提高油管接箍螺紋加工質(zhì)量的研究

蘇 明

（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠生產(chǎn)保障大隊(duì)，黑龍江大慶 163514）

0 引言

在油田采油作業(yè)中，油管接箍是一種非常重要的連接設(shè)備。油管接頭螺紋加工質(zhì)量，在很大程度上決定了油管接箍的連接效果。在實(shí)際加工過(guò)程中，油管接箍螺紋質(zhì)量受到很多因素的影響。從加工工藝、裝夾方式、加工設(shè)備、加工刀具、冷卻方式等方面，分析影響油管接箍螺紋質(zhì)量的因素。

1 油管接箍在普通管車床加工分析

應(yīng)用普通管螺紋車床加工油管接箍螺紋，主要是通過(guò)模法完成，首先進(jìn)行端面加工，然后鏜內(nèi)孔臺(tái)階及錐面，隨后進(jìn)行螺紋加工，螺紋加工完成后，調(diào)轉(zhuǎn)裝夾車另一端面，并將另一端面的臺(tái)階及錐面進(jìn)行加工，最后完成另一端面的螺紋加工。整個(gè)加工過(guò)程中，油管接箍螺紋廢品率＞14.55%，而且加工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，整體生產(chǎn)效率較低。抽查檢驗(yàn)加工成品后發(fā)現(xiàn)，螺紋的粗糙度及緊密距都與標(biāo)準(zhǔn)要求存在一定的差距，而且螺紋錐度也出現(xiàn)了超差現(xiàn)象。深入分析加工工藝后發(fā)現(xiàn)，車床本身精度較低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、刀具快速磨損、加工方式不合理、排屑困難等因素是造成油管接箍螺紋加工廢品率高的主要原因。因此，最終選擇數(shù)控車床進(jìn)行油管接箍螺紋的加工。

2 油管接箍在由普通車床改造的數(shù)控車床加工分析

隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械制造領(lǐng)域普通車床數(shù)控改造應(yīng)用比較普遍，某機(jī)械加工廠將普通車床原有的橫中絲杠更改成滾珠絲杠，并利用步進(jìn)電機(jī)對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，并為該機(jī)床配備4 工位自動(dòng)旋轉(zhuǎn)刀架以及旋轉(zhuǎn)編碼器。改造后的車床能實(shí)現(xiàn)衡中2 個(gè)方向軸的聯(lián)動(dòng)，并且能自動(dòng)換刀，可以完成各種螺紋的切削加工，整體加工精度在x 軸能達(dá)到0.005 mm，z 軸方向加工精度達(dá)到0.010 mm。利用改造數(shù)控車床進(jìn)行油管接箍加工，最終成品與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求基本一致。由于改造車床能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；整體采用數(shù)控系統(tǒng)，可以精確地車削出1:16 錐度。與普通車床相比較，節(jié)省了中間依靠模板進(jìn)行安裝調(diào)試的時(shí)間，使整個(gè)加工周期得到了有效控制；而且改進(jìn)后的數(shù)控車床主要采取螺紋梳刀，節(jié)省加工過(guò)程中磨刀及換刀時(shí)間[1]。

雖然利用改造的數(shù)控車床進(jìn)行油管結(jié)構(gòu)的加工后，使油管接箍螺紋的加工精度以及整體生產(chǎn)效率得到了有效提升，油管接頭螺紋加工的廢品率控制到＜9%，但在實(shí)際加工過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題。

（1）由于采取25×25 方刀桿四方刀架實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，因此在實(shí)際加工過(guò)程中，刀頭伸出的長(zhǎng)度相對(duì)比較長(zhǎng)，使刀頭剛性下降，一些材質(zhì)為硬質(zhì)合金的刀頭由于本身的脆性較強(qiáng)，刀尖容易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象。一旦在加工過(guò)程中刀尖出現(xiàn)崩刃，操作人員必須及時(shí)更換刀頭、完成數(shù)據(jù)的調(diào)試，從而對(duì)加工周期以及生產(chǎn)效率造成一定的影響。

（2）在工件裝夾的過(guò)程中，雖然最大程度控制工件的伸出長(zhǎng)度，增加工件本身的高度，避免工件在加工過(guò)程中出現(xiàn)顫動(dòng)現(xiàn)象，但由于刀頭在加工過(guò)程中機(jī)身長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此其剛性仍然得不到有效保證，整個(gè)加工過(guò)程中，仍然會(huì)不可避免的出現(xiàn)震顫現(xiàn)象。

（3）由于改進(jìn)過(guò)程中使用了步進(jìn)電機(jī)，導(dǎo)致在實(shí)際加工過(guò)程中容易出現(xiàn)電機(jī)丟步現(xiàn)象。

3 油管接箍在SZ-205 數(shù)控車床加工分析

針對(duì)加工過(guò)程存在的問(wèn)題，該機(jī)械加工廠與某機(jī)床廠合作研發(fā)出一種攜帶排刀機(jī)構(gòu)的J1FCNCⅢ數(shù)控車床。車床采用數(shù)控系統(tǒng)，利用交流伺服電機(jī)為整個(gè)加工系統(tǒng)提供伺服系統(tǒng)。數(shù)控車床配備排刀機(jī)構(gòu)，將原有改造數(shù)控車床的25×25 方刀桿更改為圓柱形刀桿，但該數(shù)控車床在實(shí)際加工過(guò)程中仍沒(méi)有有效改善勞動(dòng)強(qiáng)度大、刀片磨損快等問(wèn)題，而且在加工過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲。因此，該廠最終引進(jìn)SZ-205 數(shù)控車床。該型數(shù)控車床完全能夠?qū)崿F(xiàn)x 軸及z 軸兩周連續(xù)加工控制；整個(gè)車床進(jìn)行工件加工過(guò)程中，被加工工件不需要旋轉(zhuǎn)，而是在數(shù)控車床平旋盤劃扣上安裝刀頭，以實(shí)現(xiàn)刀頭在x 軸的運(yùn)動(dòng)；另外，該車床在實(shí)際的加工過(guò)程中，完成一個(gè)端面螺紋的加工后，能自動(dòng)回轉(zhuǎn)180°，不經(jīng)過(guò)裝夾直接進(jìn)行另一端面的螺紋加工，而且能充分保證2 個(gè)端面螺紋同軸度達(dá)到0.02 mm[2]；此外，在整個(gè)加工過(guò)程中，由于工件不需要旋轉(zhuǎn)，冷卻液能對(duì)工件進(jìn)行充分冷卻，刀具的磨損得到有效控制，加工過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑能夠順利排出，該車床配備自動(dòng)排屑器，能將加工過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑直接運(yùn)輸?shù)嚼囍校恍枰僮髡呤謩?dòng)排屑，既減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，也能提升油管接箍螺紋加工的安全系數(shù)。選擇螺紋梳刀，使整個(gè)螺紋加工過(guò)程效率、質(zhì)量更高；由于車床采用全封閉防護(hù)罩，是在整個(gè)使用過(guò)程中安全性、可靠性較高，而且冷卻系統(tǒng)壓力大，能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的有效冷卻，不會(huì)發(fā)生冷卻液滲透到地面的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

分析幾種車床加工油管接箍螺紋的質(zhì)量和效率，結(jié)果表明，SZ-205 數(shù)控車床不僅能有效提升油管接箍螺紋加工質(zhì)量和效率,而且能將廢品率控制在＜1%，是理想的油管接箍螺紋加工方法。