提高油管接箍螺纹加工质量的研究

2019-02-16苏明

设备管理与维修 2019年19期

苏明

（大庆油田有限责任公司第一采油厂生产保障大队，黑龙江大庆 163514）

0 引言

在油田采油作业中，油管接箍是一种非常重要的连接设备。油管接头螺纹加工质量，在很大程度上决定了油管接箍的连接效果。在实际加工过程中，油管接箍螺纹质量受到很多因素的影响。从加工工艺、装夹方式、加工设备、加工刀具、冷却方式等方面，分析影响油管接箍螺纹质量的因素。

1 油管接箍在普通管车床加工分析

应用普通管螺纹车床加工油管接箍螺纹，主要是通过模法完成，首先进行端面加工，然后镗内孔台阶及锥面，随后进行螺纹加工，螺纹加工完成后，调转装夹车另一端面，并将另一端面的台阶及锥面进行加工，最后完成另一端面的螺纹加工。整个加工过程中，油管接箍螺纹废品率＞14.55%，而且加工劳动强度较大，整体生产效率较低。抽查检验加工成品后发现，螺纹的粗糙度及紧密距都与标准要求存在一定的差距，而且螺纹锥度也出现了超差现象。深入分析加工工艺后发现，车床本身精度较低、劳动强度大、刀具快速磨损、加工方式不合理、排屑困难等因素是造成油管接箍螺纹加工废品率高的主要原因。因此，最终选择数控车床进行油管接箍螺纹的加工。

2 油管接箍在由普通车床改造的数控车床加工分析

随着数控技术的快速发展，机械制造领域普通车床数控改造应用比较普遍，某机械加工厂将普通车床原有的横中丝杠更改成滚珠丝杠，并利用步进电机对滚珠丝杠进行直接驱动，并为该机床配备4 工位自动旋转刀架以及旋转编码器。改造后的车床能实现衡中2 个方向轴的联动，并且能自动换刀，可以完成各种螺纹的切削加工，整体加工精度在x 轴能达到0.005 mm，z 轴方向加工精度达到0.010 mm。利用改造数控车床进行油管接箍加工，最终成品与图纸设计要求基本一致。由于改造车床能实现自动换挡，降低了工人的劳动强度；整体采用数控系统，可以精确地车削出1:16 锥度。与普通车床相比较，节省了中间依靠模板进行安装调试的时间，使整个加工周期得到了有效控制；而且改进后的数控车床主要采取螺纹梳刀，节省加工过程中磨刀及换刀时间[1]。

虽然利用改造的数控车床进行油管结构的加工后，使油管接箍螺纹的加工精度以及整体生产效率得到了有效提升，油管接头螺纹加工的废品率控制到＜9%，但在实际加工过程中仍存在一些问题。

（1）由于采取25×25 方刀杆四方刀架实现自动换刀，因此在实际加工过程中，刀头伸出的长度相对比较长，使刀头刚性下降，一些材质为硬质合金的刀头由于本身的脆性较强，刀尖容易出现崩刃现象。一旦在加工过程中刀尖出现崩刃，操作人员必须及时更换刀头、完成数据的调试，从而对加工周期以及生产效率造成一定的影响。

（2）在工件装夹的过程中，虽然最大程度控制工件的伸出长度，增加工件本身的高度，避免工件在加工过程中出现颤动现象，但由于刀头在加工过程中机身长度较长，因此其刚性仍然得不到有效保证，整个加工过程中，仍然会不可避免的出现震颤现象。

（3）由于改进过程中使用了步进电机，导致在实际加工过程中容易出现电机丢步现象。

3 油管接箍在SZ-205 数控车床加工分析

针对加工过程存在的问题，该机械加工厂与某机床厂合作研发出一种携带排刀机构的J1FCNCⅢ数控车床。车床采用数控系统，利用交流伺服电机为整个加工系统提供伺服系统。数控车床配备排刀机构，将原有改造数控车床的25×25 方刀杆更改为圆柱形刀杆，但该数控车床在实际加工过程中仍没有有效改善劳动强度大、刀片磨损快等问题，而且在加工过程中也会产生较大的振动和噪声。因此，该厂最终引进SZ-205 数控车床。该型数控车床完全能够实现x 轴及z 轴两周连续加工控制；整个车床进行工件加工过程中，被加工工件不需要旋转，而是在数控车床平旋盘划扣上安装刀头，以实现刀头在x 轴的运动；另外，该车床在实际的加工过程中，完成一个端面螺纹的加工后，能自动回转180°，不经过装夹直接进行另一端面的螺纹加工，而且能充分保证2 个端面螺纹同轴度达到0.02 mm[2]；此外，在整个加工过程中，由于工件不需要旋转，冷却液能对工件进行充分冷却，刀具的磨损得到有效控制，加工过程中产生的铁屑能够顺利排出，该车床配备自动排屑器，能将加工过程中产生的铁屑直接运输到垃圾车中，不需要操作者手动排屑，既减轻操作者的劳动强度，也能提升油管接箍螺纹加工的安全系数。选择螺纹梳刀，使整个螺纹加工过程效率、质量更高；由于车床采用全封闭防护罩，是在整个使用过程中安全性、可靠性较高，而且冷却系统压力大，能实现对工件的有效冷却，不会发生冷却液渗透到地面的现象。