抽油機(jī)軸承座精加工及改進(jìn)設(shè)計(jì)建議

司長(zhǎng)虹 王 奇 李鳳玉

（華油一機(jī)（河北）鉆井裝備有限公司，河北滄州 062658）

異型游梁式抽油機(jī)是華油一機(jī)廠近幾年研制開發(fā)的采油設(shè)備，它的研制成功，為石油的開發(fā)，特別是在節(jié)能降耗方面取得顯著成效，因此獲得了國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

華油一機(jī)（河北）鉆井裝備有限公司擔(dān)負(fù)了大部分加工工件的生產(chǎn)任務(wù)。中央軸承座是其中主要加工工件之一，此件為HT250鑄造而成，孔與其他加工部位的位置精度均要求較高，加工難度大。

下面就14型抽油機(jī)中央軸承座，從開始試生產(chǎn)到產(chǎn)品定型加工過程中出現(xiàn)的加工和工藝到等方面的問題做以下幾個(gè)方面的簡(jiǎn)單論述。

為了后面能更好地說明出現(xiàn)問題的工序和加工部位，首先簡(jiǎn)單說明其加工工藝路線即:鑄造→回火處理→鉗工劃線→銑底平面→鉗工劃線→車床粗加工孔→鏜床精加工孔→鉗工劃線→鉆床鉆孔→鉗工攻螺紋→鉗工去毛刺。

1 工件的定位裝夾

工件在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，必須在進(jìn)行切削加工前使工件在機(jī)床上或夾具中占有一個(gè)確定的位置，即實(shí)現(xiàn)工件的定位。在工件的定位過程中，要考慮的問題是用作定位基準(zhǔn)的表面要與工件的加工精度相適應(yīng)，即定位基準(zhǔn)的表面要有相應(yīng)的精度要求（圖1）。

由圖可看出兩端孔的尺寸精度以及同軸度要求較高，因此此工件的定位表面對(duì)其加工精度的影響很大，也就是說前面工藝路線所安排的第4道工序“銑底平面”如達(dá)不到圖紙所要求的平面度0．05 mm，那么在鏜床上加工孔時(shí)就不能保證加工精度。此問題在加工中已出現(xiàn)，其現(xiàn)象是底面不平，造成工件定位表面與工作臺(tái)面不能很好接觸，工件夾緊后產(chǎn)生變形，在切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)甚至無法進(jìn)行加工。原設(shè)計(jì)要求銑底平面要達(dá)到圖紙要求的加工精度。而銑床的加工范圍有限，在加工軸承座這樣大的平面時(shí)，中間有接刀，在接刀處有凸臺(tái)出現(xiàn)，不能保證加工精度。為保證工件的加工質(zhì)量，需改變加工工藝。即在銑床銑平面后，再用鏜床將底平面加工成一個(gè)無接刀的完整平面，經(jīng)檢查完全達(dá)到圖紙要求的加工精度。解決了軸承座在定位裝夾過程中影響加工質(zhì)量的一個(gè)主要因素。

2 工件結(jié)構(gòu)的合理性影響加工質(zhì)量

2．1 工件加工后產(chǎn)生圓度誤差

中央軸承座是內(nèi)徑尺寸大、精度要求高的典型孔加工工件。其結(jié)構(gòu)特征直接影響工件的剛度，是總成加工后孔變形的主要原因。開始試制時(shí)軸承座的形狀尺寸如圖2所示。

由圖看出:圖2與圖1中的形狀有所不同，圖1中，在毛坯外圓的兩側(cè)分別有兩條加強(qiáng)筋。在鏜削加工過程中發(fā)現(xiàn)，沒有加強(qiáng)筋的工件，在切削熱和夾緊力的作用下變形很大。特別明顯的:工件在機(jī)床加工后不松開夾緊螺栓時(shí)，測(cè)量結(jié)果為合格;但松開夾緊螺栓后，再測(cè)量?jī)?nèi)徑尺寸發(fā)現(xiàn)已經(jīng)變?yōu)闄E圓孔，一個(gè)方向測(cè)量尺寸為φ320+0.12 mm，轉(zhuǎn)過90°方向測(cè)量結(jié)果卻變成了φ320－0.06 mm。大大超出了圖紙要求的尺寸精度。分析其原因是:在加工過程中刀具與工件產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，隨之又產(chǎn)生大量的熱，熱量被工件吸收了一大部分，工件在熱的作用下產(chǎn)生變形;另外，在切削過程中刀具切去了毛坯的加工余量，也就破壞了原來的應(yīng)力組織，使內(nèi)部的應(yīng)力重新分配。這樣無加強(qiáng)筋的軸承座在加工后，在熱和力的作用下，使上下兩部分縮脹不均，造成加工后的孔出現(xiàn)圓度誤差。找到這一影響質(zhì)量的因素后，筆者決定改變?cè)瓉淼蔫T件結(jié)構(gòu)，把軸承座外兩側(cè)分別鑄上兩條加強(qiáng)筋（圖1）。改型后的工件在加工過程中，孔的尺寸經(jīng)過測(cè)量沒有明顯的圓度變化，達(dá)到圖紙要求。這說明，結(jié)構(gòu)上的合理性是保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

2．2 工件加工后產(chǎn)生圓柱度誤差

在鏜床加工圓柱面時(shí)，其圓柱度主要決定于刀具回轉(zhuǎn)軸線的穩(wěn)定性，工件移動(dòng)軌跡的直線度以及刀具回轉(zhuǎn)軸線與工件移動(dòng)軌跡的平行度。在鏜床上加工中央軸承座時(shí)刀尖在加工過程中產(chǎn)生磨損，造成工件在移動(dòng)過程中的母線不是直線，而是斜線，從而使內(nèi)孔產(chǎn)生錐度。通過測(cè)量其前端孔為φ320+0.01 mm，而后端孔卻為φ320－0.21 mm。為了解決這一難題，考慮其內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，當(dāng)加工時(shí)刀具從孔的一端切削加工到另一端，刀尖不斷與工件摩擦，孔的直徑大，相應(yīng)的切削速度高，刀尖磨損加劇，逐漸磨損的刀具使加工后的孔母線不是與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線相平行的直線，造成孔的圓柱度誤差，影響了加工質(zhì)量。從結(jié)構(gòu)方面講在300 mm長(zhǎng)的孔中，只有兩段各112.5 mm是與軸承配合的。中間75 mm是軸承定位隔圈，這樣看來精加工中間75 mm長(zhǎng)的位置是做了一部分無用功，且影響了加工質(zhì)量。針對(duì)此問題，決定改變中央軸承座的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)。

改變后的結(jié)構(gòu)形狀如圖1，此時(shí)不能將兩端孔一次加工而成。它是以事先加工好的底平面和車床加工過的一個(gè)端面為基準(zhǔn)，借助彎板定位，加工一端孔和端面至圖紙要求，然后調(diào)頭使加工好的端面與事先調(diào)整好的彎板相接觸，再用百分表將加工好的一端孔找到與主軸回轉(zhuǎn)中心重合，然后即可對(duì)另一端孔進(jìn)行加工至圖紙要求，并保證總長(zhǎng)300±0.105 mm。而中間的φ290 mm孔不做配合用，所以由車床加工而成。這樣加工改型后的工件，刀具雖有磨損，但加工長(zhǎng)度短，所以能順利地保證其加工精度。

3 刀具是提高功效保證質(zhì)量的重要因素

在鏜床上加工工件時(shí)，刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在這過程中不能通過徑向移動(dòng)刀具來調(diào)整吃刀深度?？椎拇笮∈窃谠嚰庸ず?，用工具多次敲打刀頭控制吃刀深度，才能使加工的孔達(dá)到尺寸要求，給加工造成很大困難。為了解決這一難題，筆者設(shè)計(jì)并制作了可調(diào)節(jié)刀具夾具體，它是由滑體和安裝刀具的導(dǎo)向裝置組成（如圖3），導(dǎo)向裝置是通過滑體后端的調(diào)節(jié)裝置借助百分表對(duì)刀具進(jìn)行前后調(diào)整，達(dá)到準(zhǔn)確進(jìn)刀的目的。在此刀具夾具體的使用過程中，減少了調(diào)整刀具和測(cè)量工件的時(shí)間，與敲打刀頭進(jìn)刀相比，大大提高了進(jìn)刀的準(zhǔn)確程度，有效地保證了加工質(zhì)量，提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)輕度。僅加工軸承座一項(xiàng)，每年可增創(chuàng)效益5萬元。并且，可以利用它對(duì)各種尺寸較大的孔進(jìn)行高效加工，保證其加工精度。

4 結(jié)語

通過解決所遇到的問題及工件結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，使軸承座的加工質(zhì)量非常容易地滿足了圖紙要求，并使生產(chǎn)效率有了大幅度的提高，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本。

［1］楊叔子．機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

［2］機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)編寫組．機(jī)械加工技術(shù)手冊(cè)［M］．北京:北京出版社，1989．

［3］孫本緒，熊萬武．機(jī)械加工余量手冊(cè)［M］．北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1999．