油田设备专用钻杆的加工

刘文宽， 王春阳， 魏广远， 张雷

（齐齐哈尔二机床（集团）有限公司轴齿车间，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

0 引言

油田设备专用零件钻杆的结构复杂，加工难度很大，如图1所示。从图1（a）中可以观察到零件长度3155mm，最大外圆直径φ140 mm，其工作原理为55个齿轮（齿轮轴）安装在55个孔内，从钻杆右端将动力传递到最左端部位，再利用钻头或是铣刀进行工作，加工长度（深度）范围2 570 mm，工作过程中，钻杆本身不发生旋转动作，55个相互交融的孔分布在直径φ80 mm的轴外圆上，分别为φ70H7/50H7/46H7阶梯孔1个；φ57/20H7/25阶梯孔54个；各相邻阶梯孔孔距公差为±0.015 mm、相邻阶梯孔轴线平行度公差不大于0.01mm。

图1 钻杆

再通过观察图1（b），经过分析我们得知工件所需要经过的冷加工基本工序为车、磨、铣，确定了对应加工的关联机床分别为C630（车床）、XK2423（数控定梁龙门铣床）、H148（万能磨床），相对应的主要加工尺寸为：XK2423：阶梯孔φ70H7/50H7/46H7一个、阶梯孔φ57/20H7/25 54 个、15×6.5×2635 两处、4.5×3×2635 两处、25键槽一处、36×2774.75 一处、35×2764.75 一处；H148：φ80h6外圆。

本零件看似加工的机床种类较少，可如果轻易加工是达不到图纸要求的，图纸反映出在φ80h6外圆上、长度2764.75 mm上有交融的55个孔，在加工过程中极易产生变形。

1 工艺方案的确定

根据图纸给定要求并结合实际加工经验，我们制订了零件的加工方案，通过观察图纸考虑到材料成本，本零件的坯料采取了焊接方式，用φ90×3 200 mm的圆钢与φ150×15 mm的切片经过单独加工、调质、焊接、退火后转入冷加工；考虑到零件的结构特点，特别是在加工过程中产生应力变形对最终精度的影响，安排了2遍热时效处理，零件加工（含工装制造）共计25道工序，其中9道工序主要内容如下：

1）C630(车床)：各部外圆留量 2 mm，各部端面留量1 mm；2）XK2423（数控龙门铣床）：55个阶梯孔各孔均留量 4 mm；3）热时效：校直直线度不大于 0.2 mm；4）H148（万能磨床）：镶架套，镶装配重工装，各部外圆留量1 mm；5）XK2423（数控龙门铣床）：55个阶梯孔各孔均留量2 mm，2-15.05×6.5×2635 留 2 mm 加工余量；6） 热时效：校直直线度不大于 0.2 mm；7）C630(车床)：镶架套，加工φ60H7等；8）H148（万能磨床）：镶装配重工装各部外圆、端面至图纸要求；9）XK2423（数控龙门铣床）：55个阶梯孔，36×2785，35×2775，2-15.05×6.5×2635、2-4.5×3×2635等均加工到图纸要求。

2 加工过程

如图2所示，在最后精加工55个台阶孔时，以54-φ57为例简介其加工过程，刀具选用四川天虎生产的玉米铣刀，型号GPX4050-B32，加工程序如下：

#1=0；

图2 加工过程

#2=8.5;

M3 S1000;

N1 G18 G90 G1 X0 Z0 F1000;

Y#1;

X#2;

G3 I-#2 K0 R#2;

G1 X0;

IF[#1 EQ 29.]GOTO2;

#1=#1+0.5;

GOTO1;

N2;

M2;

3结语

此工艺方案应用到了实际生产之中，取得了良好的效果，零件加工过程中最后的磨削和铣削工序尤为重要，特别是铣削前要对机床精度进行复检，包括机床的机械精度、数控重复定位精度、累计误差等，这都是零件成品精度的重要保证，而且在生产中有很多细节需要注意，例如：焊接后一定要采取退火处理，热时效后工件的直线度不能超过0.20 mm，磨削增加配重销轴的紧固方式，架套的调整方式，磨削后的检验工件整体直线度的方法，铣削时工件的编程加工顺序、安卡方式、进刀量、微调释放应力等等，因为要彻底消除工件在加工过程中产生的内应力,每个细节的疏忽都会导致工件最终精度的变化。