车铣联用方法在钻杆接头加工中的应用

2013-07-11薛宏荣

凿岩机械气动工具 2013年2期

薛宏荣，石鹏

(天水风动机械有限公司技术中心，甘肃天水 741020)

1 前言

我公司石油钻杆接头（见图1）生产加工中，接头内孔的加工方法是先用套料刀在锻造毛坯上钻孔，后用镗刀粗镗孔、精镗孔，因工件大，孔长，余量大，需要多次走刀，镗孔时切屑缠绕，威胁操作者人身安全，且质量不稳定，加工效率低下，因此决定改进加工过程。

由于石油钻杆接头前道加工车床全为C3180-1 六角车床，所以我们决定在现有大六角车床（见图2）基础上进行改造，改造时，先拆掉了六角车床的六方转台，安装了一台125 mm 中心高，80～400 r/min 变速范围，八档变速的1TX25 铣削动力头（见图3）。

2 试验分析

图2

图3

开始试验时，采用车铣联用加工法（见图4），即工件刀具同时转动，但转向相反，两者旋转中心有一偏心距e，试验工件长382mm，内孔要求φ50，本工序要求加工至φ49 尺寸，试验时选用的刀具为陕西新星海φ50 快进给F2330.B22.050.Z04.01.5 四齿铣刀盘，采用三角形的P26335R14WKP35 刀片。

试加工时，分别采用了动力头转速的八档速度与车床转速及走刀的各档组合，但效果始终不理想，主要是表面质量差，内加工表面呈断续窝状。分析该现象产生的原因（见图5），根据内孔逆车铣加工时的表面粗糙度计算公式[1]

式中 Rz——微观不平度十点高度

RI——已加工内圆表面的半径

r——铣刀半径

λ——铣刀与工件的转速比

Z——铣刀齿数

图5 轴向车铣加工过程

本例中， RI为 29.5 mm，r 为 25 mm， Z 为 4，λ 在 0.22～0.63 之间，经计算，轮廓的最大高度RZ值在3433～8633 μm 之间，比预期的 RZ值大了约100 倍。从理论上说，加工出的工件表面粗糙度达不到要求。动力头的最大转速为400 r/min，无法进一步提高，又车床转速不可能太低，否则效率低下。

在这种情况下我们又把动力头置于和车床同轴的无偏心位置，重新进行了第二次试验，在开始时动力头转速为200 r/min，车床转速在 630-900 r/min范围内变化，此时工件表面的加工质量有所改善，不再呈断续窝状，而是呈连续状，但表面太粗，形似螺纹，还是达不到要求。经分析后，刀具换为瓦尔特的外径可调、刀杆长度也可调的两刃式镗刀（见图6，图 7 是刀具的左端面），此刀具能实现不同孔径、不同长度零件的最经济加工。试验时，车床转速仍在630-900 r/min 之间，逐渐提高动力头转速，当转速达到最大转速400 r/min时，加工出的工件表面粗糙度提高很多，车床走刀在两次试验时都采用0.13 mm/r 的最低走刀，现场试加工了五个工件，表面加工质量均达到要求，用时约5 分钟。本次试验中，因为刀具有断屑槽，且刀具杆部直径小于切削刃旋转直径，因有利于排屑，没有采用吹风等辅助排屑措施，切削过程无长屑出现，均为断续切屑，排屑畅通。在实际加工中，如提高动力头转速，增大走刀量，辅以吹风或加切屑液等辅助排屑措施，机加工效率将提高。

图6

图7

两种加工方法的特点：两次试验中都没有使用冷却液，但第一种方法采用偏心方式，属于典型的间断车铣切削加工，可得到较短的切屑，切削刃处于一种周期性的轮流切削状态，刀具切削时温升相对较低，适合于内孔径较大的情况。第二种采用同心加工方式，工件和刀具同时旋转，刀刃持续接触工件，属于不间断切削，刀具加工过程平稳，断屑主要由刀具上的特殊断屑槽来实现，刀具切削时温升相对较高，适于加工较浅的内孔。