过程如下：
1、定尺下料：单节金属定子长度为800-1200mm；
2、调质热处理：调质热处理后定子硬度23-25HRC；
3、校直；
4、钻孔：以定子外圆定位钻中心通孔；
5、粗车外圆；
6、精磨内孔；
7、精磨外圆；
8、定子形腔旋风切削加工：金属定子形腔旋风切削加工由普通车床和旋风切削装置共同完成，旋风切削装置包括旋风切削刀盘和成形刀具、导向杆、导向杆中心支架、刀杆、电机、电机支架、电机垫板、电机主动轮、皮带、电机被动轮、旋风切削装置垫板等部件。旋风切削装置固定在机床拖板上，选取和金属转子相同的偏心距并固定。金属定子加工时，首先将在上述工序中加工好内孔的定子毛坯料装卡到车床卡盘上并固定好两道定子中心架；2.确定定子加工螺距和偏心距；3.调整刀盘上成形刀具位置，确定加工进刀量；4.启动旋风切削装置电机，通过电机主动轮、皮带、电机被动轮带动刀杆和旋风切削刀盘高速旋转；5.启动车床，车床主轴带动定子慢速旋转(与旋风切削刀盘旋转方向相反)，旋风切削装置在车床拖板带动下根据定子螺距沿定子轴向运动，旋风切削刀盘和成型刀具高速旋转，对金属定子内孔进行高速铣削；6.第一次形腔旋风切削加工完成后停止车床主轴转动，关闭旋风切削装置电机，车床主轴反转退出旋风切削装置到起始位置，调整刀盘上成形刀具位置，确定第二次加工进刀量，重复上述步骤进行第二次定子形腔旋风切削加工。通过3-5次旋风切削加工，加工出金属定子内腔螺旋曲面；最后，用拉刀加工直线小R形腔，完成单节金属定子形腔切削加工；
9、定子形腔研磨：用转子研磨定子形腔；
10、离子氮化：表面强化后定子表面硬度900-950HV，氮化层深度0.30-0.50mm；
11、焊接；
12、检验入库。
本发明的有益效果是：完成上述工艺过程的组合焊接式金属定子单螺杆抽油泵的定子具有加工精度高，质量好，使用寿命长，耐磨损，耐高温，耐腐蚀，投资少见效快等特点，能迅速实现大批量生产，满足油田市场需求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是本发明螺杆抽油泵金属定子旋风切削加工示意图。
图2是旋风切削刀盘和成形刀具在金属定子形腔内旋风切削加工示意图。
在图1中，1.车床主轴箱，2.车床卡盘，3.定子，4.定子中心架，5.成形刀具，6.导向杆中心支架，7.导向杆，8.刀杆，9.电机，10.电机垫板，11.电机支架，12.电机主动轮，13.皮带，14.电机被动轮，15.旋风切削装置垫板，16.车床拖板，17.机床导轨。
在图2中，a.旋风切削刀盘，b.成形刀具，c.金属定子。注：图中标注e指定子偏心距。
具体实施方式
本发明是针对螺杆抽油泵的金属定子进行加工的一种新工艺，根据外切式旋风铣技术特点而设计，其具体方法是利用普通车床和旋风切削装置，使旋风切削装置的旋风切削刀盘轴心线和普通车床卡盘上的金属定子轴心线产生一个偏心距e，利用车床主轴带动定子慢速旋转(与旋风切削刀盘旋转方向相反)，旋风切削装置在车床拖板带动下根据定子螺距沿定子轴向运动，旋风切削装置电机带动旋风切削刀盘和成型刀具高速旋转，对金属定子内孔进行高速铣削从而实现金属定子形腔的成形加工。
在图1中，金属定子加工时，1.将加工好内孔的定子毛坯料装卡到车床卡盘2上并固定好两道定子中心架4；2.确定定子3的加工螺距和偏心距；3.调整刀盘上成形刀具5位置，确定加工进刀量；4.启动旋风切削装置电机9，通过电机主动轮12、皮带13、电机被动轮14带动刀杆8和旋风切削刀盘高速旋转；5.启动车床，车床主轴箱1带动车床卡盘2和定子3慢速旋转(与旋风切削刀盘旋转方向相反)，旋风切削装置在车床拖板16带动下根据定子螺距沿定子3轴向运动，旋风切削刀盘和成型刀具5高速旋转，对定子3内孔进行高速铣削；6.第一次形腔旋风切削加工完成后停止车床主轴转动，关闭旋风切削装置电机9，车床主轴反转退出旋风切削装置到起始位置，调整刀盘上成形刀具5位置，确定第二次加工进刀量，重复上述步骤进行第二次定子形腔旋风切削加工。通过3-5次旋风切削加工，加工出金属定子内腔螺旋曲面；最后，用拉刀加工直线小R形腔，完成单节金属定子形腔切削加工。
在图2所示的示意图中，车床主轴带动的金属定子c正向慢速旋转，旋风切削刀盘a和成型刀具b轴心和金属定子c轴心存在一个偏心距e，旋风切削装置电机带动旋风切削刀盘a和成型刀具b反向高速旋转，对金属定子c内孔进行高速铣削从而实现金属定子c形腔的成形加工。

Claims (2)

1.一种螺杆抽油泵金属定子加工方法，其特征在于：所述定子的加工材质是38CrMoAl合金钢，整根定子分解成4-8个单节定子，加工工艺如下：
1)定尺下料：单节金属定子长度为800-1200mm；2)调质热处理：调质热处理后定子硬度23-25HRC；3)校直；4)钻孔：以定子外圆定位钻中心通孔；5)粗车外圆；6)精磨内孔；7)精磨外圆；
8)定子形腔旋风切削加工：
8-1)将加工好内孔的定子毛坯料装卡到车床卡盘(2)上并固定好两道定子中心架(4)；
8-2)：确定定子(3)的加工螺距和偏心距，
8-3)调整刀盘上成形刀具位置，确定加工进刀量；
8-4)启动旋风切削装置电机(9)，通过电机主动轮(12)、皮带(13)、电机被动轮(14)带动刀杆(8)和旋风切削刀盘高速旋转；
8-5)启动车床，车床主轴箱(1)带动车床卡盘(2)和定子(3)慢速旋转，定子(3)的旋转方向与旋风切削刀盘旋转方向相反，旋风切削装置在车床拖板(16)带动下根据定子螺距沿定子(3)轴向运动，旋风切削刀盘和成型刀具(5)高速旋转，对定子(3)内孔进行高速铣削；
8-6)第一次形腔旋风切削加工完成后停止车床主轴转动，关闭旋风切削装置电机(9)，车床主轴反转退出旋风切削装置到起始位置，调整刀盘上成形刀具位置，确定第二次加工进刀量，重复上述步骤进行第二次定子形腔旋风切削加工；通过3-5次旋风切削加工，加工出金属定子内腔螺旋曲面；
9)定子形腔研磨：用转子研磨定子形腔；10)离子氮化：表面强化后定子表面硬度900-950HV，氮化层深度0.30-0.50mm；11)单节定子加工完成后采用激光焊接和氩弧焊接将多根单节定子连接成一体形成整根螺杆抽油泵金属定子；12)检验入库。
2.根据权利要求1所述的螺杆抽油泵金属定子加工方法，其特征是用拉刀加工直线小R形腔，完成单节金属定子形腔切削加工。
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