管壁內孔槽加工工裝

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壁上加工盲孔和長槽，為此新設計制造了專用的銑刀工裝，已滿足加工質量和尺寸精度。

關鍵詞：內盲孔;孔槽加工

引言

石油測井儀器筒體內盲孔和長槽加工精度要求高，難度大。一般加工盲孔時采用加工通孔后再焊接的方法，把通孔堵住使其變為盲孔。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生泄漏，導致整支儀器損壞。加工通槽通常采用電火花直接成型的方式進行加工，但是電火花在加工鈦合金零件時電極損耗快，效率極低，從而增加了成本，此外，在其他材質零件的加工過程中，電極的長度、棱角及整體形狀也會不停的損耗，造成被加工孔的形狀發生較大變化，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頻率，防止銑刀斷裂，使筒體內盲孔和長槽的加工質量和加工效率大大提高。

1.新設計銑刀工裝

盲孔加工相對于通孔加工的難點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，結構如下圖：

為解決此類工件加工難度大，加工精度低的問題，進行設計制造了新型銑刀工裝，結構如下圖：

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. 新設計工裝工作原理

該工裝可以與臥銑床配套使用，將2號件主軸與臥銑床主軸相連，3號件與臥銑床銑頭連接，把工裝固定到銑床上。當銑床主軸旋轉的同時，帶動2號件旋轉，通過4、5號件的傘齒輪嚙合，改變9號件銑刀的方向，把工裝銑刀部分插入零件內部，即可實現內盲孔和內槽加工，并且6號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時的跳動，保證了加工精度。

3.工裝強度校核

根據經驗公式確定銑刀切削功率：

公式：

系數與指數值：

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;n：銑刀每分鐘轉數

其余參數如下表格：

銑削參數變化時，功率的修正系數如下表：

加工參數如下：

材質：0Cr17Ni4Cu4Nb;立銑刀直徑：φ10;齒數：2;深度3mm;SZ=0.01mm/齒;銑刀轉速：120圈/分

代入數據：銑刀的切削功率為0.004KW

根據銑刀的功率，取1.5的安全系數，即銑刀切削功率為0.006KW時計算出的錐齒輪相關數據如下：

4.結論

此新型銑刀工裝通過相互垂直的兩個錐齒輪改變了銑刀的傳動方向，使臥銑床具有了加工內盲孔和內孔槽的功能。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，又可以通過定位工裝定位后實現大批量生產。同理，通過設計不同角度的錐齒輪，實現了管壁內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，保證了該設計的通用性和可擴展性，實現了管壁內部各種槽形的加工需求，進一步提高了該工裝優越的加工性能。

參考文獻：

[1]陳宏鈞 .《實用機械加工工藝手冊（第三版）》， 2009-03

[2]付廷龍，陳凌，王秀，劉榮斌 .《工程材料與機加工概論》 ，2007-08.