用于滾壓管外螺紋的滾壓頭及其設(shè)備的制造方法
【專利說明】用于滾壓管外螺紋的滾壓頭及其設(shè)備
[0001]本申請要求2013年3月31日提交的申請?zhí)枮镃N201310110406.0的在先申請的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實用新型總體涉及管道產(chǎn)品和管道加工機械領(lǐng)域，且具體涉及一種用于滾壓管外螺紋的滾壓頭及其設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]由于滾壓管外螺紋相比切削管外螺紋具有管螺紋機械連接強度高、密封性能好等優(yōu)點，被越來越多的人們所重視，相應(yīng)的制造工藝在國家實用新型專利“CN200310111695.2”和實用新型專利“CN200710106912.7”也有所披露。然而，上述的二個實用新型專利所揭示的二種滾壓管外螺紋加工方法都是先進行軸向沖壓或徑向擠壓圓錐面然后再進行管外螺紋滾壓加工的工藝。相比切削管外螺紋一道加工成形方法，這二種加工工藝均需要利用圓錐形模具機械的或者是液壓的軸向沖壓或者是徑向擠壓空心圓柱毛坯工件，即先加工形成圓錐面，再在圓錐面上滾壓加工管外螺紋。
[0004]顯然所述的這二種滾壓管外螺紋加工工藝至少存在著下列3個問題:
[0005]1.由于滾壓管外螺紋加工工藝比目前套絲或者是切削加工管外螺紋工藝多了一道設(shè)備龐大的圓錐面加工工序，不但費時，而且對于管網(wǎng)現(xiàn)場加工管外螺紋操作非常不便，無法使人接受。
[0006]2.由于巨大的軸向瞬間沖壓或徑向擠壓壓力，錐面成形時，鋼管原始外徑與圓錐面交界處的管體材料，特別是焊管的此處焊縫，容易受到隱性和顯性的破壞，造成管外螺紋產(chǎn)品安全隱患。
[0007]3.由于現(xiàn)有滾壓鋼管毛坯外徑是以切削工藝而定的鋼管外徑，對于滾壓而言其外徑偏大。在沖壓形成圓錐面時，盡管圓錐面為1:16，但滾壓后產(chǎn)品內(nèi)徑錐面往往大于標(biāo)準(zhǔn)錐度1:16，或者是錐面長度(高度)遠遠大于標(biāo)準(zhǔn)允許的長度，造成滾壓管外螺紋產(chǎn)品內(nèi)孔最大縮小量大于標(biāo)準(zhǔn)允許的鋼管外徑和鋼管壁厚最大偏差值之累計所造成的最大內(nèi)徑縮小量，對流體輸送穩(wěn)定性可能產(chǎn)生一定影響。
[0008]從另一方面而言，如果不對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)鋼管外徑采用圓錐面加工的話，要么滾壓加工成形的管外螺紋尺寸過大，要么管體容易變型或者是開裂。因此，沖壓或擠壓是現(xiàn)有管外螺紋滾壓技術(shù)的必須工藝。宄其原因，這是上述二項實用新型專利工藝設(shè)計上的缺陷以及以切削管螺紋技術(shù)制定的鋼管標(biāo)準(zhǔn)外徑作為滾壓鋼管外徑滾壓加工管外螺紋等原因所造成的。
[0009]針對切削鋼管外徑過大不適合直接滾壓，有一種利用滾壓工藝在鋼管標(biāo)準(zhǔn)外徑上先進行滾壓使鋼管外徑縮減至一定尺寸，即標(biāo)準(zhǔn)管外螺紋的中徑，然后再滾壓加工圓錐管外螺紋的方法。這種方法在滾壓縮小鋼管外徑加工時會產(chǎn)生不易控制鋼管橢圓度、鋼管表面鍍層受損以及滾壓后產(chǎn)生鋼管內(nèi)孔縮小過多等現(xiàn)象。解決此問題的方法是在生產(chǎn)鋼管時直接生產(chǎn)出符合滾壓工藝要求的比標(biāo)準(zhǔn)鋼管外徑偏小的滾壓專用外徑鋼管。但滾壓鋼管外徑與壁厚尚無國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，市場推廣和接受需要一定的時間，這勢必會影響到滾壓管外螺紋工藝的推廣和應(yīng)用。
[0010]通過上述描述與分析，不難發(fā)現(xiàn):在使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)外徑的鋼管情況下，省略軸向沖壓或徑向擠壓工藝，簡化工藝步驟，使?jié)L壓管外螺紋既符合國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，又符合目前人們操作習(xí)慣是推廣滾壓管外螺紋這一優(yōu)秀工藝的關(guān)鍵所在。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]本實用新型的目的在于提供一種以現(xiàn)有的管材標(biāo)準(zhǔn)外徑作為滾壓管外螺紋的空心圓柱毛坯外徑，可以不通過圓錐形模具機械的或者是液壓的軸向沖壓或徑向擠壓空心圓柱毛坯加工形成圓錐面的預(yù)備工藝，僅僅通過一次滾壓這一貫穿始終的工藝方法，直接在管材標(biāo)準(zhǔn)外徑的空心圓柱體毛坯上滾壓加工成形密封圓錐管外螺紋的制造方法、滾壓頭及其設(shè)備，使?jié)L壓圓錐管外螺紋加工工藝簡單、實用和完整，并且盡量符合人們目前的操作習(xí)慣。
[0012]本實用新型另一方面提供一種滾壓管外螺紋的滾壓頭，包括至少一個沿圓周布置的滾壓輪及相應(yīng)的滾壓輪軸和滾壓輪座，所述滾壓輪通過所述滾壓輪軸可轉(zhuǎn)動地固定到所述滾壓輪座上，所述滾壓輪上設(shè)有管螺紋成型部分，所述管螺紋成型部分的螺紋長度小于所滾壓的所述管外螺紋的有效螺紋長度。
[0013]所述的管外螺紋滾壓頭中，所述滾壓輪的個數(shù)為2個以上，優(yōu)選地為4個和5個。
[0014]本實用新型滾壓頭可以方便地用于滾壓圓錐管外螺紋。在所述滾壓輪座上還可以在所述滾壓輪座上設(shè)有沿徑向調(diào)節(jié)所述滾壓輪座的徑向位置調(diào)節(jié)裝置，從而沿徑向在動態(tài)滾壓全過程實時調(diào)節(jié)所述滾壓輪的徑向位置，從而形成滾壓工藝所需要的錐度。滾壓圓錐管外螺紋時利用滾壓時所述滾壓輪產(chǎn)生的滾壓軸向分力，使所述滾壓輪相對于空心圓柱毛坯由螺尾向螺紋頭部沿軸向滾壓移動，同時通過所述徑向位置調(diào)節(jié)裝置控制滾壓輪徑向進給，使得滾壓輪徑向進給隨著軸向滾壓位置的變化而變化，從而直接滾壓加工成形圓錐管外螺紋。
[0015]優(yōu)選地，所述滾壓輪相對于所述空心圓柱毛坯的軸向滾壓移動是所述滾壓頭軸向移動而所述空心圓柱毛坯軸向靜止，或者是所述空心圓柱毛坯軸向移動而所述滾壓頭軸向靜止，或者是二者同時軸向的相對移動。
[0016]優(yōu)選地，所述徑向位置調(diào)節(jié)裝置的徑向力動力源可以來自使?jié)L壓頭與空心圓柱毛還相對轉(zhuǎn)動的動力源或者是來自其它獨立的動力源。
[0017]優(yōu)選地，所述徑向位置調(diào)節(jié)裝置可以是手動調(diào)節(jié)、機械傳動調(diào)節(jié)、液壓比例調(diào)節(jié)、氣動比例調(diào)節(jié)、電機帶動蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)、電機帶動齒輪齒條調(diào)節(jié)、電機滾珠絲杠調(diào)節(jié)以及由滾壓頭軸向運動聯(lián)動徑向位置進給調(diào)節(jié)中的一種，或者其中多種的組合。
[0018]優(yōu)選地，管外螺紋滾壓頭還包括外圓殼體盤、旋轉(zhuǎn)盤、以及滾壓輪座和滾壓輪；所述外圓殼體盤與滾壓設(shè)備上的滑座間隙相連；所述旋轉(zhuǎn)盤在所述外圓殼體盤一側(cè)通過軸孔配合與所述外圓殼體盤同軸心地安裝在其內(nèi)圓軸上，并在與所述外圓殼體盤相對的一側(cè)上設(shè)有螺旋凹槽；所述外圓殼體盤上開有至少一個徑向滾壓輪座滑槽，所述滾壓輪座通過其底部的多個螺旋凸槽與所述旋轉(zhuǎn)盤的所述螺旋凹槽的相互配合作用而在外圓殼體盤的所述滾壓輪座滑槽內(nèi)作徑向移動，所述滾壓輪座上裝有滾壓輪，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，通過與其螺旋凹槽相匹配的螺旋凸槽，帶動滾壓輪座沿著外圓殼體盤上相應(yīng)滑槽作徑向移動。
[0019]優(yōu)選地，管外螺紋滾壓頭還包括齒輪控制桿，所述旋轉(zhuǎn)盤的另一側(cè)是傘形齒輪，所述傘形齒輪中心軸線大致與滾壓頭的中心軸線重合；齒輪控制桿在其一端部設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)盤的傘形齒輪嚙合且中心軸線沿所述齒輪控制桿縱向軸線的另一傘形齒輪，所述齒輪控制桿的縱向軸線與所述旋轉(zhuǎn)盤的中心軸線成一定角度；所述旋轉(zhuǎn)齒輪控制桿能夠使所述旋轉(zhuǎn)盤繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。
[0020]優(yōu)選地，管外螺紋滾壓頭還包括動力電機，所述動力電機通過蝸輪蝸桿、齒輪齒條、滾珠絲杠、皮帶輪、凸輪或曲柄連桿驅(qū)動所述齒輪控制桿旋轉(zhuǎn)。
[0021]優(yōu)選地，管外螺紋滾壓頭還包括動力旋轉(zhuǎn)柄、絲桿、上桿、中桿、下桿、一對導(dǎo)向柱；所述一對導(dǎo)向柱在其上端和下端分別固定到所述上桿和下桿的兩側(cè)，構(gòu)成固定框架結(jié)構(gòu)，且所述一對導(dǎo)向柱穿過所述中桿兩側(cè)上的孔，且所述中桿能沿所述導(dǎo)向柱上下滑動；所述上桿內(nèi)設(shè)有豎直方向的螺紋孔；所述絲杠可與所述螺紋孔嚙合，且所述絲桿上端與所述動力旋轉(zhuǎn)柄固定連接，而下端抵靠所述中桿，從而所述動力旋轉(zhuǎn)柄帶動所述絲桿轉(zhuǎn)動下可使所述中桿沿兩側(cè)的導(dǎo)向柱上下移動；所述中桿和下桿上分別設(shè)有滾壓輪座和相應(yīng)的滾壓輪。
[0022]優(yōu)選地，管外螺紋滾壓頭還包括:圓柱體、彈簧以及調(diào)節(jié)螺栓；所述圓柱體上端與所述下桿固定相連；所述圓柱體下端與滾壓設(shè)備滑座的軸孔活動配合，通過套設(shè)在所述圓柱體上且兩端分別抵靠所述下桿和所述滾壓設(shè)備滑座的所述彈簧使整個所述固定框架結(jié)構(gòu)與所述滾壓設(shè)備滑座浮動相連；所述調(diào)節(jié)螺栓從所述下桿向下突出并與所述滾壓設(shè)備滑座間隔開一定距離，通過調(diào)節(jié)所述調(diào)節(jié)螺栓的長短，從而調(diào)節(jié)其與所述滾壓設(shè)備滑座間隔開的距離，能夠控制所述固定框架結(jié)構(gòu)的擺動幅度以保證所述空心圓柱毛坯與滾壓頭同軸；通過轉(zhuǎn)動所述動力旋轉(zhuǎn)柄，所述絲桿帶動中桿在導(dǎo)向柱上下移動由此實現(xiàn)在滾壓頭軸向移動時徑向滾壓輪位置的動態(tài)調(diào)整。
[0023]優(yōu)選地，所述滾壓輪管螺紋成型部分含有至少一道螺紋，所述螺紋的螺牙形狀與所加工的圓柱管外螺紋螺牙或者是所加工的圓錐管外螺紋螺牙對應(yīng)。
[0024]優(yōu)選地，所述滾壓輪用于滾壓55° BSPT圓錐管外螺紋，管徑為DN4、DN6、DN8、DN10、DN15、DN20、DN25、DN32或DN40時，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過6道螺紋，優(yōu)選的是一道或二道，對于管徑為DN50、DN65、DN80或DN90，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過9道螺紋，優(yōu)選的是一道、二道或三道，對于管徑為DN100、DN125、DN150及以上，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過14道螺紋，優(yōu)選的是一道、二道、三道或四道；所述滾壓輪用于滾壓60 ° NPT圓錐管外螺紋，管徑為DN4、DN6、DN8、DNlO、DNl5、DN20、DN25、DN32或DN40時，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過5道螺紋，優(yōu)選的是一道或二道，對于管徑為DN50、DN65、DN80或DN90，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過8道螺紋，優(yōu)選的是一道、二道或三道，對于管徑為DN100、DN125、DN150及以上，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過13道螺紋，優(yōu)選的是一道、二道、三道或四道；所述滾壓輪用于滾壓API圓錐管外螺紋時，其管螺紋成型部分的螺紋長度不超過其相應(yīng)有效螺紋長度的90%，優(yōu)選的是一道、二道、三道、四道或五道螺紋。
[0025]優(yōu)選地，所述滾壓輪可以是螺旋滾壓輪或者是環(huán)型滾壓輪，或者是它們二者的合理組合。
[0026]優(yōu)選地，所述滾壓輪在所述管螺紋成型部分的頭部進一步包括預(yù)成型部分，所述預(yù)成型部分的形狀包括圓柱面、圓錐面、圓柱螺紋、非完整圓錐螺紋、或其組合。
[0027]優(yōu)選地，所述滾壓輪在所述管螺紋成型部分的頭部進一步包括導(dǎo)入部分，所述導(dǎo)入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或其組合。
[0028]優(yōu)選地，所述滾壓輪在所述預(yù)成型部分的頭部進一步包括導(dǎo)入部分，所述導(dǎo)入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或其組合。
[0029]優(yōu)選地，所述導(dǎo)入部分、所述預(yù)成型部分以及所述管螺紋成型部分是一體化結(jié)構(gòu)，或是組合結(jié)構(gòu)。
[0030]利用本實用新型的滾壓輪，可同時對管材進行矯圓與縮徑等滾壓預(yù)處理，有效地降低了滾壓管螺紋對管材的要求，同時大大提高了管螺紋產(chǎn)品的合格率。
[0031]優(yōu)選地，所述滾壓輪包括所述管螺紋成型部分，所述滾壓輪相對所述滾壓輪座沿所述滾壓輪軸的方向上有一軸向活動空間。所述滾壓輪相對于所述滾壓輪座沿所述滾壓輪軸的徑向上有一徑向活動空間。
[0032]需要說明的是，本實用新型的滾壓輪和滾壓輪軸可以是一體的也可以是分開的。
[0033]所述軸向活動空間優(yōu)選的是滾壓輪管螺紋成型部分對應(yīng)螺紋的0.1個螺距至I個螺距，更優(yōu)選的，是0.5個螺距至I個螺距，更優(yōu)選的，是0.5個螺距或I個螺距；所述徑向活動空間優(yōu)選的是不超過所述管螺紋成型部分對應(yīng)螺紋的I個螺距，更優(yōu)選的是不超過所述管螺紋成型部分對應(yīng)螺紋的0.5個螺距。
[0034]優(yōu)選地，所述軸向活動空間和所述徑向活動空間是通過選自以下任一組結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的:
[0035]a)所述滾壓輪軸和所述滾壓輪座之間的浮動連接；
[0036]b)所述滾壓輪與所述滾壓輪軸之間的浮動連接；
[0037]a)組和b)組的組合；
[0038]所述浮動連接選自:軸孔浮動連接或軸承浮動連接。
[0039]在一實施例中，所述軸孔浮動連接包括:所述滾壓輪軸孔表面與所述滾壓輪軸表面任一呈弧形或均為弧形的接觸連接；或所述滾壓輪軸和所述滾壓輪座之間的軸孔連接位置處表面任一呈弧形或均為弧形的接觸連接。
[0040]在一實施例中，所述軸承浮動連接是通過滾針軸承或者是端面軸承或者是二者組合連接實現(xiàn)的。
[0041]本實用新型另外提供一種利用上述任一滾壓頭滾壓管外螺紋的方法，亦即將滾壓輪從所述管外螺紋的螺尾開始滾壓切入，向螺紋頭部方向完成螺紋滾壓。
[0042]本實用新型還提供一種運用上述任一滾壓頭的管螺紋滾壓設(shè)備。該滾壓設(shè)備可以進一步包括:機座、動力電機、工件夾緊裝置、電機開關(guān)以及聯(lián)接動力電機與空心圓柱工件夾緊裝置或者是滾壓頭的變速裝置；其中，所述機座上部設(shè)有所述動力電機及所述電機開關(guān)及用于夾緊待加工空心圓柱毛坯的所述夾緊裝置，所述動力電機在電機開關(guān)的控制下，通過所述變速裝置，使所述滾壓輪與所述夾緊裝置夾持的空心圓柱毛坯產(chǎn)生相對滾壓運動。
[0043]在另一實施例中所述滾壓設(shè)備還可以進一步包括:空心主軸、兩根軸向?qū)е?、滑座?br>[0044]其中，所述機座上部一側(cè)設(shè)有所述動力電機及所述變速裝置和所述電機開關(guān)，所述動力電機上方有所述空心主軸，所述變速裝置將所述動力電機的主軸與所述空心主軸相連；
[0045]所述機座上部還有用于夾緊待加工空心圓柱毛坯并使其旋轉(zhuǎn)的所述夾緊裝置，所述夾緊裝置與所述空心主軸同軸心并連為一體；
[0046]所述兩軸向?qū)еO(shè)置在所述機座上部的另一側(cè)，且平行于所述空心主軸中心線前后設(shè)置；
[0047]所述滑座設(shè)置在所述兩軸向?qū)е?，可沿所述軸向?qū)е阶杂苫瑒樱?br>[0048]所述滾壓頭浮動設(shè)置在所述滑座上，與所述空心主軸同軸心。
[0049]本實用新型上述滾壓設(shè)備還可以包括一倒角裝置和/或一滾壓切料裝置和/或一光電感應(yīng)裝置；其中，所述倒角裝置浮動設(shè)置在所述滑座上相對所述動力電機和所述變速裝置一側(cè)，與所述空心主軸同軸心；
[0050]所述切料滾壓裝置，設(shè)置在所述滑座上相對所述動力電機變速裝置一側(cè)，與所述空心主軸同軸心；
[0051]所述的光電感應(yīng)裝置設(shè)置在所述滾壓頭中的所述滾壓輪座上，控制滾壓時間和滾壓正反轉(zhuǎn)順序。
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