一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯的製作方法

2023-12-04 01:37:11 5

一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯，其中滾壓頭包括至少兩個滾壓輪及設置滾壓輪的一滾壓輪座，其中滾壓輪包含一滾壓輪體及一滾壓輪軸，滾壓輪體包括一滾壓輪管螺紋成型部分，滾壓輪相對應滾壓輪座沿滾壓輪軸的方向上有一軸向活動空間，所述軸向活動空間的軸向距離為滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距至1個螺距。本發明加工裝置簡易輕便，便於大量推廣使用；且避免了對鋼管管體的隱性和顯性的破壞，提高了螺紋密實度、螺紋連接強度與密封安全性能，利用本發明在提高管螺紋連接安全性的基礎上，可以探討減少鋼管的外徑或壁厚，從而減少鋼管用鋼量，達到節能減排的綠色環保目的。
【專利說明】一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼管、管件和管道加工領域，尤其是一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯。
【背景技術】
[0002]由於滾壓管螺紋相比切削管螺紋具有管螺紋機械連接強度高、密封性能好等優點，被越來越多的人們所重視。國家發明專利「 CN200 31011169 5.2 」和發明專利「CN200710106912.7」所揭示的二種滾壓管外螺紋加工方法都是先進行軸向衝壓圓錐面後再進行管螺紋滾壓加工的工藝。相比切削管螺紋一刀加工成形工藝，這種加工工藝需要利用錐形模具機械(或液壓)軸向運動衝壓工件，先加工形成圓錐面，再在圓錐面上滾壓加工管螺紋，否則的話，管螺紋牙型非完整，管體容易變形甚至開裂。
[0003]目前這種滾壓管螺紋加工工藝至少存在下列3個問題:
[0004]1.由於滾壓管螺紋加工工藝比目前套絲或者是切削加工管螺紋工藝多了一道設備龐大的圓錐面加工工序，不但費時，而且對於管網現場加工管螺紋操作非常不便，無法使人接受;
[0005]2.由於巨大軸向瞬間衝壓壓力，錐面成形時，管體材料特別是焊管焊縫材料容易受到隱性和顯性等破壞，可能造成管螺紋產品安全隱患。
[0006]3.由於現有滾壓管圓柱毛坯外徑是以切削工藝而定的鋼管外徑，外徑偏大，在形成圓錐面時，產品內徑的往往錐面大於1:16，或者是錐面長度(高度)遠遠大於標準允許的長度，造成滾壓管螺紋產品內孔縮小量大於標準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徑縮小量，對流體輸送穩定性可能產生一定影響。
[0007]究其原因，這是上述二項發明專利工藝設計上的缺陷以及以切削管螺紋技術制定的鋼管標準外徑為滾壓管圓柱毛坯外徑等原因所造成的。
[0008]通過上述描述與分析，我們不難發現:解決上述問題，特別是省略軸向衝壓工藝，簡化工藝步驟，使滾壓管螺紋既符合國家和國際標準，又符合目前人們操作習慣是推廣滾壓管螺紋這一優秀工藝的關鍵所在。

【發明內容】

[0009]本發明的目的在於提供一種以相對應的一定的管圓柱毛坯外徑作為滾壓管螺紋的標準管外徑，可以不通過錐形模具機械(或液壓)軸向運動衝壓工件加工形成錐面工藝，僅僅通過滾壓這一貫穿始終的工藝方法，直接在管圓柱毛坯上滾壓加工成形密封圓錐管螺紋的一種滾壓頭、及其設備，使滾壓圓錐管螺紋加工工藝簡單、實用和完整，並且完全符合人們目前的操作習慣。
[0010]為了實現上述發明目的，本發明公開了一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭，包括至少兩個滾壓輪及設置所述滾壓輪的一滾壓輪座，其中所述滾壓輪包含一滾壓輪體及一滾壓輪軸，所述滾壓輪體包括一滾壓輪管螺紋成型部分，其特徵在於，所述滾壓輪體相對應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，所述軸向活動空間的軸向距離為所述滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距至I個螺距。
[0011]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體相對於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，所述徑向活動空間的徑向距離為不超過所述滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距。
[0012]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，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中所述結構來實現的:
[0013]a)所述滾壓輪和所述滾壓輪座之間的浮動連接；
[0014]b)所述滾壓輪體與所述滾壓輪軸之間的浮動連接；
[0015]c) a)組和b)組的組合；
[0016]所述浮動連接選自:軸孔浮動連接或軸承浮動連接。
[0017]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸向活動空間和所述徑向活動空間是通過所述滾壓輪和所述滾壓輪座之間的浮動連接來實現的，且所述滾壓輪的滾壓輪體與滾壓輪軸是一體成型或鍵槽配合；
[0018]所述浮動連接選自:軸孔浮動連接或軸承浮動連接。
[0019]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸孔浮動連接包括:
[0020]d)所述滾壓輪體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
[0021]e)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；或
[0022]f)所述滾壓輪體軸孔表面與所述滾壓輪軸表面均為圓柱面的接觸連接，且所述滾壓輪體軸孔埠直徑等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距；
[0023]g)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均為圓柱面的接觸連接，且所述滾壓輪座軸孔埠直徑等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距。
[0024]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸孔浮動連接包括:
[0025]h)所述滾壓輪軸和所述滾壓輪座之間軸孔連接位置處表面任一呈弧形或均為弧形的接觸連接；或
[0026]i)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均為圓柱面的接觸連接，且所述滾壓輪座軸孔埠直徑等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距。
[0027]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸承浮動連接是通過滾針連接實現的。
[0028]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸承浮動連接是通過滾針連接實現的。
[0029]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述管螺紋成型部分的形狀是圓錐管螺紋或圓柱管螺紋。
[0030]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體在所述管螺紋成型部分前端進一步包括一預成型部分，所述預成型部分的形狀包括圓柱面、圓錐面、圓柱管螺紋、非完整圓柱管螺紋、非完整圓錐管螺紋、或其組合。
[0031]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體在所述管螺紋成型部分前端進一步包括導入部分，所述導入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或其組合。
[0032]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體在所述預成型部分前端進一步包括導入部分，所述導入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或
其組合。
[0033]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體的導入部分的形狀為弧面，所述預成型部分的形狀為圓柱管螺紋，所述管螺紋成型部分的形狀為圓錐管螺紋。
[0034]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓頭包括N個環形螺紋滾壓輪，其每個滾壓輪的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度以下述方式設置:
[0035]j)將其中任意一個滾壓輪稱為第一滾壓輪，其第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度等於其螺距；
[0036]k)按順時針方向或逆時針方向與所述第一滾壓輪相鄰的滾壓輪的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度依次減少1/N螺距，直至減少至1/N螺距；
[0037]其中，N為大於等於2的自然數。
[0038]比較好的是，本發明的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述導入部分、所述預成型部分以及所述管螺紋成型部分是一體化結構，或是組合結構。
[0039]本發明還公開了一種包含上述任一項中所述滾壓頭的管螺紋滾壓設備，應用於加工一管圓柱毛坯，進一步包括:機座、動力電機及變速裝置、工件夾緊裝置、空心主軸、電機開關、兩根軸嚮導柱、滑座；
[0040]其中，所述機座上部一側設有一動力電機及一變速裝置和一電機開關，所述動力電機上方有一空心主軸，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；
[0041]所述機座上部還有一用於夾緊所述待加工的所述管圓柱毛坯並使其旋轉的夾緊裝置，所述夾緊裝置與所述空心主軸同軸心並連為一體；
[0042]所述兩軸嚮導柱設置在所述機座上部的另一側，且平行於所述空心主軸中心線前後設置；
[0043]所述滑座設置在所述兩軸嚮導柱上，可沿所述軸嚮導柱水平滑動；
[0044]所述滾壓頭浮動設置在所述滑座上，與所述空心主軸同軸心。
[0045]比較好的是，本發明的管螺紋滾壓設備，其特徵在於，所述滾壓頭的滾壓輪座分為一上滾壓輪座和一下滾壓輪座，所述上滾壓輪座是滑動結構，所述下滾壓輪座是固定結構；所述滾壓輪座通過一彈簧與一組調整螺栓與所述滾壓設備中的所述滑座浮動相連；其中所述上滾壓輪座和所述下滾壓輪座上分別設置有兩個滾壓輪。
[0046]比較好的是，本發明的管螺紋滾壓設備，其特徵在於，所述滾壓設備還包括一倒角裝置和/或一滾壓切料裝置和/或一光電感應裝置；
[0047]其中，所述倒角裝置浮動設置在所述滑座上相對所述動力電機和所述變速裝置一偵牝與所述空心主軸同軸心；
[0048]所述滾壓切料裝置，設置在所述滑座上相對所述動力電機變速裝置一側，與所述空心主軸同軸心；
[0049]所述的光電感應裝置設置在所述滾壓頭中的所述滾壓輪座上。
[0050]本發明還公開了一種應用於前述任一所述的滾壓設備加工的管圓柱毛坯，其特徵在於，所述管圓柱毛坯的外徑是相對應國際或國家標準圓錐管螺紋基準平面上的基本大徑與基本中徑的平均值。
[0051]比較好的是，本發明的管圓柱毛坯，其特徵在於，
[0052]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN6，管外徑為9.44毫米；
[0053]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN8，管外徑為12.73毫米；
[0054]所述管圓柱毛還用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN10,管外徑為16.23毫米；
[0055]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN15，管外徑為20.37毫米；
[0056]所述管圓柱毛還用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN20,管外徑為25.86毫米；
[0057]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN25，管外徑為32.51毫米；
[0058]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN32，管外徑為41.17毫米；
[0059]所述管圓柱毛還用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN40,管外徑為47.06毫米；
[0060]所述管圓柱毛還用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN50,管外徑為58.87毫米；
[0061]所述管圓柱毛還用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN65,管外徑為74.44毫米；
[0062]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN80，管外徑為87.14毫米；
[0063]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN100，管外徑為112.29毫米；
[0064]所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN125，管外徑為137.69毫米；
[0065]所述管圓柱毛還用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN150,管外徑為163.09毫米；
[0066]或者
[0067]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN6，管外徑為9.87毫米；
[0068]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN8，管外徑為13.05毫米；
[0069]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN10，管外徑為16.49毫米；
[0070]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN15，管外徑為20.5毫米；
[0071]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN20，管外徑為25.84毫米；
[0072]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN25，管外徑為32.34毫米；
[0073]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN32，管外徑為41.1毫米；
[0074]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN40，管外徑為47.17毫米；
[0075]所述管圓柱毛還用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN50,管外徑為59.21毫米；
[0076]所述管圓柱毛還用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN65,管外徑為71.43毫米；
[0077]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN80，管外徑為87.34毫米；
[0078]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN90，管外徑為100.05毫米；
[0079]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN100，管外徑為112.7毫米；
[0080]所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN125，管外徑為139.68毫米；[0081]所述管圓柱毛還用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN150,管外徑為166.52毫米；
[0082]所述的管外徑尺寸公差為自由公差。
[0083]本發明的有益效果是:利用旋轉滾壓之特性，通過一種本發明的滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯，省略了目前滾壓圓錐管螺紋工藝中軸向衝壓圓錐面工序，解決了衝壓對管體特別是焊管焊縫隱性和顯性破壞等問題，實現了與目前沿用100多年的套絲加工管螺紋工藝步驟基本一致的加工方法，使滾壓管螺紋工藝簡化與實用，並且完全符合人們目前的操作習慣，使管網安裝施工現場實現滾壓加工管螺紋成為可能；與此同時，採用了本發明管圓柱毛坯滾壓成形的管螺紋產品其單位長度重量與滾壓前的原始鋼管單位長度重量一樣並受滾壓冷作硬化的作用，在減小鋼管外徑和減薄鋼管壁厚的同時，提高了管螺紋連接安全性能，保證了鋼管內徑流體輸送量和穩定性，實現了非去金屬工藝法滾壓加工管螺紋工藝使鋼管用鋼量節省的目標，節約了數量可觀的鋼管成本，提供了一種低成本節能減排的實實在在的方法。
[0084]利用本發明涉及的一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯將誕生一種鋼管外徑以相對應國際或國家標準圓錐管螺紋基準平面上的基本大徑與基本中徑的平均值為基礎、壁厚可減薄的鋼管新標準、新材料，推動鋼管行業節能減排；開啟傳統管螺紋加工設備和產品生產結構升級換代，提高我國相關企業全球市場競爭力；革命性地提升管材施工機具的製造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0085]下面，參照附圖，對於熟悉本【技術領域】的人員而言，從對本發明方法的詳細描述中，本發明的上述和其他目的、特徵和優點將顯而易見。
[0086]圖1、圖3、圖4分別是本發明的滾壓頭的三個實施例(滾壓輪均為等分分布)；
[0087]圖2是圖1A-A向的剖面俯視圖；
[0088]圖5?圖7是本發明滾壓輪體與滾壓輪軸為一體的滾壓輪與滾壓輪座之間使用軸孔配合實現浮動連接的有軸向和徑向活動空間的示意圖；
[0089]圖8是本發明環形螺紋滾壓輪體與滾壓輪軸為一體的滾壓輪二端裝配滾針(軸承)與滾壓輪座軸承孔之間使用軸承配合實現浮動連接的有軸向和徑向活動空間的示意圖；
[0090]圖9是本發明滾壓輪體與滾壓輪軸作為一體成型的替代方案_(平)鍵槽配合的示意圖；
[0091]圖10是本發明滾壓輪軸與滾壓輪座之間使用無間隙軸孔靜配合併非浮動的連接，依靠滾壓輪體和滾壓輪軸之間的浮動連接來實現自由軸向和徑向活動的示意圖；
[0092]圖11是本發明滾壓輪軸與滾壓輪座之間使用有間隙軸孔配合連接，但非浮動的連接，主要依靠滾壓輪體和滾壓輪軸之間的浮動連接來實現自由軸向和徑向活動的示意圖；
[0093]圖12-圖13為本發明滾壓輪體和滾壓輪軸為滾針(軸承)浮動連接來實現自由軸向和徑向活動的示意圖；
[0094]圖14-圖16為本發明滾壓輪體和滾壓輪軸三種軸孔配合浮動連接來實現自由軸向和徑向活動空間的示意圖；[0095]圖17-圖18分別表示本發明滾壓輪體螺紋成型部分可以是圓錐管螺紋和圓柱管螺紋的結構示意圖；
[0096]圖19-圖23是本發明滾壓輪體中三個部分的詳細圖示，分別是:導入部分、預成型部分和圓錐管螺紋成型部分的各類組合示意圖；
[0097]圖24是本發明滾壓輪體三部分:導入、預成型和管螺紋成形部分分體形式示意圖；
[0098]圖25和圖26是本發明的環形螺紋滾壓頭中四個滾壓輪的軸向和徑向分布方式示意圖；
[0099]圖27和圖28是包含本發明的滾壓頭的滾壓設備的前視圖和側視圖；
[0100]圖29是本發明滾壓設備中所用的管圓柱毛坯外徑尺寸示意圖；
[0101]圖30是現有技術設備中所用的管圓柱毛坯外徑尺寸示意圖。
[0102]附圖標記:
[0103]I 機座
[0104]2 動力電機
[0105]20 變速裝置
[0106]21 (動力電機變速裝置中的)空心主軸
[0107]3 電機開關
[0108]4 工件夾緊裝置
[0109]5 管圓柱毛還
[0110]51 本發明管圓柱毛坯外徑
[0111]52 本發明管圓柱毛坯壁厚
[0112]53 國家標準管圓柱毛坯內徑
[0113]54 現有技術管圓柱毛坯外徑
[0114]55 現有技術管圓柱毛坯壁厚
[0115]56 國家標準管圓柱毛還內徑
[0116]6 滾壓切料裝置
[0117]7 滾壓頭
[0118]71 手柄
[0119]72 絲杆
[0120]73 左右二根導柱
[0121]74 上滾壓輪座
[0122]741 光電感應裝置
[0123]742 軸套
[0124]75 下滾壓輪座
[0125]76 調節螺栓
[0126]761調整螺栓I
[0127]762調整螺栓2
[0128]763調整螺栓3
[0129]764調整螺栓4[0130] 77彈簧
[0131]781軸向間隙
[0132]782、7821、7822 徑向間隙
[0133]8滾壓輪
[0134]81滾壓輪軸
[0135]811滾壓輪軸I
[0136]812滾壓輪軸2
[0137]813滾壓輪軸3
[0138]814滾壓輪軸4
[0139]815平鍵
[0140]816滾針
[0141]82滾壓輪體
[0142]821滾壓輪體I
[0143]822滾壓輪體2
[0144]823滾壓輪體3
[0145]824滾壓輪體4
[0146]9倒角裝置
[0147]10(移動滑座的)搖柄
[0148]11滑座
[0149]111(滑座上的)定位板
[0150]12(二根)軸嚮導柱
[0151]A(滾壓輪體的)導入部分
[0152]Al外凸圓弧面導入部分
[0153]A2圓錐面導入部分
[0154]A3漸進曲面導入部分
[0155]B(滾壓輪體的)預成型部分
[0156]BI圓柱管螺紋預成型部分
[0157]B2非完整圓錐管螺紋預成型部分
[0158]B3圓柱面預成型部分
[0159]B4非完整圓柱管螺紋預成型部分
[0160]C(滾壓輪體的)圓錐管螺紋成型部分
[0161]Cl第一個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度
[0162]C2第二個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度
[0163]C3第三個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度
[0164]C4第四個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度
【具體實施方式】
[0165]下面將結合較佳的實施例對本發明進行詳細的描述，應當注意的是，在後述的描述中，儘管所使用的術語是從公知公用的術語中選擇的，但是有些術語則是 申請人:按其判斷來選擇的，其詳細含義應根據本發明欲揭示的精神來理解。
[0166]本發明所述滾壓頭是指用於在管圓柱毛坯上滾壓加工出管螺紋的裝置，主體部件包括用於滾壓管螺紋的數個滾壓輪以及用於支撐或固定滾壓輪的滾壓輪座。所述滾壓輪包括直接與管圓柱毛坯接觸用於螺紋滾壓成型的滾壓輪體以及位於滾壓輪體軸孔中心的滾壓輪軸，所述滾壓輪通過所述滾壓輪軸與所述滾壓輪座配合，並且圍繞管圓柱毛坯加工軸線方向等分分布。根據需要，所述滾壓頭還可以配備機械、液壓、氣動或電動裝置，使得所述滾壓輪座和所述滾壓輪可以在預加工管圓柱毛坯的徑向方向上活動以合理的滾壓力和滾壓時間以適應不同管徑和材料管圓柱毛坯的滾壓加工。必要情況下還可以配備其他設備。
[0167]本發明所述的活動空間應當理解為存在一個空間可以使得滾壓輪體在該空間內自由地活動。所述的軸向活動空間指所述滾壓輪體在滾壓輪軸的軸線方向上的活動空間。所述軸向活動空間的軸向距離應當理解為所述滾壓輪體在沿所述滾壓輪軸的軸線方向上可自由活動的最大距離，該最大距離應當為滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距至I個螺距。優選的，是0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或I個螺距。所述的滾壓輪管螺紋成型部分是指與要求滾壓出的管螺紋對應的滾壓輪體上的螺紋。所述的徑向活動空間指所述滾壓輪體在沿所述管圓柱毛坯加工軸線的垂直方向上的活動空間，該徑向活動空間應當理解為所述滾壓輪體管螺紋成型部分沿所述管圓柱毛坯加工軸線的垂直方向上可相對預加工的管圓柱毛坯自由活動的最大距離，該最大距離應當不超過滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距。優選的，是0.1、0.2、0.3、0.4或者是0.5個螺距。
[0168]本發明所述的螺距，隨滾壓具體不同規格和尺寸管螺紋而定，具體滾壓輪上的螺紋螺距由國家標準GB/T12716 (NPT)、GB/T7306 (BSPT)、GB/T7307及相應的國際標準確定而作相應調整。
[0169]本發明所述的滾壓輪體外表面上具有管螺紋成型部分，所述的滾壓輪管螺紋成型部分是指與要求滾壓出的管螺紋對應的螺紋，可以包括圓柱管螺紋或者圓錐管螺紋；所述的圓柱管螺紋和圓錐管螺紋包括:BSPT，NPT，米制以及API標準圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。除上述管螺紋成型部分外，滾壓輪體還可以在管圓柱毛坯加工的起始位置再增加一預成型部分或者導入部分，所述管圓柱毛坯加工的起始位置為管螺紋滾壓加工時滾壓輪與管件最先接觸的位置。所述預成型部分的形狀包括圓柱面、圓錐面、圓柱管螺紋、非完整圓柱管螺紋、非完整圓錐管螺紋、或其組合。預成型部分為圓柱管螺紋時，圓柱管螺紋的牙型和管螺紋成型部分的牙型相同。預成型部分為非完整圓柱管螺紋或者非完整圓錐管螺紋時，非完整圓柱管螺紋或者非完整圓錐管螺紋的螺距與管螺紋成型部分螺紋的螺距相等，非完整圓柱管螺紋或者非完整圓錐管螺紋的牙底與管螺紋成型部分螺紋的牙底相同，而牙頂較小。所述導入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或其組合。滾壓輪體的形狀及其組合的情況可參考下列專利文件:RU2443492C1、US20120011912A1、US3651678A、CN201361668Y、JP04610375B2、JP2000176585A，將上述專利文件全文引入並作為參考。
[0170]所述滾壓頭包括N個環形螺紋滾壓輪，其每個滾壓輪的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度以下述方式設置:
[0171]a)將其中任意一個滾壓輪稱為第一滾壓輪，其第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度等於其螺距；
[0172]b)按順時針方向或逆時針方向與所述第一滾壓輪相鄰的滾壓輪的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度依次減少1/N螺距，直至減少至1/N螺距。
[0173]優選的，N大於等於2 ;更優選的，N等於2、或3、或4、或5、或6、或7、或8或以上。
[0174]除此之外，滾壓輪體還可以從管圓柱毛坯加工的起始位置依次同時具有導入部分、預成型部分以及管螺紋成型部分。上述的各個部分可以是一體化結構，也可以是組合結構。所述的組合結構是指，各部分依次分設在管圓柱毛坯加工方向上，可以是在同一個滾壓輪軸上，也可以是分設在不同的滾壓輪軸上，甚至是分設在不同的滾壓頭上。
[0175]本發明所述的55°的圓錐管螺紋或60°的圓錐管螺紋分別對應的是相應的國內或國際標準圓錐管螺紋，所參考的標準圓錐管螺紋包括BSPT，NPT，米制以及API標準圓錐管螺紋。本發明所述的管圓柱毛坯的公稱直徑參考的是國家管材標準《低壓流體輸送用焊接鋼管》(GB30912008)。本領域專業技術人員根據本發明的精神，可以依據其他的國家或國際標準合理地設定本發明所述的管圓柱毛坯用於滾壓不同管螺紋所對應的外徑和壁厚。
[0176]圖1給出了包含四個滾壓輪滾壓頭的第一個實施例的結構示意圖，圖2是其A-A向的剖面俯視圖。圖10中的該滾壓頭7包括:與滑座11上的定位板111相連的彈簧77以及調節螺栓76，彈簧77主要起到將滾壓頭7與滑座11浮動相連的作用，調節螺栓761、762、763和764可以控制滾壓頭7左右上下前後浮動的幅度。施加外力至手柄71，通過絲槓72，可上下移動上滾壓輪座74，用以調整滾壓不同直徑的管圓柱毛坯5以及將滾壓頭7處於工作位置或者是非工作位置。固定的下滾壓輪座75和安裝在上、下滾壓輪座74、75內的4個滾壓輪8沿圓周方向均勻地分布；圖10所示的滾壓輪體82與滾壓輪軸81為自由軸孔配合，軸向有滾壓輪半個螺距到一個螺距的活動空間781，徑向有半個螺距的間隙活動空間782，這樣的軸向和徑向間隙保證了各個滾壓輪8起始角之間以正確的角度依次進入滾壓管圓柱毛坯工藝，使滾壓初始對牙階段的4個滾壓輪能按最省力的工作原則自由對牙，並大大減輕滾壓時對管圓柱毛坯橢圓度的影響。
[0177]實施時，先將管圓柱毛坯5穿入動力電機2上方的變速裝置20中的空心主軸21和夾緊裝置4至滾壓切料裝置6中，並手動旋轉夾緊；被夾緊裝置4夾緊的管圓柱毛坯5在動力電機2及變速裝置20的旋轉帶動下，在滾壓切料裝置6手動旋轉切料下，被切斷至所需長度；關閉動力電機開關3，手動反向旋轉滾壓切料裝置6的手柄鬆開管圓柱毛坯5，完成切料工位；手動旋轉滾壓頭7上的手柄71，使上滾壓輪座741上移打開；通過移動滑座搖柄10將滑座11上的滾壓頭7與管圓柱毛坯5處於相互工作位置，手動旋轉滾壓頭7上的手柄71使上滾壓輪座74中的滾壓輪8下移與管圓柱毛坯5初始嚙合；開啟動力電機開關3，在滾壓輪8的作用下，管圓柱毛坯5被逐步滾壓至圓錐管螺紋成品，位於下滾壓輪座75上的光電感應器741被接觸感應，電機停止並反向轉動,此時,操作工被提示,反向旋轉滾壓頭7中的手柄71，使上滾壓輪座74上移鬆開，管圓柱毛坯5快速脫離滾壓頭7，完成滾壓工位。根據工藝需要，可以通過移動滑座的搖柄10移動倒角裝置9至工作位置，對管圓柱毛坯5進行倒角工位。
[0178]圖3是本發明滾壓頭的第二個較佳實施例的結構示意圖，其中包含三個滾壓輪的滾壓頭。
[0179]在該滾壓頭中，包括:三個沿圓周方向均勻分布的滾壓輪座74，通過氣壓或者是液壓或者是伺服電機同步徑向移動滾壓輪座74，用以調整滾壓不同直徑的管圓柱毛坯5以及將滾壓頭8處於工作位置或者是非工作位置，同時可以調整不同的滾壓力以適應不同的管圓柱毛坯材料。其它同上述。
[0180]圖4是本發明滾壓頭的第三個較佳實施例的結構示意圖，其中包括五滾壓輪的滾壓頭。
[0181]該滾壓頭包括:五個沿圓周方向均勻分布的滾壓輪座74，通過氣壓或者是液壓或者是伺服電機同步徑向移動滾壓輪座74，用以調整滾壓不同直徑的管圓柱毛坯5以及將滾壓頭處於工作位置或者是非工作位置，同時可以調整不同的滾壓力以適應不同的管圓柱毛坯材料。其它同上述。
[0182]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而其並非用以限定本發明，任何熟悉本領域的一般技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，應當可以作出種種的等效的變化或替換，例如:所述滾壓頭的結構還可以是下面所列專利中涉及到的相應滾壓裝置的任何一種或他們之間的組合:US5699691A，US3058196A, EP282889A2, US3452567A,US3058196A, US20060162411A1, JP10034270A, JP10244340A, JP2003126937A, JP9327742A,CN100542735C, CN2555962Y, SU1344479A1, US20120011912A1, US4617816A, US4785649A,US5870918A, GB1150525A, JP1273637A, SU703197A1。
[0183]提示操作工滾壓工位結束的方式可以是機械接觸式或者是燈光顯示等方式；打開或者關閉滾壓切料裝置和移動上滾壓輪座可以是氣壓或者是液壓或者是伺服電機等方式；上述滾壓輪座中滾壓輪可以是二個、三個、五個或者是五個以上；滾壓輪座74徑向工作方式，根據不同鋼管種類、尺寸、壁厚和管螺紋牙型，可以用PLC或者是CNC等來控制滾壓輪座74移動的速度和施加的滾壓力，使管圓柱毛坯5的圓度變形最小並使管螺紋螺牙最佳，滾壓輪8的滾壓輪體82可以是環形螺紋或者是螺旋螺紋。
[0184]圖5?圖7是本發明滾壓輪體與滾壓輪軸為一體的滾壓輪與滾壓輪座之間使用軸孔配合實現浮動連接的有軸向和徑向活動空間的示意圖。
[0185]其中，各圖中均示意了滾壓輪體82通過兩端的滾壓輪軸81嵌設在滾壓輪座74的軸套742上，標記781、782分別是軸向間隙、徑向間隙。
[0186]圖5是螺旋滾壓輪體82的二端為外凸圓弧形軸柱與滾壓輪座74的圓柱孔之間的軸孔配合實現浮動連接形成有軸向和徑向活動空間，即軸向間隙和徑向間隙781、782。
[0187]圖6是環形滾壓輪體82的二端為圓柱形軸柱與滾壓輪座74的外凸圓弧形孔之間的軸孔配合實現浮動連接，形成有軸向和徑向活動空間，即即軸向間隙和徑向間隙781、782。
[0188]圖7是螺旋滾壓輪體82的二端為外凸圓弧形軸柱與滾壓輪座74的外凸圓弧形孔之間的軸孔配合實現浮動連接，形成有軸向和徑向活動空間，即軸向間隙和徑向間隙781、782。
[0189]上述結構中均使用的是一體滾壓輪，即滾壓輪軸81和滾壓輪體82是一體成型結構，使用一體滾壓輪的最大好處是滾壓輪直徑不受滾壓輪體82內孔直徑和其軸81直徑的影響，因而滾壓輪直徑可以很小，比如:10毫米，甚至更小。這為增加滾壓頭中的滾壓輪數量創造了技術條件。
[0190]圖8是本發明環形滾壓輪體與滾壓輪軸為一體的滾壓輪二端裝配滾針軸承與滾壓輪座軸承孔之間使用滾針軸承配合實現浮動連接的有軸向和徑向活動空間的結構示意圖。圖示中，圖8與圖7不同之處再於，在滾壓輪座74上採用了滾針軸承816，使用滾針軸承816可以大大改善滾壓輪軸81與滾壓輪座74孔之間的滑動轉動效果。
[0191]圖9是本發明滾壓輪體82與滾壓輪軸81作為一體成型的替代方案，即使用(平)鍵槽815配合的示意圖。
[0192]圖10是本發明滾壓輪軸81與滾壓輪座74之間使用無間隙軸孔靜配合併非浮動的連接，依靠滾壓輪體82和滾壓輪軸81之間的浮動連接來實現自由軸向和徑向活動的情況。
[0193]圖11是本發明滾壓輪軸81與滾壓輪座74之間使用有間隙軸孔配合連接，但並非浮動連接，主要依靠滾壓輪體82和滾壓輪軸81之間的浮動連接來實現自由軸向和徑向活動的情況，其中示意了滾壓輪體82與滾壓輪軸81、滾壓輪軸81和滾壓輪座74之間兩個位置的徑向間隙7821、7822。
[0194]圖12?圖13為根據圖8中本發明滾壓輪體82和滾壓輪軸81採用滾針(軸承)浮動連接配合來實現自由軸向和徑向活動的情況；使用滾針(軸承)816可以大大改善滾壓輪體82與滾壓輪軸81之間的滑動轉動效果。
[0195]圖14?圖16為本發明滾壓輪體82和滾壓輪軸81三種軸孔配合浮動連接來實現自由軸向和徑向活動空間的情況，其中示意了徑向間隙782。
[0196]其中，圖14是滾壓輪軸81中部為外凸圓弧形結構，螺旋滾壓輪體82內孔為圓柱形結構；
[0197]圖15是滾壓輪軸81為圓柱形結構，環形滾壓輪體82內孔為外凸圓弧形結構；
[0198]圖16是滾壓輪軸81中部為外凸圓弧形結構，環形滾壓輪體82內孔也為外凸圓弧形結構。
[0199]圖17-圖18分別表示本發明滾壓輪體82的螺紋成型部分分別是圓錐管螺紋和圓柱管螺紋的結構。其中，825是滾壓輪體二個端孔的直徑，其等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距來形成徑向活動空間。
[0200]圖19-圖23是本發明滾壓輪體82中三個部分的詳細圖示，分別是:導入部分A、預成型部分B和圓錐管螺紋成型部分C的各類組合示意圖。
[0201]其中，圖19是在滾壓輪體82上呈外凸圓弧面的導入部分Al、圓柱管螺紋預成型部分BI和圓錐管螺紋成型部分C為一體的組合結構；
[0202]圖20是在滾壓輪體82上圓錐面導入部分A2、非完整圓錐管螺紋預成型部分B2和圓錐管螺紋成型部分C為一體的組合結構；
[0203]圖21是在滾壓輪體82上包括呈漸進曲面的導入部分A3、圓柱面預成型部分B3和圓錐管螺紋成型部分C為一體的組合結構；
[0204]圖22是在滾壓輪體82上包括呈外凸圓弧面的導入部分Al和圓錐管螺紋成型部分C為一體的組合結構；
[0205]圖23是在滾壓輪體82上包括非完整圓柱管螺紋預成型部分B4和圓錐管螺紋成型部分C為一體的組合結構。
[0206]圖24給出了本發明滾壓輪體82的三部分分體結構，即導入部分A、預成型部分B和圓錐管螺紋成型部分C依次分立在滾壓輪軸81上形成滾壓輪體82的示意圖。
[0207]圖25和圖26是本發明的環形螺紋滾壓頭中四個滾壓輪的軸向和徑向分布方式示意圖。[0208]其中，圖25是四個環形螺紋滾壓輪體82的起始螺紋的螺距軸向長度間距遞進變化示意圖；其中，第一個滾壓輪體82的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度Cl值為0，第二個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度C2值為1/4，第三個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度C3值為1/2，第四個滾壓輪體第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度C4值為3/4。
[0209]圖26是四個滾壓輪軸821?824徑向分布的示意圖，中間為管圓柱毛坯5。
[0210]圖27和圖28是包含本發明的滾壓頭的滾壓設備的前視圖和側視圖。
[0211]該滾壓設備中，包括:機座1、動力電機2、變速裝置20以及空心主軸21、管圓柱毛坯夾緊裝置4、電機開關3、兩根軸嚮導柱12、滑座11、上述滾壓頭7和光電感應裝置741。機座I上部一側設有一動力電機2、變速裝置20和一電機開關3,動力電機2上方的變速裝置20中有一空心主軸21，變速裝置20將動力電機的主軸與空心主軸21相連；機座I上部還有一用於夾緊所述待加工管圓柱毛坯並使其旋轉的夾緊裝置4，夾緊裝置4與空心主軸21同軸心並連為一體；兩軸嚮導柱12，設置在所述機座I上部的另一側，且平行於空心主軸21中心線前後設置；滑座11設置在兩軸嚮導柱12上，通過移動滑座搖柄10旋轉可使滑座11沿軸嚮導柱水平12滑動；滾壓頭7浮動設置在滑座11上，與空心主軸21的軸心中心線同軸心；光電感應裝置741設置在滾壓頭7中的下滾壓輪座74上，光電感應裝置741與動力電機通過PLC程序相連，本發明的滾壓設備還包括一倒角裝置9和/或一滾壓切料裝置6 ;倒角裝置9浮動設置在滑座11上相對動力電機變速裝置2 —側，與空心主軸21的軸心同軸心；切料滾壓裝置6設置在滑座11上相對動力電機變速裝置2 —側，與空心主軸21的軸心同軸心。
[0212]本發明所述的滾壓頭不僅可以運用於上述滾壓設備當中，本專業技術人員根據本發明的精神經過改造，也可以運用於現有滾壓螺紋設備和技術以及下面所列專利中涉及到的相應滾壓設備的任何一種或它們之間的可能組合:US4771625A，JP1273637A，CN102198590A, CN202316603U, CN103264128A,CN1251821C 和 CN201310058101.X。
[0213]圖29是本發明滾壓設備中所用的管圓柱毛坯5的示意圖。
[0214]圖30是現有技術設備中所用的管圓柱毛坯外徑尺寸示意圖。
[0215]其中，在圖29中所用管圓柱毛坯5的外徑尺寸，51是本發明管圓柱毛坯外徑，52是本發明管圓柱毛坯壁厚，53國家標準的管圓柱毛坯內徑。
[0216]圖30是現有技術設備中所用的管圓柱毛坯外徑尺寸，54是國家標準現有技術管圓柱毛坯外徑，55是國家標準現有技術管圓柱毛坯壁厚，56國家標準現有技術的管圓柱毛坯內徑。
[0217]本發明的意義:對比圖29和30，我們可以發現二者管圓柱毛坯5的內徑53和56尺寸是一樣的，但本發明的一定外徑管圓柱毛坯外徑51和壁厚52都小於切削工藝或者是現有管螺紋滾壓技術標準管圓柱毛坯外徑54和壁厚55，也就是說本發明為鋼管材料的節省帶來了可能。
[0218]下面以現有技術在國標6分DN20(外徑26.67毫米，內徑21.07毫米，壁厚2.80毫米)Q235鍍鋅焊管圓柱毛坯上切削加工國標55°管螺紋來對比本發明在本發明6分DN20 (外徑為25.86毫米，內徑仍為21.07毫米，管壁厚則為2.39mm) Q235鍍鋅焊管圓柱毛坯上滾壓加工國標55°管螺紋，來進一步闡明本發明的巨大的經濟技術優異性。[0219]DN20國標55°管螺紋牙高是1.162毫米，螺紋長度(9道牙)為16.33毫米，切削錐度(I:16)最大損失量在處管螺紋起始段，為0.4毫米，錐度(I:16)最小損失量在處管螺紋尾牙(非完整螺牙)，為0.164毫米。錐度(1:16)與切削牙高損失一起相加，原始壁厚為2.80毫米的管材分別被削薄至1.238毫米
[0220](1.238mm = 2.80mm-1.162mm-Q.4mm)和 1.474 毫米
[0221](1.474mm = 2.80mm-1.162mm-0.164mm)，也就是說切削完後管螺紋段壁厚最厚處(管螺紋尾部非完整部分)只有1.474毫米，而切削完後管螺紋段壁厚最薄處只有1.238毫米。根據設計安全性原則，2.80mm壁厚的燃氣專用管在切削完後，實際上是按照切削後鋼管最薄處1.238mm壁厚的管在使用，最大理論工作壓力只有約13.1MPa。[計算方法:(2X0.6X235X 1.238)/26.67 ^ 13.1MPa];相比原始DN202.80毫米壁厚鋼管的承壓能力29.6IMPa[計算方法:(2X0.6X235X2.8)/26.67 ^ 29.6IMPa]下降了 55.765% [計算方法:(29.61-13.1)/29.61 ^ 55.76% ]。
[0222]用本發明的相同材料Q235的6分DN20鍍鋅焊管圓柱毛坯，外徑變為25.86毫米(內徑仍為21.07毫米，管壁厚則為2.39毫米)，用本發明滾壓管螺紋做一個對比:按照計算與實際情況，滾壓後管螺紋段的標稱單位的長度質量未變，滾壓後的「壁厚」與原來管材的「壁厚2.39毫米」是一樣的。根據上述公式我們可以計算出最大理論工作壓力約為26.06MPa。[計算方法:(2X0.6X 235X 2.39)/25.86 ^ 26.06MPa]。本發明 DN20 相同材料鋼管滾壓管螺紋或管接頭的最大理論工作壓力約大於切削的壁厚2.80mm管螺紋或管接頭的100% [計算方法:(26.17-13.1)/13.1 ^ 99.77% ]，同時卻節省了鋼材12.65%左右[計算方法:從DN20國家標準查2.8毫米和2.4毫米的二種壁厚鋼管單位重量分別為1.66和 1.45 公斤每毫米[(1.66-1.45)/1.66 ^ 12.65% ]。
[0223]如上所述，本發明在提高管螺紋承壓能力100 %的基礎上，材料成本反而下降了13%。
[0224]又一實施例，下 面結合圖1、27、28、29和30以及所述的計算公式，進一步詳細說明具體加工實施步驟。
[0225]根據現有國家標準《低壓流體輸送用焊接鋼管》(6B3091_2008)DN32燃氣專用鍍鋅鋼管的外徑為42.40毫米，普通壁厚為3.50毫米，內徑為35.40毫米。採用現有切削55°管螺紋工藝加工，牙高1.479毫米，管螺紋長度(11道牙)25.40毫米，綜合牙高與錐度切削損失，鋼管壁厚從原始的3.50毫米降低到的1.50毫米左右，但內徑56保持不變。採用現有滾壓管螺紋工藝，採用大噸位軸向衝壓裝置，首先加工1:16的圓錐面；然後用圓錐滾壓輪加工管螺紋產品，但造成下列問題:
[0226]1.管螺紋的內徑縮小量為3.11毫米，即現有滾壓技術加工後的鋼管內徑56最小為32.29毫米，鋼管內孔縮小百分比為8.8%，遠遠大於國家和國際標準允許的3.4%鋼管內孔縮小百分比；
[0227]2.每個管網施工安裝現場不可能配有大噸位軸向衝壓設備，專門用於加工圓錐面；
[0228]3.衝壓壓力在錐面成形時，對管體材料，特別是鋼管原始外徑與圓錐面交集處的焊管焊縫，造成隱性和顯性的破壞，給滾壓管螺紋產品留下安全隱患。
[0229]為此，採用本發明的一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯。首先，將前述本發明一定外徑鋼管毛坯5的外徑為41.17毫米的DN32按加工長度要求置於夾緊裝置4之中並手動夾緊，然後將已經打開的滾壓切料裝置6手動地嵌入管圓柱毛坯5 ;打開電機開關3使管圓柱毛坯5旋轉，手動旋轉手柄將滾壓切料裝置6中的切料滾壓輪按工藝要求徑向進給，滾壓切斷圓柱毛坯5的6000毫米的長度至所需長度2750毫米，手動反向旋轉手柄，打開滾壓切料裝置，通過搖柄10，手動移開位於滑座11上的滾壓切料裝置6，完成滾壓切料加工，關閉電機開關3。
[0230]在加工管螺紋過程中，根據滾壓工藝需要，可以將浮動的倒角裝置9 一併使用。通過搖柄10手動將倒角裝置9軸向進給推至鋼管5的端部內孔，開啟電機，倒角開始，握緊搖柄10，根據工藝需要完成倒角，關閉電機。
[0231]手動旋轉滾壓頭上的手柄71打開滾壓頭7，通過搖柄10手動將管螺紋滾壓頭7軸向推至加工位置，反向旋轉手柄71使滾壓輪8接觸管圓柱毛坯5 ;開啟電機，管螺紋滾壓開始，利用滾壓軸向力，管螺紋滾壓頭7自動沿電機方向軸向進給，當滑座11上的滾壓頭7中的滾壓輪8軸向移動到管螺紋的頭部時，光電感應器741工作，電機反轉，管螺紋滾壓頭軸向後退，手動反向轉動手柄71，快速軸向推開滾壓頭7，關閉電機開關3，產品滾壓加工完成。
[0232]將它們相對比發現，本發明的一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭、及其設備和應用該設備加工的管圓柱毛坯與現有技術的圓錐管外螺紋產品的製造裝置、方法及產品的差異性顯而易見，由此帶來其有益效果是:
[0233]1.比目前滾壓管螺紋工藝節省了軸向衝壓，與目前100%採用的切削套絲工藝步驟基本接近，加工裝置簡易輕便，符合人們目前使用習慣，便於大量推廣使用；
[0234]2.採用滾壓旋轉工藝逐步來完成管螺紋加工，避免了對鋼管管體，特別是焊管焊縫，隱性和顯性的破壞，提高了螺紋密實度、螺紋連接強度與密封安全性能，同時提高了管螺紋產品的同心度；
[0235]3.管螺紋產品的內孔縮小量符合現有國際與國家標準；
[0236]4.比目前100%採用的切削套絲加工管螺紋工藝，滾壓成形的管螺紋產品其鋼管單位長度重量與滾壓前的原始鋼管單位長度重量是一樣的並受到滾壓的冷作硬化作用，其承壓能力比相對應的標準的切削管螺紋產品提高了約100%。
[0237]5.顯而易見，利用本發明在提高管螺紋連接安全性的基礎上，可以探討減少鋼管的外徑或壁厚，從而減少鋼管用鋼量，達到節能減排的綠色環保目的。
[0238]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而其並非用以限定本發明，任何熟悉本領域的一般技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，應當可以作出種種的等效的變化或替換，並不受鋼管種類、尺寸和管螺紋牙型的限制。例如:有縫無縫不鏽鋼鋼管、有縫無縫黑鐵管以及其它材料鋼管，其外徑可在一定範圍內上下偏差，壁厚可進一步減薄；對於滾壓加工55和60管螺紋的管圓柱毛坯外徑是權利要求19的計算方法和權利要求20的數值，而對於米制管螺紋，或者說其它標準管外螺紋(如石油API管螺紋、航空航天特殊管螺)，或者說其它非1:16錐管螺紋以及大於DN150的管圓柱毛坯，前述的滾壓管圓柱毛坯外徑計算方法和試驗數據是有差異的，應通過本發明精神原理來調整。當然，對於質量較好的鋼管，特別是無縫鋼管，其外徑尺寸和壁厚可以通過調整本發明前述的滾壓頭合適的滾壓力和滾壓時間來適當定徑以便滾壓所需圓柱和圓錐管螺紋產品。同時滾壓頭不受前述的滾壓頭裝置的結構、旋轉與移動方向的限制，例如:權利要求17的上滾壓輪座滑動而下滾壓輪座固定的結構可以是上下滾壓輪座均可以滑動或者是下滾壓輪座滑動而上滾壓輪座固定的結構，上下滾壓輪座的設置方式可以是左右滾壓輪座設置方式等。因此，本發明的保護範圍當視後附的本申請權利要求所界定的範圍為準。
【權利要求】
1.一種用於滾壓管螺紋的滾壓頭，包括至少兩個滾壓輪及設置所述滾壓輪的一滾壓輪座，其中所述滾壓輪包含一滾壓輪體及一滾壓輪軸，所述滾壓輪體包括一滾壓輪管螺紋成型部分，其特徵在於，所述滾壓輪體相對應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，所述軸向活動空間的軸向距離為所述滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距至I個螺距。
2.如權利要求1所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體相對於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，所述徑向活動空間的徑向距離為不超過所述滾壓輪管螺紋成型部分對應螺紋的0.5個螺距。
3.如權利要求2所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，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中所述結構來實現的: a)所述滾壓輪和所述滾壓輪座之間的浮動連接； b)所述滾壓輪體與所述滾壓輪軸之間的浮動連接； c)a)組和b)組的組合； 所述浮動連接選自:軸孔浮動連接或軸承浮動連接。
4.如權利要求2所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸向活動空間和所述徑向活動空間是通過所述滾壓輪和所述滾壓輪座之間的浮動連接來實現的，且所述滾壓輪的滾壓輪體與滾壓輪軸是一體成型或鍵槽配合； 所述浮動連接選自:軸孔 浮動連接或軸承浮動連接。
5.如權利要求3所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸孔浮動連接包括: a)所述滾壓輪體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 b)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；或 c)所述滾壓輪體軸孔表面與所述滾壓輪軸表面均為圓柱面的接觸連接，且所述滾壓輪體軸孔埠直徑等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距； d)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均為圓柱面的接觸連接，且所述滾壓輪座軸孔埠直徑等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距。
6.如權利要求4所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸孔浮動連接包括: a)所述滾壓輪軸和所述滾壓輪座之間軸孔連接位置處表面任一呈弧形或均為弧形的接觸連接；或 b)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均為圓柱面的接觸連接，且所述滾壓輪座軸孔埠直徑等於所述滾壓輪軸直徑加上0.5個至I個對應滾壓輪螺紋的螺距。
7.如權利要求3所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸承浮動連接是通過滾針連接實現的。
8.如權利要求4所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述軸承浮動連接是通過滾針連接實現的。
9.如權利要求1至8任一所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述管螺紋成型部分的形狀是圓錐管螺紋或圓柱管螺紋。
10.如權利要求9所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體在所述管螺紋成型部分前端進一步包括一預成型部分，所述預成型部分的形狀包括圓柱面、圓錐面、圓柱管螺紋、非完整圓柱管螺紋、非完整圓錐管螺紋、或其組合。
11.如權利要求9所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體在所述管螺紋成型部分前端進一步包括導入部分，所述導入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或其組合。
12.如權利要求10所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體在所述預成型部分前端進一步包括導入部分，所述導入部分的形狀包括錐面、弧面、漸進曲面或其組合。
13.如權利要求12所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓輪體的導入部分的形狀為弧面，所述預成型部分的形狀為圓柱管螺紋，所述管螺紋成型部分的形狀為圓錐管螺紋。
14.如權利要求9 至13中所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述滾壓頭包括N個環形螺紋滾壓輪，其每個滾壓輪的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度以下述方式設置: a)將其中任意一個滾壓輪稱為第一滾壓輪，其第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度等於其螺距； b)按順時針方向或逆時針方向與所述第一滾壓輪相鄰的滾壓輪的第一道非完整螺距螺紋的螺距軸向長度依次減少1/N螺距，直至減少至1/N螺距； 其中，N為大於等於2的自然數。
15.如權利要求9至13任一所述的用於滾壓管螺紋的滾壓頭，其特徵在於，所述導入部分、所述預成型部分以及所述管螺紋成型部分是一體化結構，或是組合結構。
16.一種包含上述任一項權利要求中所述滾壓頭的管螺紋滾壓設備，應用於加工一管圓柱毛坯，進一步包括:機座、動力電機及變速裝置、工件夾緊裝置、空心主軸、電機開關、兩根軸嚮導柱、滑座； 其中，所述機座上部一側設有一動力電機及一變速裝置和一電機開關，所述動力電機上方有一空心主軸，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； 所述機座上部還有一用於夾緊所述待加工的所述管圓柱毛坯並使其旋轉的夾緊裝置，所述夾緊裝置與所述空心主軸同軸心並連為一體； 所述兩軸嚮導柱設置在所述機座上部的另一側，且平行於所述空心主軸中心線前後設置； 所述滑座設置在所述兩軸嚮導柱上，可沿所述軸嚮導柱水平滑動； 所述滾壓頭浮動設置在所述滑座上，與所述空心主軸同軸心。
17.如權利要求16所述的管螺紋滾壓設備，其特徵在於，所述滾壓頭的滾壓輪座分為一上滾壓輪座和一下滾壓輪座，所述上滾壓輪座是滑動結構，所述下滾壓輪座是固定結構；所述滾壓輪座通過一彈簧與一組調整螺栓與所述滾壓設備中的所述滑座浮動相連；其中所述上滾壓輪座和所述下滾壓輪座上分別設置有兩個滾壓輪。
18.如權利要求16所述的滾壓設備，其特徵在於，所述滾壓設備還包括一倒角裝置和/或一滾壓切料裝置和/或一光電感應裝置； 其中，所述倒角裝置浮動設置在所述滑座上相對所述動力電機和所述變速裝置一側，與所述空心主軸同軸心； 所述滾壓切料裝置，設置在所述滑座上相對所述動力電機變速裝置一側，與所述空心主軸同軸心； 所述的光電感應裝置設置在所述滾壓頭中的所述滾壓輪座上。
19.一種應用於權利要求16至18任一所述的滾壓設備加工的管圓柱毛坯，其特徵在於，所述管圓柱毛坯的外徑是相對應國際或國家標準圓錐管螺紋基準平面上的基本大徑與基本中徑的平均值。
20.如權利要求19所述的管圓柱毛坯，其特徵在於， 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN6，管外徑為9.44毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN8，管外徑為12.73毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN10，管外徑為16.23毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN15，管外徑為20.37毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN20，管外徑為25.86毫米；` 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN25，管外徑為32.51毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN32，管外徑為41.17毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN40，管外徑為47.06毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN50，管外徑為58.87毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN65，管外徑為74.44毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN80，管外徑為87.14毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN100，管外徑為112.29毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN125，管外徑為137.69毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓55°的圓錐管外螺紋DN150，管外徑為163.09毫米； 或者 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN6，管外徑為9.87毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN8，管外徑為13.05毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN10，管外徑為16.49毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN15，管外徑為20.5毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN20，管外徑為25.84毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN25，管外徑為32.34毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN32，管外徑為41.1毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN40，管外徑為47.17毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN50，管外徑為59.21毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN65，管外徑為71.43毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN80，管外徑為87.34毫米； 所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN90，管外徑為100.05毫米；所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN100，管外徑為112.7毫米；所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN125，管外徑為139.68毫米；所述管圓柱毛坯用於滾壓60°的圓錐管外螺紋DN150，管外徑為166.52毫米；所述的管外徑尺寸公差 為自由公差。
【文檔編號】F16S3/00GK103521666SQ201310464553
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2012年10月8日
【發明者】周俊 申請人:上海泛華緊固系統有限公司