CN117181968B - 用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床 - Google Patents

Abstract

用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，涉及螺纹成型加工技术领域，包括水平设置的方形支撑座，方形支撑座上依次设有旋转上料组件、进给夹持组件、螺纹滚压组件、翻转卸料组件以及摆动顶撑组件，各组件工作时处于同一水平高度。本发明解决了传统技术中的螺纹滚压设备在用于抽油杆杆头螺纹段加工时，存在的抽油杆过长导致上下料拆装不便、夹持支撑的稳定性差以及对于不同直径的抽油杆的螺纹滚压的适应性差的问题。

Description

用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床

技术领域

本发明涉及螺纹成型加工技术领域，具体涉及用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床。

背景技术

随着工业和经济的不断发展，油井的开采也持续加大，对于抽油系统的需求也不断增加。

抽油系统主要由抽油机、抽油杆和抽油泵组成。其中，抽油杆是抽油机井的细长杆件，它上接地面抽油机，下接井下抽油泵，主要起传递动力的作用。

抽油杆单根长度为8或9.14米，材质一般是高碳钢表面镀硬铬，在油管内用内螺纹箍一根根连接起来一直延伸到地下油层处的活塞上，通过往复运动来泵油。根据井深情况，抽油杆可达几千米。

由于相邻两根抽油杆之间采用的是螺纹连接的方式，因而相较于普通杆件的加工，抽油杆在制造的过程中，还需要在杆头部分加工用于连接的螺纹。

现有的螺纹加工方法多种多样，主要包括车削、铣削、磨削、攻丝套丝以及螺纹滚压。相较于其他加工方法，螺纹滚压具有表面粗糙度小、成型表面的强度和硬度高以及材料利用率高等优点，因而被广泛使用。

按滚压模具的不同，螺纹滚压可分搓丝和滚丝两类，在对抽油杆杆头的螺纹段进行加工时，普遍采用的是滚丝成型法，滚丝在原理上是将2个或3个带螺纹牙形的滚丝轮安装在互相平行的轴上,工件放在两轮之间的支承上,两轮同向等速旋转，其中一轮还作径向进给运动。工件在滚丝轮带动下旋转，表面受径向挤压形成螺纹。

螺纹滚压需要用到专用的滚压机，但是由于抽油杆在外形上以及加工位置的特殊性，采用现有的滚压设备进行抽油杆杆头螺纹段滚压成型加工时，存在以下几个问题：

1、抽油杆过长导致上下料拆装不便。

2、夹持支撑的稳定性差。具体来说，由于抽油杆的一端为加工端，因而只能采用单端夹持的方式，而由于抽油杆的长度问题，且在滚压成型过程中抽油杆的另一端会受到双向的挤压力，因而采用单端夹持的方式不可避免地会出现抽油杆位移导致加工偏差的问题。

3、螺纹滚压的适应性差，难以实现不同直径的抽油杆的螺纹加工。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，用以解决传统技术中的螺纹滚压设备在用于抽油杆杆头螺纹段加工时，存在的抽油杆过长导致上下料拆装不便、夹持支撑的稳定性差以及对于不同直径的抽油杆的螺纹滚压的适应性差的问题。

用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，包括水平设置的方形支撑座，所述方形支撑座上依次设有旋转上料组件、进给夹持组件、螺纹滚压组件、翻转卸料组件以及摆动顶撑组件，各组件工作时处于同一水平高度。

作为一种优化的方案，所述进给夹持组件包括紧贴所述方形支撑座上表面滑动的滑动座，所述滑动座的上表面固接有纵向延伸的支撑侧板，所述支撑侧板的外端面上固接有转动驱动电机，所述转动驱动电机的输出轴末端穿过所述支撑侧板并固接有转动圆板，所述转动圆板的外端面中心处固接有水平的支撑方柱，所述支撑方柱的每个侧端面上分别开设有横向的收纳槽，所述支撑方柱的外侧摆动设有四块中心对称的弧形夹板，所述收纳槽与所述弧形夹板之间铰接设有摆动连接臂，所述摆动连接臂的铰接末端套装有扭转弹簧。

作为一种优化的方案，若干块所述弧形夹板的外侧设有夹持限位环，所述夹持限位环的内环面呈一定角度倾斜设置，所述夹持限位环伸缩安装在所述转动圆板的外端面上。

作为一种优化的方案，所述方形支撑座的上表面还开设有纵向延伸的滑动限位槽，所述滑动限位槽内滑动设有两个对称的纵向滑座，两个所述纵向滑座之间设有双出轴电机，所述双出轴电机沿纵向设置，所述双出轴电机的每个输出轴末端分别固接有纵向螺纹杆，两根所述纵向螺纹杆分别穿过并螺纹连接于两个所述纵向滑座。

作为一种优化的方案，所述螺纹滚压组件包括固接于每个所述纵向滑座的上表面的水平托板，每块所述水平托板的上表面分别固接有两块对称的竖向支撑板，两块所述竖向支撑板之间转动设有横向的滚丝轮，两个对称设置的所述滚丝轮上的螺纹牙形和旋向相同。

作为一种优化的方案，所述竖向支撑板的外侧壁上固接有滚压驱动电机，所述滚压驱动电机的输出轴末端穿过所述竖向支撑板并固接至所述滚丝轮。

作为一种优化的方案，所述方形支撑座的上表面一侧开设有横向延伸的滑动连通口，所述滑动连通口内设有固定安装板，所述固定安装板的两端分别固接在所述滑动连通口的相对内壁上，所述固定安装板的外端面上固接有滑动驱动电机，所述滑动驱动电机的输出轴末端水平穿过所述固定安装板并固接有横向螺纹杆，所述横向螺纹杆的末端转动支撑在所述滑动连通口的内侧端面上。

作为一种优化的方案，所述滑动座的下表面固接有驱动滑块，所述驱动滑块卡装在所述滑动连通口内，所述横向螺纹杆穿过并螺纹连接于所述驱动滑块。

作为一种优化的方案，所述旋转上料组件包括固接于所述方形支撑座上表面的直角安装板，所述直角安装板设于所述滑动连通口的一侧，所述直角安装板的上端固接有水平顶板，所述直角安装板的内侧壁上伸缩设有对齐定位板。

作为一种优化的方案，所述水平顶板的上表面固接有转向驱动电机，所述转向驱动电机的输出轴末端向下穿过所述水平顶板并固接有上料卡爪。

作为一种优化的方案，所述旋转上料组件还包括升降上料座，所述升降上料座的上表面中心处固接有横向的上料限位板，所述上料限位板的相对侧壁上分别伸缩设有上料托板，所述上料限位板和所述上料托板的上表面分别开设有沿纵向排列的半圆形卡槽。

作为一种优化的方案，所述方形支撑座的横向侧端面上开设有摆动避让口，所述摆动顶撑组件包括设于所述摆动避让口内的摆动侧板，所述摆动侧板的下端铰接安装在所述摆动避让口内，所述摆动侧板的侧端面上伸缩设有锥形顶撑头。

作为一种优化的方案，所述方形支撑座的纵向侧端面上固接有摆动驱动电机，所述摆动驱动电机的输出轴末端穿过所述方形支撑座并固接至所述摆动侧板的侧端面。

作为一种优化的方案，所述翻转卸料组件包括固接在所述方形支撑座上表面上的两个卸料夹持座，两个所述卸料夹持座分设于摆动避让口的两侧，每个所述卸料夹持座的外侧壁上分别固接有翻转驱动电机，所述翻转驱动电机的输出轴末端穿过所述卸料夹持座并固接有转动中间板，所述转动中间板上伸缩设有翻转夹持头。

作为一种优化的方案，两块相对的所述竖向支撑板的顶部固接有横向的冷却液管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中设置了便于抽油杆加工上料的旋转上料组件，旋转上料组件中设置的上料限位板及可伸缩的上料托板可在抽油杆上料的过程中对其进行支撑限位，同时通过对齐定位板的伸缩可对抽油杆进行抓取定位，在上料卡爪对抽油杆进行抓取后，转向驱动电机驱动上料卡爪转动，可使抽油杆由纵向上料状态转化为横向夹持状态。

本发明中设置的进给夹持组件可在抽油杆头部螺纹滚压加工过程中，实现对于抽油杆末端的夹紧固定，同时通过滑动座的横向滑动可驱动抽油杆进行进给运动，通过转动驱动电机带动转动圆板转动，继而带动抽油杆整体绕轴自转，实现螺纹滚压过程中抽油杆的转动运动。

本发明中设置的螺纹滚压组件可实现对于抽油杆头部螺纹段的滚压成型加工。具体地，螺纹滚压组件中设置了两个同向旋转的滚丝轮，两个滚丝轮又能在双出轴电机的驱动下对向滑动，进行滚压调距，以适应不同直径的抽油杆的螺纹加工，螺纹滚压组件可同时对移动至两个滚丝轮中间的抽油杆的头部进行周向的滚压和径向的挤压成型加工。

本发明中设置的摆动顶撑组件可在抽油杆进行螺纹滚压加工时对其加工端的端面进行顶紧支撑，避免因抽油杆单侧夹持稳定性差造成的抽油杆加工偏差的问题。

本发明中设置的翻转卸料组件可在抽油杆头部螺纹加工完成后，将抽油杆整体进行夹持翻转，使得抽油杆可从装置的另一侧进行卸料操作，卸料过程中，可通过摆动驱动电机控制摆动侧板摆至水平位置，并通过锥形顶撑头实现对于抽油杆的卸料支撑；单侧翻转卸料的方式，一方面可使得对于抽油杆的上料、夹持、进给、螺纹滚压以及下料是一个完整连续的过程，另一方面也能有效地避免下料过程中各组件的阻碍干涉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明中的各组件在主视方向上的内部结构剖视示意图；

图2为本发明中的各组件在俯视方向上的内部结构剖视示意图；

图3为本发明在主视方向上的外部整体结构示意图；

图4为本发明在俯视方向上的外部整体结构示意图；

图5为本发明中的进给夹持组件及螺纹滚压组件在侧视方向上的内部结构示意图；

图6为本发明在侧视方向上的外部整体结构示意图；

图7为图1中A处的局部放大示意图。

图中：1-方形支撑座，2-滑动连通口，3-固定安装板，4-滑动驱动电机，5-横向螺纹杆，6-滑动座，7-驱动滑块，8-支撑侧板，9-转动驱动电机，10-转动圆板，11-转动限位环，12-支撑方柱，13-收纳槽，14-弧形夹板，15-摆动连接臂，16-扭转弹簧，17-夹持限位环，18-直角安装板，19-水平顶板，20-对齐定位板，21-转向驱动电机，22-上料卡爪，23-升降上料座，24-升降避让槽，25-升降伸缩缸，26-上料限位板，27-上料托板，28-半圆形卡槽，29-滑动限位槽，30-限位挡板，31-纵向滑座，32-双出轴电机，33-纵向螺纹杆，34-水平托板，35-竖向支撑板，36-滚丝轮，37-滚压驱动电机，38-冷却液管，39-摆动避让口，40-摆动侧板，41-锥形顶撑头，42-摆动驱动电机，43-卸料夹持座，44-翻转驱动电机，45-转动中间板，46-翻转夹持头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图7所示，用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，包括水平设置的方形支撑座1，方形支撑座1上依次设有旋转上料组件、进给夹持组件、螺纹滚压组件、翻转卸料组件以及摆动顶撑组件，各组件工作时处于同一水平高度。

方形支撑座1的上表面一侧开设有横向延伸的滑动连通口2，滑动连通口2内设有固定安装板3，固定安装板3的两端分别固接在滑动连通口2的相对内壁上，固定安装板3的外端面上固接有滑动驱动电机4，滑动驱动电机4的输出轴末端水平穿过固定安装板3并固接有横向螺纹杆5，横向螺纹杆5的末端转动支撑在滑动连通口2的内侧端面上。

进给夹持组件包括紧贴方形支撑座1上表面滑动的滑动座6，滑动座6的下表面固接有驱动滑块7，驱动滑块7卡装在滑动连通口2内，横向螺纹杆5穿过并螺纹连接于驱动滑块7，滑动座6的上表面固接有纵向延伸的支撑侧板8，支撑侧板8的外端面上固接有转动驱动电机9，转动驱动电机9的输出轴末端穿过支撑侧板8并固接有转动圆板10，转动圆板10的外侧设有转动限位环11，转动限位环11固接在支撑侧板8的内端面上，转动圆板10的外端面中心处固接有水平的支撑方柱12，支撑方柱12的每个侧端面上分别开设有横向的收纳槽13，支撑方柱12的外侧摆动设有四块中心对称的弧形夹板14，支撑方柱12与每块弧形夹板14之间设有摆动连接臂15，摆动连接臂15的一端铰接安装在弧形夹持板的内弧面上，摆动连接臂15的另一端铰接安装在收纳槽13内，摆动连接臂15的铰接末端套装有扭转弹簧16。

若干块弧形夹板14的外侧设有夹持限位环17，夹持限位环17的内环面呈一定角度倾斜设置，夹持限位环17伸缩安装在转动圆板10的外端面上。

旋转上料组件包括固接于方形支撑座1上表面的直角安装板18，直角安装板18设于滑动连通口2的一侧，直角安装板18的上端固接有水平顶板19，水平顶板19沿纵向延伸，直至末端超过滑动连通口2，直角安装板18的内侧壁上伸缩设有对齐定位板20，水平顶板19的上表面固接有转向驱动电机21，转向驱动电机21的输出轴末端向下穿过水平顶板19并固接有上料卡爪22。

旋转上料组件还包括升降上料座23，方形支撑座1上对应升降上料座23开设有升降避让槽24，升降避让槽24内固接有升降伸缩缸25，升降伸缩缸25的伸缩末端固接至升降上料座23的下端面。

升降上料座23的上表面中心处固接有横向的上料限位板26，上料限位板26的相对侧壁上分别伸缩设有上料托板27，上料限位板26和上料托板27的上表面分别开设有沿纵向排列的半圆形卡槽28。

方形支撑座1的上表面另一侧开设有纵向延伸的滑动限位槽29，滑动限位槽29的两端分别固接有限位挡板30，滑动限位槽29内滑动设有两个对称的纵向滑座31，两个纵向滑座31之间设有双出轴电机32，双出轴电机32沿纵向设置，双出轴电机32的每个输出轴末端分别固接有纵向螺纹杆33，每根纵向螺纹杆33的末端分别转动支撑在限位挡板30的内侧壁上，两根纵向螺纹杆33分别穿过并螺纹连接于两个纵向滑座31。

螺纹滚压组件包括固接于每个纵向滑座31的上表面的水平托板34，每块水平托板34的上表面分别固接有两块对称的竖向支撑板35，两块竖向支撑板35之间转动设有横向的滚丝轮36，两个对称设置的滚丝轮36上的螺纹牙形和旋向相同，其中一块竖向支撑板35的外侧壁上固接有滚压驱动电机37，滚压驱动电机37的输出轴末端穿过竖向支撑板35并固接至滚丝轮36。

两块相对的竖向支撑板35的顶部固接有横向的冷却液管38。

方形支撑座1的横向侧端面上开设有摆动避让口39，摆动顶撑组件包括设于摆动避让口39内的摆动侧板40，摆动侧板40的下端铰接安装在摆动避让口39内，摆动侧板40的侧端面上伸缩设有锥形顶撑头41，方形支撑座1的纵向侧端面上固接有摆动驱动电机42，摆动驱动电机42的输出轴末端穿过方形支撑座1并固接至摆动侧板40的侧端面。

翻转卸料组件包括固接在方形支撑座1上表面上的两个卸料夹持座43，两个卸料夹持座43分设于摆动避让口39的两侧，每个卸料夹持座43的外侧壁上分别固接有翻转驱动电机44，翻转驱动电机44的输出轴末端穿过卸料夹持座43并固接有转动中间板45，所述转动中间板45上伸缩设有翻转夹持头46。

本发明在使用时：首先将待加工的抽油杆平放在上料限位板26和上料托板27上，将抽油杆向内平推，控制对齐定位板20向外伸出，对待夹持的抽油杆进行对齐定位，通过上料卡爪22对抽油杆进行抓取；启动转向驱动电机21，使夹持中的抽油杆逆时针转动90°，启动滑动驱动电机4，滑动驱动电机4带动横向螺纹杆5转动，驱动滑动座6横向滑动，利用进给夹持组件对抽油杆的末端进行夹持固定，滑动座6继续横向滑动，将抽油杆的头部移至螺纹滚压组件处；启动摆动驱动电机42，控制摆动侧板40摆至竖直位置，控制锥形顶撑头41伸出，对抽油杆的末端端面进行顶撑定位；启动转动驱动电机9，转动驱动电机9带动抽油杆自转；启动滚压驱动电机37，滚压驱动电机37带动滚丝轮36转动，同时启动双出轴电机32，双出轴电机32带动两根纵向螺纹杆33转动，以驱动两个纵向滑座31相对滑动，使两个滚丝轮36转动靠近，对抽油杆的头部进行螺纹滚压成型，滚压成型过程中，通过冷却液管38向抽油杆和滚丝轮36之间添加冷却液；螺纹滚压完成后，再次启动摆动驱动电机42，使摆动侧板40摆至水平位置，同时控制锥形顶撑头41的端部伸缩至与抽油杆下端相平齐的位置；控制滑动座6继续横向滑动，直至抽油杆的头部移至翻转卸料组件处，控制两个翻转夹持头46伸出，将抽油杆夹紧固定，同时进给夹持组件松开对于抽油杆末端的夹持；启动翻转驱动电机44，翻转驱动电机44带动抽油杆翻转180°，然后将完成加工的抽油杆取下。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (3)

1.用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，其特征在于：包括水平设置的方形支撑座（1），所述方形支撑座（1）上依次设有旋转上料组件、进给夹持组件、螺纹滚压组件、翻转卸料组件以及摆动顶撑组件，各组件工作时处于同一水平高度；

所述进给夹持组件包括紧贴所述方形支撑座（1）上表面滑动的滑动座（6），所述滑动座（6）的上表面固接有纵向延伸的支撑侧板（8），所述支撑侧板（8）的外端面上固接有转动驱动电机（9），所述转动驱动电机（9）的输出轴末端穿过所述支撑侧板（8）并固接有转动圆板（10），所述转动圆板（10）的外端面中心处固接有水平的支撑方柱（12），所述支撑方柱（12）的每个侧端面上分别开设有横向的收纳槽（13），所述支撑方柱（12）的外侧摆动设有四块中心对称的弧形夹板（14），所述收纳槽（13）与所述弧形夹板（14）之间铰接设有摆动连接臂（15），所述摆动连接臂（15）的铰接末端套装有扭转弹簧（16）；

若干块所述弧形夹板（14）的外侧设有夹持限位环（17），所述夹持限位环（17）的内环面呈一定角度倾斜设置，所述夹持限位环（17）伸缩安装在所述转动圆板（10）的外端面上；

所述方形支撑座（1）的上表面还开设有纵向延伸的滑动限位槽（29），所述滑动限位槽（29）内滑动设有两个对称的纵向滑座（31），两个所述纵向滑座（31）之间设有双出轴电机（32），所述双出轴电机（32）沿纵向设置，所述双出轴电机（32）的每个输出轴末端分别固接有纵向螺纹杆（33），两根所述纵向螺纹杆（33）分别穿过并螺纹连接于两个所述纵向滑座（31）；

所述螺纹滚压组件包括固接于每个所述纵向滑座（31）的上表面的水平托板（34），每块所述水平托板（34）的上表面分别固接有两块对称的竖向支撑板（35），两块所述竖向支撑板（35）之间转动设有横向的滚丝轮（36），两个对称设置的所述滚丝轮（36）上的螺纹牙形和旋向相同；

所述竖向支撑板（35）的外侧壁上固接有滚压驱动电机（37），所述滚压驱动电机（37）的输出轴末端穿过所述竖向支撑板（35）并固接至所述滚丝轮（36）；

所述旋转上料组件包括固接于所述方形支撑座（1）上表面的直角安装板（18），所述直角安装板（18）的上端固接有水平顶板（19），所述直角安装板（18）的内侧壁上伸缩设有对齐定位板（20）；

所述水平顶板（19）的上表面固接有转向驱动电机（21），所述转向驱动电机（21）的输出轴末端向下穿过所述水平顶板（19）并固接有上料卡爪（22）；

所述旋转上料组件还包括升降上料座（23），所述升降上料座（23）的上表面中心处固接有横向的上料限位板（26），所述上料限位板（26）的相对侧壁上分别伸缩设有上料托板（27），所述上料限位板（26）和所述上料托板（27）的上表面分别开设有沿纵向排列的半圆形卡槽（28）；

所述方形支撑座（1）的横向侧端面上开设有摆动避让口（39），所述摆动顶撑组件包括设于所述摆动避让口（39）内的摆动侧板（40），所述摆动侧板（40）的下端铰接安装在所述摆动避让口（39）内，所述摆动侧板（40）的侧端面上伸缩设有锥形顶撑头（41）；

所述方形支撑座（1）的纵向侧端面上固接有摆动驱动电机（42），所述摆动驱动电机（42）的输出轴末端穿过所述方形支撑座（1）并固接至所述摆动侧板（40）的侧端面；

所述翻转卸料组件包括固接在所述方形支撑座（1）上表面上的两个卸料夹持座（43），两个所述卸料夹持座（43）分设于摆动避让口（39）的两侧，每个所述卸料夹持座（43）的外侧壁上分别固接有翻转驱动电机（44），所述翻转驱动电机（44）的输出轴末端穿过所述卸料夹持座（43）并固接有转动中间板（45），所述转动中间板（45）上伸缩设有翻转夹持头（46）。

2.根据权利要求1所述的用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，其特征在于：所述方形支撑座（1）的上表面一侧开设有横向延伸的滑动连通口（2），所述滑动连通口（2）内设有固定安装板（3），所述固定安装板（3）的两端分别固接在所述滑动连通口（2）的相对内壁上，所述固定安装板（3）的外端面上固接有滑动驱动电机（4），所述滑动驱动电机（4）的输出轴末端水平穿过所述固定安装板（3）并固接有横向螺纹杆（5），所述横向螺纹杆（5）的末端转动支撑在所述滑动连通口（2）的内侧端面上；

所述滑动座（6）的下表面固接有驱动滑块（7），所述驱动滑块（7）卡装在所述滑动连通口（2）内，所述横向螺纹杆（5）穿过并螺纹连接于所述驱动滑块（7）。

3.根据权利要求1所述的用于抽油杆杆头螺纹滚压成型加工的组合机床，其特征在于：两块相对的所述竖向支撑板（35）的顶部固接有横向的冷却液管（38）。