專利名稱：內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工用器具，特別是一種內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置。
背景技術(shù)：
冷滾壓工藝屬于非切削工藝之一，在機(jī)械加工行業(yè)中應(yīng)用較廣泛。在常溫狀態(tài)下金屬構(gòu)件表面被施壓的滾輪輾壓，迫使金屬構(gòu)件表面粗糙層的微觀外凸金屬材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，多余的金屬流到相鄰微觀凹坑中，其結(jié)果除提高金屬構(gòu)件表面粗糙度等級(jí)，也使金屬構(gòu)件的表面組織晶粒變細(xì)和纖維化，從而產(chǎn)生“冷作硬化”現(xiàn)象，達(dá)到提高金屬構(gòu)件的強(qiáng)度、表面硬度和抗疲勞能力的目的。當(dāng)代石油鉆井深度達(dá)數(shù)千米，石油鉆具的螺紋接頭除承受連接重量、鉆井扭矩外，還要承受沖擊力，故對(duì)所配套的石油鉆具有很高強(qiáng)度要求?，F(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)連接結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、選擇優(yōu)質(zhì)材料和改善熱處理工藝等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度目標(biāo)。盡管現(xiàn)有技術(shù)有效，能夠大幅度提高石油鉆具強(qiáng)度，但石油鉆井工程中仍偶爾發(fā)生鉆具斷裂的惡性事故。多年來(lái)經(jīng)眾多行業(yè)專家分析、檢測(cè)和論證，石油鉆具斷裂幾乎都發(fā)生在接頭螺紋紋根部，其根本原因是切削成形的螺紋表面相對(duì)粗糙，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，易產(chǎn)生疲勞裂紋，在特殊工況條件下鉆井難免不發(fā)生石油鉆具斷裂的惡性事故。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種利用液壓結(jié)構(gòu)推動(dòng)滾輪施壓的內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、直接施壓、即時(shí)量化施壓。液壓增力結(jié)構(gòu)為非剛性結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的緩沖能力，柔性滾動(dòng)輾壓，避免發(fā)生金屬粘結(jié)，確保冷滾壓質(zhì)量。
本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)。
內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置，它包括滾輪、芯軸、活塞、桿體、壓力表和螺釘。其改進(jìn)之處在于:所述滾輪的外輪緣橫截面為尖角朝外的角形。所述活塞為設(shè)有密封件的圓柱體，夕卜露的一端面上設(shè)有開(kāi)口槽，滾輪通過(guò)芯軸安裝在活塞的開(kāi)口槽中，活塞中段外壁設(shè)有軸向凹槽，該軸向凹槽與外置開(kāi)口槽的軸線相垂直。所述桿體為剛性軸，外伸軸端的外壁上設(shè)有徑向孔用于安裝活塞，軸端軸向安裝的螺釘卡在活塞外壁上的軸向凹槽中，組成導(dǎo)向限位的液壓油缸結(jié)構(gòu)，桿體內(nèi)置軸向盲孔聯(lián)通徑向孔共同存放液壓油，安裝在桿體中段上的壓力表借助徑向孔溝通軸向盲孔，構(gòu)成滾輪滾壓施力大小通過(guò)液壓油傳遞由壓力表示值的機(jī)構(gòu)。
上述結(jié)構(gòu)中 ，桿體為三節(jié)軸，中段和外伸軸端為不等直徑的圓柱軸，夾持段為矩形體。為了提高冷滾壓質(zhì)量，滾輪整體淬硬至HRC50 55。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下積極效果: 1、液壓油缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易； 2、在液壓條件下滾壓具有減振作用，被冷滾壓的部件表面平整光潔； 3、采用液壓油缸支承滾輪，滾壓時(shí)施力大小通過(guò)壓力表顯示，量化施壓有利于控制在同一量值條件下批量冷滾壓，確保冷滾壓質(zhì)量一致。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1俯視圖。
圖3是圖1A-A截面圖。
圖4是圖1B-B截面圖。
圖5是本發(fā)明用于石油鉆具接頭內(nèi)螺紋冷滾壓的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖并結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1和圖2所示的內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置，它包括滾輪1、芯軸2、活塞3、桿體4、壓力表5和螺釘6。所述滾輪I是直接與工件被滾壓部位接觸，本實(shí)施例滾壓口徑為120mm的石油鉆具接頭內(nèi)螺紋，滾輪I的外輪緣橫截面為尖角朝外的角形。為了提高滾壓質(zhì)量，滾輪I整體淬硬至HRC50 55。所述活塞3為設(shè)有密封件3.1的圓柱體，外露的一端面上設(shè)有開(kāi)口槽，滾輪I通過(guò)芯軸2安裝在活塞3的開(kāi)口槽中，活塞3中段外壁設(shè)有軸向凹槽，該軸向凹槽與外置開(kāi)口槽的軸線相垂直。所述桿體4是主體構(gòu)件，它是一種剛性軸，外伸軸端的外壁上設(shè)有徑向孔用于安裝活塞3，軸端軸向安裝的螺釘6卡在活塞3外壁上的軸向凹槽中，組成導(dǎo)向限位的液壓油缸結(jié)構(gòu)，桿體4內(nèi)置軸向盲孔4.1聯(lián)通徑向孔4.3并共同存放液壓油,本實(shí)施例中桿體4為三節(jié)軸，為增加剛性及承載能力，中段4.2直徑比外伸軸端直徑粗的圓柱軸。桿體4另一端為夾持段，為了便于裝夾，將夾持段制成矩形體。桿體4的中段4.2內(nèi)置徑向孔安裝壓力表5，徑向孔溝通軸向盲孔4.1，構(gòu)成滾輪I滾壓施力大小通過(guò)液壓油傳遞由壓力表5示值的機(jī)構(gòu)。量化施壓有利于控制在同一量值條件下批量冷滾壓，確保冷滾壓質(zhì)量一致。
本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，先將桿體4的夾持段固定在機(jī)床工作臺(tái)上，通過(guò)機(jī)床橫向傳動(dòng)位移到位，即滾輪I與旋轉(zhuǎn)的石油鉆具接頭內(nèi)螺紋接觸施壓，此時(shí)機(jī)床工作臺(tái)按被滾壓螺紋的導(dǎo)程縱向移動(dòng)，滾輪I在繞芯軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)實(shí)施對(duì)內(nèi)螺紋的滾壓作業(yè)。冷滾壓是一種利用金屬在常溫下有“冷作硬化”特性而設(shè)計(jì)的無(wú)切削工藝，被滾壓內(nèi)螺紋表層金屬產(chǎn)生微量塑性流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)峰谷互補(bǔ)，從而使內(nèi)螺紋表面粗糙度降低，表層組織冷硬和晶粒細(xì)化，形成致密的纖維狀。另外，被滾壓的內(nèi)螺紋在冷作硬化過(guò)程中殘留應(yīng)力層?？偟膩?lái)說(shuō)，被冷滾壓的石油鉆具接頭內(nèi)螺紋 極限強(qiáng)度和屈服點(diǎn)都得到提高，其使用性能、抗疲勞強(qiáng)度、耐磨性和耐蝕性也都有明顯的提高，大大延長(zhǎng)石油鉆具接頭的使用壽命，減少失效事故的發(fā)生。
本發(fā)明在結(jié)構(gòu)不變的情況下通過(guò)置換滾輪1，可對(duì)其它軸套類構(gòu)件的內(nèi)壁進(jìn)行冷滾壓。例如，選用外輪緣橫向截面為圓弧形或矩形的滾輪，就能作石油鉆具接頭的內(nèi)臺(tái)階進(jìn)行冷滾壓，其應(yīng)用效果同上述實(shí)施例相似。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置，它包括滾輪(I)、芯軸(2)、活塞(3)、桿體(4)、壓力表(5)和螺釘(6);其特征在于:所述滾輪(I)的外輪緣橫截面為尖角朝外的角形；所述活塞(3)為設(shè)有密封件(3.1)的圓柱體，外露的一端面上設(shè)有開(kāi)口槽，滾輪(I)通過(guò)芯軸(2)安裝在活塞(3)的開(kāi)口槽中，活塞(3)中段外壁設(shè)有軸向凹槽，該軸向凹槽與外置開(kāi)口槽的軸線相垂直；所述桿體(4)為剛性軸，外伸軸端的外壁上設(shè)有徑向孔用于安裝活塞(3)，軸端軸向安裝的螺釘(6)卡在活塞(3)外壁上的軸向凹槽中，組成導(dǎo)向限位的液壓油缸結(jié)構(gòu)，桿體(4)內(nèi)置軸向盲孔(4.1)聯(lián)通徑向孔(4.3)并共同存放液壓油，安裝在桿體(4)中段(4.2)上的壓力表(5)借助徑向孔(4.3)溝通軸向盲孔(4.1)，構(gòu)成滾輪(I)滾壓施力大小通過(guò)液壓油傳遞由壓力表(5)示值的機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置，其特征在于:所述桿體(4)為三節(jié)軸，中段(4.2)和外伸軸端為不等直徑的圓柱軸，夾持段為矩形體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi) 螺紋定值冷滾壓裝置，其特征在于:所述滾輪(I)整體淬硬至 HRC50 55。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)螺紋定值冷滾壓裝置，它包括滾輪、芯軸、活塞、桿體、壓力表和螺釘。所述外露的一端面上設(shè)有開(kāi)口槽，滾輪通過(guò)芯軸安裝在活塞的開(kāi)口槽中，活塞中段設(shè)有軸向凹槽。所述桿體外伸軸端的外壁上設(shè)有徑向孔用于安裝活塞，軸端軸向安裝的螺釘卡在活塞外壁上的軸向凹槽中，組成導(dǎo)向限位的液壓油缸結(jié)構(gòu)，桿體內(nèi)置軸向盲孔聯(lián)通徑向孔共同存放液壓油，安裝在桿體中段上的壓力表借助徑向孔溝通軸向盲孔，構(gòu)成滾輪滾壓施力大小通過(guò)液壓油傳遞由壓力表示值的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明采用液壓油缸支承滾輪，且可量化顯示施壓結(jié)構(gòu)，有利于在同一量值條件下批量滾壓，確保冷滾壓質(zhì)量一致、穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B23P9/02GK103212942SQ20131015273
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者馬根生, 張希平, 游志明, 楊愛(ài)華 申請(qǐng)人:江蘇曙光石油鉆采設(shè)備有限公司