利用數(shù)控鏜床技術(shù)研制新型抽油機(jī)機(jī)架

孫術(shù)華 淄博職業(yè)學(xué)院

石油產(chǎn)業(yè)作為我國的主要能源之一在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有極其重要的地位，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，改善技術(shù)管理水平，實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的程序化管理操作，對設(shè)備進(jìn)行了更為精細(xì)的改造。利用數(shù)據(jù)技術(shù)控制車床加工，研發(fā)了一種新的車床——鏜床。在銑面加工時，磨合平面更加光滑，不會出現(xiàn)毛刺對設(shè)備損傷的現(xiàn)象，在外輪廓切削時不會產(chǎn)生高溫?zé)嵩矗档团c原油接觸造成火災(zāi)的風(fēng)險。其工作過程中，內(nèi)腔倒角中有四把切割刀，針對不同倒角的范圍，設(shè)定好程序后會在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行自動切割配件，不需人工手動操作。

1 機(jī)架結(jié)構(gòu)和加工特點

1.1 機(jī)架結(jié)構(gòu)

機(jī)架是組成油井空心箱的主要結(jié)構(gòu)，上體蓋與油井主體部分分離，并且軸線與平行曲軸之間的夾角應(yīng)在45°~55°之間，中間用螺栓連接，在液壓槽與活動連桿之間的液力端杠桿通過焊接的方式進(jìn)行連接，去除回火后的余熱穩(wěn)底散掉后再進(jìn)行打造，以防高溫使石油機(jī)蓋產(chǎn)生變形[1]。其中液力端杠桿包括活塞杠桿，中軸拉力杠桿和液缸驅(qū)動杠桿?；钊軛U安裝在機(jī)架墻板20 cm的位置，與夾板水平；活塞杠桿與中軸拉力杠桿安裝在主體位置，與中心水平線成30°夾角；液缸驅(qū)動杠桿安裝在中軸以下部位，與中軸垂直。

1.2 加工特點

（1）齒輪切片與平行曲軸之間的跨度距離為15~20 cm，其中齒輪切片底座的跨度為1 328±0.6mm，平行曲軸2個曲面間的跨距為276±0.5mm，液壓槽3孔之間的跨距為2 475mm，齒輪切片、平行曲軸、液壓槽在油井之間的跨距為0.5~0.7mm。但是由于在齒輪咬合階段容易產(chǎn)生一系列的振動，使得活塞杠桿在伸縮時沒有規(guī)律性，在操作過程中容易對卡槽內(nèi)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生撞擊，磨損零部件。應(yīng)在各個跨度值范圍內(nèi)選取合適的數(shù)值，避免設(shè)備的損壞。

（2）嚴(yán)格控制抽油機(jī)架加工流程中的誤差，提高加工工藝的精細(xì)度。在加工的過程中不僅對抽油機(jī)架零部件的光滑度和尺寸界限進(jìn)行控制，對整個機(jī)架的參數(shù)公式也有較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在齒輪的磨合期內(nèi)，齒輪間的磨合部位誤差不能超過0.1mm，曲軸打孔部位與曲面弧度部位的誤差在0.03mm以內(nèi)[2]。液壓槽與心軸的間距誤差低于0.05mm，平行曲軸與液壓槽通孔間的誤差在0.02mm內(nèi)，齒輪切片、平行曲軸和液壓槽之間的誤差控制在0.08mm的范圍內(nèi)。

（3）加工抽油機(jī)架設(shè)備中尺寸較大的零部件時，確定中心點時的難度較大。在具體的操作過程中一般采用等距劃分的方法設(shè)定，首先在零部件重心位置切削一個直徑為3 cm的圓形標(biāo)記，然后參照通過圓心的幾條垂直平分線，在平分線與圓的交點處畫弧線做記號，每間隔一點畫一條弧線，連接每兩個弧線的焦點，即可確定零部件的中心點。

1.3 加工流程

要明確抽油機(jī)架的整體結(jié)構(gòu)，首先確定齒輪切片軸承底座的平面結(jié)構(gòu)示意圖和螺栓加工立體圖，在此基礎(chǔ)上對螺栓剖面等距劃分，確定出軸座的重心位置。然后運行數(shù)控鏜床的操作程序，切削打磨齒輪軸的多余部分；同時在曲軸裝配中增大操作平面的摩擦系數(shù)，防止用冷流水對切削部位進(jìn)行降溫的過程中出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。最后更換螺孔組中的鏜液，目的是增加設(shè)備在各種工作環(huán)境下的穩(wěn)定性。

2 動力刀頭及工作原理

WP—1500型號的數(shù)控鏜床為懸浮式鏜床，可以用于抽油機(jī)架易損耗零部件的加工，其主軸的運轉(zhuǎn)直徑為200mm，設(shè)備驅(qū)動主軸區(qū)域有4個方向的動力刀頭，在對抽油機(jī)架零部件加工時根據(jù)不同的操作面，選取不同方向的動力刀頭[3]。

第一把動力刀頭主要是用于切削零部件的輪廓。鏜床加工程序的第一步就是對零部件的輪廓進(jìn)行切削，切削厚度在8~10 cm，刀頭所用的材料為硬度極大的金剛石。首先確定第一次切削的厚度標(biāo)準(zhǔn)，對于抽油機(jī)架的液壓槽來說，外表層的標(biāo)準(zhǔn)厚度是10 cm。進(jìn)行第一輪切割時，一定要保證冷凝水準(zhǔn)確地作用在刀頭切割部位，降溫處理不當(dāng)會使刀頭燒毀；其次注意觀察切割面的光滑程度，表面不能有毛刺；最后需要注意的就是第一輪的切削中會在滑動板槽中存有大量的鐵屑，不要刮傷器件表面。

第二把動力刀頭的作用是加工液壓槽的內(nèi)部。在數(shù)控鏜床整個操作工藝流程中加工液壓槽的精度要求最高，涉及的技術(shù)參數(shù)也比較多。液壓槽的內(nèi)槽加工包括槽面的切割、加工符合標(biāo)準(zhǔn)的打扣眼及內(nèi)槽雙沿的間距加工。數(shù)控鏜床采用的是三維立體操作，傳統(tǒng)的平面加工技術(shù)只能進(jìn)行較為簡單的X、Y軸的操作，液壓槽的內(nèi)槽加工還需人工工藝，技術(shù)工人對技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的掌握難度加大。

第三把刀主要是對零部件切口邊緣部分進(jìn)行切削以及磨邊。這把刀主要是切削平面，內(nèi)邊緣與外邊緣相差3 cm，并且與底邊垂直，這樣切削起來比較方便，動力刀頭背部有磨砂，主要用于剔除毛刺。毛刺產(chǎn)生的主要原因是因為第一把刀在運行中出現(xiàn)了振動致使刀刃出現(xiàn)裂痕，進(jìn)行表面切削時沒有達(dá)到有效的切合，所以在第三把刀背上添加一層磨砂，把零部件毛刺部分磨平，使其表面光滑無坑洼[4]。

第四把刀主要用于抽油機(jī)架的掏扣部位加工。在這把刀正常運轉(zhuǎn)過程中，首先要設(shè)定好掏扣的圈數(shù)以及扣眼的大小，對于油井鉆泵機(jī)架，內(nèi)扣的圈數(shù)大約在6圈左右，內(nèi)徑為2 cm，外徑為3.5 cm；外扣圈數(shù)在10圈左右，內(nèi)徑大小為4 cm，外徑大小為6 cm。

3 數(shù)控鏜床未來發(fā)展趨勢

隨著電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，其中在鏜床加工技術(shù)方面要保證高速度和高精度兩個重要指標(biāo)。當(dāng)給設(shè)備輸入?yún)?shù)后，計算機(jī)能夠高速讀取數(shù)據(jù)來源并精確執(zhí)行，確保零部件生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。為提高數(shù)控鏜床可靠性，采用大量集成電路，減少電路元器件的損耗，利用專業(yè)的高硅芯片和放大器件，可保證電壓和電流的穩(wěn)定。集成電路在運行過程中可降低功耗，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且還有自我保護(hù)功能，若有強(qiáng)電流輸入時，便會自動切斷電路以保護(hù)數(shù)控鏜床和操作人員。

[1]蘇愛明，王麗萍，沈?qū)W海．鉆井泵制造工藝的改進(jìn)[J]．石油礦場機(jī)械，2006，35（5）：103-105.

[2]蒲林祥，陳紅軍．機(jī)械切削機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會．機(jī)械工人切削技術(shù)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[4]何學(xué)明，周長銳，劉北英．調(diào)頭鏜孔理論及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.