空心抽油桿螺紋加工數(shù)控車床的改造

張朋舉朱 林徐先靜劉 斌張仙文

（1.中國(guó)石油吐哈油田分公司機(jī)械廠；2.中國(guó)石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆 鄯善 838202）

空心抽油桿螺紋加工數(shù)控車床的改造

張朋舉1朱 林2徐先靜2劉 斌1張仙文1

（1.中國(guó)石油吐哈油田分公司機(jī)械廠；2.中國(guó)石油吐哈油田分公司吐魯番采油廠，新疆 鄯善 838202）

將經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造成空心抽油桿螺紋加工機(jī)床，改造后應(yīng)用效果良好，滿足了生產(chǎn)工藝需要。

空心抽油桿；螺紋加工；數(shù)控車床；改造

近年來，隨著邊際油田的規(guī)模性開發(fā)，空心抽油桿因其可通過特有的獨(dú)立通道向井內(nèi)注入熱蒸汽、熱水或熱油、降黏劑和防腐劑，能有效地降低開采難度、增加分層開采計(jì)量層數(shù)，極大地豐富了注采工藝。而這種應(yīng)用也推動(dòng)了空心抽油桿制造工藝的持續(xù)優(yōu)化。傳統(tǒng)的摩擦焊接式空心抽油桿的加工方法，已不能適應(yīng)深井、超深井的工況條件?？招某橛蜅U的加工逐漸向整體鐓鍛、整體熱處理、整體螺紋加工的方向發(fā)展。由于加工工藝的改變，相應(yīng)的加工設(shè)備也隨之發(fā)生變化。在所有的工序中，空心抽油桿的螺紋加工是重要工序。傳統(tǒng)的摩擦焊接式空心抽油桿，為獨(dú)立加工方式，接箍端使用鉆床加工；外螺紋端使用滾壓方式加工。鐓鍛式空心抽油桿需進(jìn)行軸向螺紋加工，輔助機(jī)床配合使用。為了保證螺紋加工質(zhì)量，相關(guān)的設(shè)備都需要進(jìn)行改變。

一、空心抽油桿螺紋形式

根據(jù)SY/T 5550-2012標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，空心抽油桿外螺紋結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)如圖2所示。

空心抽油桿的螺紋和實(shí)心抽油桿的螺紋參數(shù)一致，均為10牙/in，牙型符合ASME B1.1-89要求。公差和間隙為2A-2B級(jí)。外螺紋設(shè)計(jì)牙型是UNR型，其牙根部為圓弧。內(nèi)螺紋牙型是UN型，牙根部為平底形，平根寬度（0.25×螺距）以外的牙根部形狀可以帶圓弧。

二、鐓鍛式空心抽油桿機(jī)床改造設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)空心抽油桿的螺紋高效加工,經(jīng)調(diào)研決定，以經(jīng)濟(jì)機(jī)床為基礎(chǔ)，從機(jī)械裝置、電氣裝置、輔助裝置3個(gè)方面進(jìn)行改造，選定的機(jī)床型號(hào)為CAK6150P型號(hào)車床。

圖1 空心抽油桿桿頭外螺紋結(jié)構(gòu)

圖2 空心抽油桿接箍?jī)?nèi)螺紋結(jié)構(gòu)

1.機(jī)械裝置

CAK6150P型號(hào)車床的基本參數(shù)如表1所示。將手動(dòng)卡盤改為氣動(dòng)，卡盤參數(shù)如表2所示。其尾部利用原有尾臺(tái)，增加氣動(dòng)裝置安裝絲錐（圖3），用于內(nèi)螺紋加工。利用原車床尾臺(tái)，在頭部增加絲錐安裝孔，形成加工頭，依靠汽缸移動(dòng)，推進(jìn)絲錐工作。將圖3中安裝絲錐的部分，更換為滾絲輪（圖4），用于外螺紋加工，其工作方式與內(nèi)螺紋的工作方式類似。

2.電氣裝置

原車床采用FANUC系統(tǒng)，保證機(jī)床的基本使用功能。增加機(jī)械部件之后，需要增加自動(dòng)控制部件。采用西門子S7200PLC系統(tǒng)，同時(shí)選用必要的電氣傳感裝置與PLC系統(tǒng)配合，其工作邏輯原理如圖5所示。

表1 CAK6150P基本參數(shù)

表2 選用氣動(dòng)卡盤參數(shù)

圖3 內(nèi)螺紋加工裝置

圖4 桿頭螺紋加工過程示意

3.輔助裝置

輔助設(shè)施主要為輔助機(jī)床工裝，用于保證機(jī)床自動(dòng)進(jìn)出料、實(shí)現(xiàn)螺紋加工工序的配合過程等。包括上料裝置、輔助推進(jìn)裝置、輔助退回裝置、下料撥料裝置，如圖6所示。動(dòng)力提供主要依靠汽缸和電機(jī)的配合使用，控制依然采用西門子PLCS700，功能及邏輯部分與車床改造的部分協(xié)調(diào)配合。

三、使用效果

通過對(duì)經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床的改造，調(diào)整改造機(jī)械裝置、輔助裝置、自動(dòng)控制 與原車床加工程序的配合，加工鐓鍛式空心抽油桿桿頭加工效率達(dá)到585s/根、接箍加工效率860s/根，滿足了生產(chǎn)工藝需要。

圖5 PLC工作原理圖

圖6 加工輔機(jī)示意

[1]魏新春.一體式空心抽油桿采油技術(shù)研究［D］.成都：西南石油學(xué)院，2003.

[2] SY/T 5029-2006.抽油桿［S］.2006.

[3] SY/T 5550-2012.空心抽油桿［S］.2012.

[4]楊叔子，李斌.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[5]吳則中，李景文.抽油桿［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994：154-155.

[6]吳則中，鐘永海，孟忠良等.我國(guó)抽油桿研制工作的現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.石油機(jī)械，2008，36（2）：63-66.

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