P-2200泥漿泵齒輪軸刨齒加工的工藝定位技術(shù)

鄒斌 趙瓏 劉云

【摘 要】文章介紹了人字齒輪軸的刨齒工序中，齒輪軸在Sykes/8A刨齒機(jī)加工中的定位解決方案的改進(jìn)。原有工裝條件下，齒輪軸刨齒加工后齒面跳動(dòng)超差，原有定位工裝不能有效固定工件，同時(shí)加工過程中會(huì)出現(xiàn)齒面挖刀，造成廢品。針對問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)自旋式千斤頂及分體撥盤裝置，應(yīng)用后有效的消除了齒面跳動(dòng)及挖刀現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】人字齒輪軸;刨齒;自旋式千斤頂;分體撥盤裝置;跳動(dòng)度

一、技術(shù)背景：

公司為滿足陸地及海洋9000米以上深井鉆井工藝，開發(fā)設(shè)計(jì)P-2200泥漿泵，滿足市場對52MPa高壓泥漿泵的需求。其中107.37.20.01齒輪軸是P-2200泥漿泵產(chǎn)品的關(guān)鍵件，因受尺寸參數(shù)限制，刨齒工序只能在Sykes/8A刨齒機(jī)加工，該設(shè)備是公司合資時(shí)期引進(jìn)的二手進(jìn)口設(shè)備（1928出廠設(shè)備），是一種人字齒刨齒加工設(shè)備，在2009年時(shí)，公司工藝技術(shù)及設(shè)備部門對該設(shè)備進(jìn)行了安裝調(diào)試，并進(jìn)行了試加工，后因無訂單一直閑置。后期公司開發(fā)研制P-2200泥漿泵，再次試加工時(shí)發(fā)現(xiàn)刨齒后齒面跳動(dòng)超差，原有定位工裝不能有效固定工件，同時(shí)加工過程中會(huì)出現(xiàn)齒面挖刀，造成廢品。

二、問題分析

針對工件跳動(dòng)及挖刀現(xiàn)象分析，發(fā)現(xiàn)主要原因有兩點(diǎn)：一是該設(shè)備主軸為筒型，原有工件定位方式采用圓周均勻分布的4個(gè)M20的螺桿固定（圖1），螺桿頂端與工件外圓屬點(diǎn)接觸，對工件的夾緊力欠缺;二是螺桿支撐點(diǎn)在外端輔助鏈輪（快速找正用）上，正常刨齒工作時(shí)輔助鏈輪與主軸存在間隙晃動(dòng)，帶動(dòng)原有撥盤干擾造成齒輪軸不能完全定位。

三、改進(jìn)方案

本人根據(jù)廢品原因從改進(jìn)工件夾緊方式及受力點(diǎn)入手，創(chuàng)新設(shè)計(jì)采用4個(gè)自旋式的圓弧千斤頂（圖2），千斤頂采用345B板材下料，螺栓、螺母選用35CrMo鋼，調(diào)質(zhì)硬度HB260～280;螺紋選用M30X1.5細(xì)牙螺距，同時(shí)設(shè)計(jì)了一套分體式的撥盤裝置（圖3），撥盤采用車間廢料車制加工，在外端面上加焊3個(gè)軸向止動(dòng)板，另加裝分體式撥桿與撥柱，用來避免輔助鏈輪的徑向干擾。

改進(jìn)后該裝置在使用時(shí)，自旋式的圓弧千斤頂?shù)捻攭K中間孔與螺桿外徑有1.5mm間隙，在螺母旋緊頂塊時(shí)，能夠使頂塊不受偏移限制，利用間隙自動(dòng)與工件外圓充分貼實(shí)。同時(shí)支撐作用點(diǎn)直接作用到主軸內(nèi)腔，通過增加千斤頂支撐面積，使齒輪軸在定位時(shí)得到充分夾緊力，有效解決了支撐力的欠缺問題;撥盤的撥桿與輔助鏈輪的撥柱相互獨(dú)立，有效避免了輔助鏈輪對工件定位撥盤的干擾。再次加工時(shí)，齒輪軸定位可靠、吃刀平穩(wěn)，完工后經(jīng)檢驗(yàn)齒面圓跳動(dòng)均<0.02mm完全符合圖紙要求，齒面挖刀現(xiàn)象也隨即消失，工藝員對所改進(jìn)工裝認(rèn)定有效，并且備案?！秷A弧千斤頂》于2018年4月通過實(shí)用新型專利授權(quán)，專利號ZL-2017-2-1403004.X。

四、結(jié)語

該工裝經(jīng)車序、銑序、鉆序加工及局部焊接就能實(shí)現(xiàn)，制造簡單、結(jié)構(gòu)合理、制作成本低，操作便捷、可靠，使用后定位找正速度比原來提升10倍以上。

目前該設(shè)備已經(jīng)加工完成近50件齒輪軸，在工件定位方面沒有出過一件廢品，公司使用該裝置已形成常態(tài)化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉一杰. P-2200壓泥漿泵制造工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化，《西安石油大學(xué)》，2014.

[2]甘永立.幾何量公差與檢測，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.

（作者單位：蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司）