管壁內(nèi)孔槽加工工裝

吳新海 白永杰 方旭紅 李珊

摘要：石油測井儀器殼體需要在內(nèi)壁上加工盲孔和長槽，為此新設(shè)計(jì)制造了專用的銑刀工裝，已滿足加工質(zhì)量和尺寸精度。

關(guān)鍵詞：內(nèi)盲孔;孔槽加工

引言

石油測井儀器筒體內(nèi)盲孔和長槽加工精度要求高，難度大。一般加工盲孔時(shí)采用加工通孔后再焊接的方法，把通孔堵住使其變?yōu)槊た?。因測井儀器在井下要承受高溫高壓和腐蝕，采用焊接方式加工出的盲孔容易發(fā)生泄漏，導(dǎo)致整支儀器損壞。加工通槽通常采用電火花直接成型的方式進(jìn)行加工，但是電火花在加工鈦合金零件時(shí)電極損耗快，效率極低，從而增加了成本，此外，在其他材質(zhì)零件的加工過程中，電極的長度、棱角及整體形狀也會(huì)不停的損耗，造成被加工孔的形狀發(fā)生較大變化，不合格率較高。

以下闡述了一種新型銑刀工裝，可以明顯減小切削過程中的振動(dòng)頻率，防止銑刀斷裂，使筒體內(nèi)盲孔和長槽的加工質(zhì)量和加工效率大大提高。

1.新設(shè)計(jì)銑刀工裝

盲孔加工相對于通孔加工的難點(diǎn)在于孔的形狀和深度不容易掌握，以φ11盲孔和φ11長圓槽為例，結(jié)構(gòu)如下圖：

為解決此類工件加工難度大，加工精度低的問題，進(jìn)行設(shè)計(jì)制造了新型銑刀工裝，結(jié)構(gòu)如下圖：

1 外殼 2 主軸 3 固定座 4 小齒輪 5 大齒輪 6 軸承 7 壓蓋 8 螺釘 9 銑刀

2. 新設(shè)計(jì)工裝工作原理

該工裝可以與臥銑床配套使用，將2號(hào)件主軸與臥銑床主軸相連，3號(hào)件與臥銑床銑頭連接，把工裝固定到銑床上。當(dāng)銑床主軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，帶動(dòng)2號(hào)件旋轉(zhuǎn)，通過4、5號(hào)件的傘齒輪嚙合，改變9號(hào)件銑刀的方向，把工裝銑刀部分插入零件內(nèi)部，即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)盲孔和內(nèi)槽加工，并且6號(hào)件的軸承能更好的對銑刀起到固定和扶正作用，大大降低了銑刀旋轉(zhuǎn)時(shí)的跳動(dòng)，保證了加工精度。

3.工裝強(qiáng)度校核

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定銑刀切削功率：

公式：

系數(shù)與指數(shù)值：

D：銑刀直徑;t：銑削深度;SZ：每齒走刀量;B：銑削寬度;Z：銑刀齒數(shù);n：銑刀每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)

其余參數(shù)如下表格：

銑削參數(shù)變化時(shí)，功率的修正系數(shù)如下表：

加工參數(shù)如下：

材質(zhì)：0Cr17Ni4Cu4Nb;立銑刀直徑：φ10;齒數(shù)：2;深度3mm;SZ=0.01mm/齒;銑刀轉(zhuǎn)速：120圈/分

代入數(shù)據(jù)：銑刀的切削功率為0.004KW

根據(jù)銑刀的功率，取1.5的安全系數(shù)，即銑刀切削功率為0.006KW時(shí)計(jì)算出的錐齒輪相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

4.結(jié)論

此新型銑刀工裝通過相互垂直的兩個(gè)錐齒輪改變了銑刀的傳動(dòng)方向，使臥銑床具有了加工內(nèi)盲孔和內(nèi)孔槽的功能。通過銑床的刻度盤可以保證加工尺寸精度，既適合單件小批次生產(chǎn)，又可以通過定位工裝定位后實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。同理，通過設(shè)計(jì)不同角度的錐齒輪，實(shí)現(xiàn)了管壁內(nèi)部各種角度的盲孔加工。此外，該工裝的銑刀也可以替換成其他刀具，鉆孔后安裝上鉸刀可以加工高質(zhì)量的精孔，安裝上不同形狀的成型銑刀可以加工各種孔和槽，保證了該設(shè)計(jì)的通用性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了管壁內(nèi)部各種槽形的加工需求，進(jìn)一步提高了該工裝優(yōu)越的加工性能。

參考文獻(xiàn)：

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