提高油管接箍螺紋加工質量的研究

蘇 明

（大慶油田有限責任公司第一采油廠生產保障大隊，黑龍江大慶 163514）

0 引言

在油田采油作業中，油管接箍是一種非常重要的連接設備。油管接頭螺紋加工質量，在很大程度上決定了油管接箍的連接效果。在實際加工過程中，油管接箍螺紋質量受到很多因素的影響。從加工工藝、裝夾方式、加工設備、加工刀具、冷卻方式等方面，分析影響油管接箍螺紋質量的因素。

1 油管接箍在普通管車床加工分析

應用普通管螺紋車床加工油管接箍螺紋，主要是通過模法完成，首先進行端面加工，然后鏜內孔臺階及錐面，隨后進行螺紋加工，螺紋加工完成后，調轉裝夾車另一端面，并將另一端面的臺階及錐面進行加工，最后完成另一端面的螺紋加工。整個加工過程中，油管接箍螺紋廢品率＞14.55%，而且加工勞動強度較大，整體生產效率較低。抽查檢驗加工成品后發現，螺紋的粗糙度及緊密距都與標準要求存在一定的差距，而且螺紋錐度也出現了超差現象。深入分析加工工藝后發現，車床本身精度較低、勞動強度大、刀具快速磨損、加工方式不合理、排屑困難等因素是造成油管接箍螺紋加工廢品率高的主要原因。因此，最終選擇數控車床進行油管接箍螺紋的加工。

2 油管接箍在由普通車床改造的數控車床加工分析

隨著數控技術的快速發展，機械制造領域普通車床數控改造應用比較普遍，某機械加工廠將普通車床原有的橫中絲杠更改成滾珠絲杠，并利用步進電機對滾珠絲杠進行直接驅動，并為該機床配備4 工位自動旋轉刀架以及旋轉編碼器。改造后的車床能實現衡中2 個方向軸的聯動，并且能自動換刀，可以完成各種螺紋的切削加工，整體加工精度在x 軸能達到0.005 mm，z 軸方向加工精度達到0.010 mm。利用改造數控車床進行油管接箍加工，最終成品與圖紙設計要求基本一致。由于改造車床能實現自動換擋，降低了工人的勞動強度；整體采用數控系統，可以精確地車削出1:16 錐度。與普通車床相比較，節省了中間依靠模板進行安裝調試的時間，使整個加工周期得到了有效控制；而且改進后的數控車床主要采取螺紋梳刀，節省加工過程中磨刀及換刀時間[1]。

雖然利用改造的數控車床進行油管結構的加工后，使油管接箍螺紋的加工精度以及整體生產效率得到了有效提升，油管接頭螺紋加工的廢品率控制到＜9%，但在實際加工過程中仍存在一些問題。

（1）由于采取25×25 方刀桿四方刀架實現自動換刀，因此在實際加工過程中，刀頭伸出的長度相對比較長，使刀頭剛性下降，一些材質為硬質合金的刀頭由于本身的脆性較強，刀尖容易出現崩刃現象。一旦在加工過程中刀尖出現崩刃，操作人員必須及時更換刀頭、完成數據的調試，從而對加工周期以及生產效率造成一定的影響。

（2）在工件裝夾的過程中，雖然最大程度控制工件的伸出長度，增加工件本身的高度，避免工件在加工過程中出現顫動現象，但由于刀頭在加工過程中機身長度較長，因此其剛性仍然得不到有效保證，整個加工過程中，仍然會不可避免的出現震顫現象。

（3）由于改進過程中使用了步進電機，導致在實際加工過程中容易出現電機丟步現象。

3 油管接箍在SZ-205 數控車床加工分析

針對加工過程存在的問題，該機械加工廠與某機床廠合作研發出一種攜帶排刀機構的J1FCNCⅢ數控車床。車床采用數控系統，利用交流伺服電機為整個加工系統提供伺服系統。數控車床配備排刀機構，將原有改造數控車床的25×25 方刀桿更改為圓柱形刀桿，但該數控車床在實際加工過程中仍沒有有效改善勞動強度大、刀片磨損快等問題，而且在加工過程中也會產生較大的振動和噪聲。因此，該廠最終引進SZ-205 數控車床。該型數控車床完全能夠實現x 軸及z 軸兩周連續加工控制；整個車床進行工件加工過程中，被加工工件不需要旋轉，而是在數控車床平旋盤劃扣上安裝刀頭，以實現刀頭在x 軸的運動；另外，該車床在實際的加工過程中，完成一個端面螺紋的加工后，能自動回轉180°，不經過裝夾直接進行另一端面的螺紋加工，而且能充分保證2 個端面螺紋同軸度達到0.02 mm[2]；此外，在整個加工過程中，由于工件不需要旋轉，冷卻液能對工件進行充分冷卻，刀具的磨損得到有效控制，加工過程中產生的鐵屑能夠順利排出，該車床配備自動排屑器，能將加工過程中產生的鐵屑直接運輸到垃圾車中，不需要操作者手動排屑，既減輕操作者的勞動強度，也能提升油管接箍螺紋加工的安全系數。選擇螺紋梳刀，使整個螺紋加工過程效率、質量更高；由于車床采用全封閉防護罩，是在整個使用過程中安全性、可靠性較高，而且冷卻系統壓力大，能實現對工件的有效冷卻，不會發生冷卻液滲透到地面的現象。

4 結束語

分析幾種車床加工油管接箍螺紋的質量和效率，結果表明，SZ-205 數控車床不僅能有效提升油管接箍螺紋加工質量和效率,而且能將廢品率控制在＜1%，是理想的油管接箍螺紋加工方法。