P-2200泥漿泵齒輪軸刨齒加工的工藝定位技術

鄒斌 趙瓏 劉云

【摘 要】文章介紹了人字齒輪軸的刨齒工序中，齒輪軸在Sykes/8A刨齒機加工中的定位解決方案的改進。原有工裝條件下，齒輪軸刨齒加工后齒面跳動超差，原有定位工裝不能有效固定工件，同時加工過程中會出現齒面挖刀，造成廢品。針對問題創新設計自旋式千斤頂及分體撥盤裝置，應用后有效的消除了齒面跳動及挖刀現象。

【關鍵詞】人字齒輪軸;刨齒;自旋式千斤頂;分體撥盤裝置;跳動度

一、技術背景：

公司為滿足陸地及海洋9000米以上深井鉆井工藝，開發設計P-2200泥漿泵，滿足市場對52MPa高壓泥漿泵的需求。其中107.37.20.01齒輪軸是P-2200泥漿泵產品的關鍵件，因受尺寸參數限制，刨齒工序只能在Sykes/8A刨齒機加工，該設備是公司合資時期引進的二手進口設備（1928出廠設備），是一種人字齒刨齒加工設備，在2009年時，公司工藝技術及設備部門對該設備進行了安裝調試，并進行了試加工，后因無訂單一直閑置。后期公司開發研制P-2200泥漿泵，再次試加工時發現刨齒后齒面跳動超差，原有定位工裝不能有效固定工件，同時加工過程中會出現齒面挖刀，造成廢品。

二、問題分析

針對工件跳動及挖刀現象分析，發現主要原因有兩點：一是該設備主軸為筒型，原有工件定位方式采用圓周均勻分布的4個M20的螺桿固定（圖1），螺桿頂端與工件外圓屬點接觸，對工件的夾緊力欠缺;二是螺桿支撐點在外端輔助鏈輪（快速找正用）上，正常刨齒工作時輔助鏈輪與主軸存在間隙晃動，帶動原有撥盤干擾造成齒輪軸不能完全定位。

三、改進方案

本人根據廢品原因從改進工件夾緊方式及受力點入手，創新設計采用4個自旋式的圓弧千斤頂（圖2），千斤頂采用345B板材下料，螺栓、螺母選用35CrMo鋼，調質硬度HB260～280;螺紋選用M30X1.5細牙螺距，同時設計了一套分體式的撥盤裝置（圖3），撥盤采用車間廢料車制加工，在外端面上加焊3個軸向止動板，另加裝分體式撥桿與撥柱，用來避免輔助鏈輪的徑向干擾。

改進后該裝置在使用時，自旋式的圓弧千斤頂的頂塊中間孔與螺桿外徑有1.5mm間隙，在螺母旋緊頂塊時，能夠使頂塊不受偏移限制，利用間隙自動與工件外圓充分貼實。同時支撐作用點直接作用到主軸內腔，通過增加千斤頂支撐面積，使齒輪軸在定位時得到充分夾緊力，有效解決了支撐力的欠缺問題;撥盤的撥桿與輔助鏈輪的撥柱相互獨立，有效避免了輔助鏈輪對工件定位撥盤的干擾。再次加工時，齒輪軸定位可靠、吃刀平穩，完工后經檢驗齒面圓跳動均<0.02mm完全符合圖紙要求，齒面挖刀現象也隨即消失，工藝員對所改進工裝認定有效，并且備案。《圓弧千斤頂》于2018年4月通過實用新型專利授權，專利號ZL-2017-2-1403004.X。

四、結語

該工裝經車序、銑序、鉆序加工及局部焊接就能實現，制造簡單、結構合理、制作成本低，操作便捷、可靠，使用后定位找正速度比原來提升10倍以上。

目前該設備已經加工完成近50件齒輪軸，在工件定位方面沒有出過一件廢品，公司使用該裝置已形成常態化生產。

參考文獻：

[1]劉一杰. P-2200壓泥漿泵制造工藝設計與優化，《西安石油大學》，2014.

[2]甘永立.幾何量公差與檢測，上海科學技術出版社，2005.

（作者單位：蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司）