3度可調(diào)彎曲芯軸的加工

廖衛(wèi)軍，向恒媛，彭瀚宇

（中國船舶中南裝備有限責任公司，湖北 宜昌443003）

0 引言

近年來，隨著世界各國對油氣能源需求量的增加和油氣勘探的不斷深入，國內(nèi)外許多大型的生產(chǎn)石油機械的公司均開發(fā)出了各具特色的石油鉆井工具，這些工具除了在材料、熱處理方面有自己的特色外，其中一些異形零件也應用于本公司產(chǎn)品上。

2012年，我公司承接了某鉆井工具產(chǎn)品，該產(chǎn)品上有一種特殊的芯軸，屬于異形零件，我公司以前沒有接觸過這種零件的加工，與客戶溝通了解到該芯軸是一種井下用于調(diào)整角度的鉆具類零件。

1 技術(shù)分析

1.1 彎曲芯軸的主要特點

該芯軸為軸套類零件，全長367.54 mm，最大外圓φ149.098 mm，最小內(nèi)孔φ111.252 mm，但左端的內(nèi)孔、外圓和右端的內(nèi)孔、外圓不同軸，兩端的外螺紋及止口尺寸也不同軸，左端面的中心線與右端面的中心線不重合，錯開1.5°夾角，并且端面凸臺和外圓上的圓弧槽均有方向性。

2 加工

2.1 軸線夾角為1.5°±6′內(nèi)孔的加工

經(jīng)過集思廣義，我們設計制造了一套專用鏜孔車夾具（見圖2），用于加工夾角1.5°±6′的內(nèi)孔。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，在設計制造時對夾具的尺寸精度要求非常高，而位置精度的保證需通過三坐標檢測。

圖2 3 度可調(diào)彎曲芯軸鏜孔車夾具圖

圖1 3 度可調(diào)彎曲芯軸

夾具的使用說明：整套夾具是彎板結(jié)構(gòu)，法蘭盤1 上安裝了配重鐵2，用于夾具在車床上回轉(zhuǎn)時配重；此套夾具的關(guān)鍵是彎板7 的定位銷孔的加工精度，經(jīng)三坐標檢測1.5°±2′；將彎板用螺栓固定在法蘭盤1 上，然后依次將過渡板5 用緊定螺釘17、定位銷9 和菱形銷8 固定在彎板上；將找正樣塊18 用螺釘及定位銷固定在過渡板5上，回轉(zhuǎn)機床主軸，通過調(diào)整彎板將找正樣塊內(nèi)孔找圓以確定夾具回轉(zhuǎn)中心，將彎板下部的緊定螺釘M16 鎖緊后取下夾具，配做兩個定位銷孔后裝上定位銷；重新將夾具法蘭盤夾持在機床卡盤上，再次用找正樣塊校正夾具的回轉(zhuǎn)中心，待回轉(zhuǎn)中心確定后取下找正樣塊，將底座4 用螺釘及定位銷固定在過渡板上，并裝上長度定位銷6，然后將工件裝在底座上靠緊長度定位銷，并用螺釘及壓蓋3 固定工件；回轉(zhuǎn)機床主軸，通過調(diào)節(jié)配重鐵2 來保證夾具回轉(zhuǎn)時平衡，最后鎖緊即可對工件進行加工。

2.2 軸線夾角1.5°±6′的外圓及螺紋的加工

此彎曲芯軸兩端為非標圓弧外螺紋，由于牙型是60°和30°的兩種圓弧結(jié)構(gòu)，我們采用螺紋成型刀具，采用直進式方法加工。根據(jù)螺紋牙型圖采購專用刀具，刀具采購回廠后先進行照光檢測，確認合格后用于產(chǎn)品加工。直進式加工時，由于牙形與刀具接觸面積大，造成切削阻力大，刀具升溫非?？?，從而造成刀具磨損。先在45# 鋼料頭上反復進行刀具試切，不斷變換切削參數(shù)以找到最佳的加工效果，然后將數(shù)控程序固化，從而有效地解決了專用刀具的使用壽命問題。

圖3 3 度可調(diào)彎曲芯軸車外圓芯軸

夾具的使用說明：此套夾具主要是由芯軸結(jié)構(gòu)組成，使用時芯軸5 左端中心孔頂在主軸頂尖上，右端中心孔頂在尾座頂尖上。撥盤1 及撥爪2 主要起夾具回轉(zhuǎn)作用，開口墊圈3 及壓蓋4 通過擰緊螺母9 將工件端面緊固，從而保證壓蓋端面為1.5°斜面。工件壓緊前需將工件端面與壓蓋端面完全貼合后再壓緊，然后對稱調(diào)節(jié)撥爪上的M10 螺釘，以保證工件回轉(zhuǎn)時不會產(chǎn)生重力偏移。調(diào)節(jié)完畢，各處螺釘都緊固后即可對工件進行加工。

3 結(jié)論

3 度可調(diào)彎曲芯軸的成功試制，促進了公司在螺紋加工工藝、螺紋檢測技術(shù)方面的提高。在本次產(chǎn)品試制中，技術(shù)人員、操作人員、檢測人員群策群力，集思廣義，對零件加工過程中出現(xiàn)的各種問題能快速反應，找到適當?shù)慕鉀Q辦法，得到了客戶的充分肯定，為后續(xù)與客戶的技術(shù)合作奠定了基礎。