空心抽油杆螺纹加工数控车床的改造

张朋举朱 林徐先静刘 斌张仙文

（1.中国石油吐哈油田分公司机械厂；2.中国石油吐哈油田分公司吐鲁番采油厂，新疆 鄯善 838202）

空心抽油杆螺纹加工数控车床的改造

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（1.中国石油吐哈油田分公司机械厂；2.中国石油吐哈油田分公司吐鲁番采油厂，新疆 鄯善 838202）

将经济型数控机床改造成空心抽油杆螺纹加工机床，改造后应用效果良好，满足了生产工艺需要。

空心抽油杆；螺纹加工；数控车床；改造

近年来，随着边际油田的规模性开发，空心抽油杆因其可通过特有的独立通道向井内注入热蒸汽、热水或热油、降黏剂和防腐剂，能有效地降低开采难度、增加分层开采计量层数，极大地丰富了注采工艺。而这种应用也推动了空心抽油杆制造工艺的持续优化。传统的摩擦焊接式空心抽油杆的加工方法，已不能适应深井、超深井的工况条件。空心抽油杆的加工逐渐向整体镦锻、整体热处理、整体螺纹加工的方向发展。由于加工工艺的改变，相应的加工设备也随之发生变化。在所有的工序中，空心抽油杆的螺纹加工是重要工序。传统的摩擦焊接式空心抽油杆，为独立加工方式，接箍端使用钻床加工；外螺纹端使用滚压方式加工。镦锻式空心抽油杆需进行轴向螺纹加工，辅助机床配合使用。为了保证螺纹加工质量，相关的设备都需要进行改变。

一、空心抽油杆螺纹形式

根据SY/T 5550-2012标准的规定，空心抽油杆外螺纹结构如图1所示，内螺纹结构如图2所示。

空心抽油杆的螺纹和实心抽油杆的螺纹参数一致，均为10牙/in，牙型符合ASME B1.1-89要求。公差和间隙为2A-2B级。外螺纹设计牙型是UNR型，其牙根部为圆弧。内螺纹牙型是UN型，牙根部为平底形，平根宽度（0.25×螺距）以外的牙根部形状可以带圆弧。

二、镦锻式空心抽油杆机床改造设计

为了实现空心抽油杆的螺纹高效加工,经调研决定，以经济机床为基础，从机械装置、电气装置、辅助装置3个方面进行改造，选定的机床型号为CAK6150P型号车床。

图1 空心抽油杆杆头外螺纹结构

图2 空心抽油杆接箍内螺纹结构

1.机械装置

CAK6150P型号车床的基本参数如表1所示。将手动卡盘改为气动，卡盘参数如表2所示。其尾部利用原有尾台，增加气动装置安装丝锥（图3），用于内螺纹加工。利用原车床尾台，在头部增加丝锥安装孔，形成加工头，依靠汽缸移动，推进丝锥工作。将图3中安装丝锥的部分，更换为滚丝轮（图4），用于外螺纹加工，其工作方式与内螺纹的工作方式类似。

2.电气装置

原车床采用FANUC系统，保证机床的基本使用功能。增加机械部件之后，需要增加自动控制部件。采用西门子S7200PLC系统，同时选用必要的电气传感装置与PLC系统配合，其工作逻辑原理如图5所示。

表1 CAK6150P基本参数

表2 选用气动卡盘参数

图3 内螺纹加工装置

图4 杆头螺纹加工过程示意

3.辅助装置

辅助设施主要为辅助机床工装，用于保证机床自动进出料、实现螺纹加工工序的配合过程等。包括上料装置、辅助推进装置、辅助退回装置、下料拨料装置，如图6所示。动力提供主要依靠汽缸和电机的配合使用，控制依然采用西门子PLCS700，功能及逻辑部分与车床改造的部分协调配合。

三、使用效果

通过对经济数控机床的改造，调整改造机械装置、辅助装置、自动控制 与原车床加工程序的配合，加工镦锻式空心抽油杆杆头加工效率达到585s/根、接箍加工效率860s/根，满足了生产工艺需要。

图5 PLC工作原理图

图6 加工辅机示意

[1]魏新春.一体式空心抽油杆采油技术研究［D］.成都：西南石油学院，2003.

[2] SY/T 5029-2006.抽油杆［S］.2006.

[3] SY/T 5550-2012.空心抽油杆［S］.2012.

[4]杨叔子，李斌.机械加工工艺师手册［M］.北京：机械工业出版社，2011.

[5]吴则中，李景文.抽油杆［M］.北京：石油工业出版社，1994：154-155.

[6]吴则中，钟永海，孟忠良等.我国抽油杆研制工作的现状及发展方向［J］.石油机械，2008，36（2）：63-66.

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