接箍螺紋首扣毛刺去除方法

楊兵兵， 童楠楠， 郭 鵬， 張 強， 李六五，樊振興， 彭建軍， 李 旭

（寶雞鋼管西安石油專用管公司， 陜西 寶雞721008）

0 前 言

接箍首扣毛刺的產生與接箍材質、 加工工藝及流程有直接關系， 而在接箍加工過程中， 接箍的加工工藝流程的變化及梳刀螺紋加工后的處理方式， 也是影響首扣毛刺產生的主要原因。 接箍首扣毛刺的產生對接箍產品加工的整體效率、 成本、 質量以及刀具消耗均造成了一定程度上的影響。 本研究對常用接箍螺紋加工工藝流程中毛刺的出現及消除毛刺的方法進行了分析， 提出了幾種接箍去除毛刺的常用方法， 并進行了優選， 從根本上提高了接箍車絲機的生產效率， 降低了勞動強度， 達到了接箍首扣毛刺去除的目的。

1 接箍首扣毛刺產生原因及去除方法

1.1 接箍首扣毛刺產生原因

在接箍加工過程中， 一般采用的加工工藝流程如圖1 所示。 首先對接箍A 端進行平端面加工， 確保端面平齊， 這也是B 面加工的基準面，并在這個過程中進行車削外倒角； 端面加工后進行粗車鏜孔， 因為圓扣接箍在鏜孔直徑部分需要車削量較大， 需要分開車削， 以減少刀片的吃刀量， 然后進行鏜孔精車， 這個過程中會給螺紋車削預留部分加工余量， 避免平頂或梳刀車削吃刀量過大的情況； 鏜孔精車后進行螺紋加工， 由于起始螺紋屬于不完整螺紋， 造成了首扣毛刺（有時候會出現積削瘤） 的產生； A 面加工完成后，開始加工接箍另外一端B 面， 步驟同上， 直至最終完成整件接箍的加工。

圖1 接箍螺紋加工流程示意圖

從接箍加工流程可以看出， 部分倒角工件易出現毛刺區域 （拐角或加工擠壓處）， 倒角能夠去除毛刺， 避免棱角或毛刺傷人， 但接箍螺紋首扣毛刺是接箍螺紋加工過程中比較常見的一種缺欠， 基本上無法通過倒角的形式去除。 螺紋首扣產生毛刺， 會影響接箍螺紋的使用性能及螺紋的配合， 主要體現在上卸扣過程中對管體螺紋的損傷， 易造成粘扣等。 整體來說， 首扣毛刺的去除只能依賴后續處理進行徹底消除， 其中包含機械加工去除或其他去除方法。

1.2 常用的首扣毛刺去除方法

首扣毛刺（如圖2 所示） 是產品加工過程中不可避免的一種缺欠， 一般只能在加工工序完成后， 再進行毛刺去除。 然而， 通過改變加工流程， 合理選用刀具及切削規范， 也可以在生產過程中將毛刺控制在一定程度， 做到不出毛刺或出小毛刺， 從而提高接箍的加工質量， 降低加工成本。

目前行業內較多接箍車絲機沒有安裝具有去除毛刺功能的設備或設施， 且隨著設備投入年限的增加， 設備精度不斷降低， 部分去毛刺功能的設備也存在精度降低或去除毛刺效果不佳的問題， 容易產生毛刺內翻或去除不徹底的情況。目前各大油田在接箍成品驗收時， 均會對螺紋首扣毛刺進行檢查， 且毛刺的存在對螺紋的使用性能也存在一定的不利因素。 為此， 接箍車絲機崗位較多采用人工打磨的方式去毛刺， 不僅勞動強度較大， 且存在打磨不徹底或損傷完整螺紋的風險。

圖2 接箍螺紋首扣毛刺照片

2 接箍首扣毛刺消除方法

2.1 去除毛刺的原理及方法

毛刺的去除， 就是清除接箍加工部位在切削相交的地方所產生的刺狀物或飛邊。 接箍首扣毛刺雖然不大， 卻直接影響著接箍螺紋的連接性能。 隨著各機械加工行業對去除毛刺的重視， 去除毛刺的方法也越來越多。 例如毛刺修磨方法，分為人工修磨和機械修磨， 目前毛刺機器人代替人工修磨也開始普及。 在接箍去毛刺修磨過程中， 人工修磨一般采用砂輪片、 精修片、 千葉輪等工具實現毛刺修磨及去除的目的。

機械加工去除毛刺方法多采用去毛刺刀桿及刀片， 但因為不同廠家設備及生產加工工藝的區別， 造成了去除毛刺的順序或刀片安裝位置的差異； 在接箍車絲機加工過程中， 通常采用專用毛刺刀進行去除， 此外還會使用端面刀片或鏜孔刀片進行毛刺去除， 或者采用噴砂、磷化等方法。 但是因各種原因， 毛刺的去除效果差異較大。

2.2 人工毛刺去除方法

人工去毛刺一般存在于設備自動化程度不高或對首扣毛刺要求較高的接箍產品上。 通常采用銼刀、 砂紙、 砂輪片、 精修片、 千葉輪等進行去除。 采用氣動工具帶動砂輪片、 精修片、 千葉輪去除的比較多， 從而最終達到毛刺去除的目的。根據采用的去除工具及接箍尺寸大小不同， 一般一件接箍采用手工去除毛刺耗時在1～3 min， 這類方法生產效率較低， 且操作人員勞動強度較大， 去除毛刺的效果不佳。

圖3 人工打磨常用精修片

2.3 機械除毛刺的方法

2.3.1 毛刺刀去除毛刺的方法一

在接箍車絲機刀塔空余工位上安裝一把去除毛刺刀桿， 刀桿如圖4 所示。 這類去毛刺刀桿可以根據不同產品要求更改刀片裝夾角度， 以適應不同類型及角度的毛刺去除要求， 然后在加工程序中增加去除毛刺程序。 通過機械加工的方式實現去除毛刺的功能。 在通過毛刺刀桿去除毛刺時， 最好在軟件或圖紙上進行程序模擬及計算，并調整適合的入刀角度， 否則易產生毛刺的內翻或去除效果不理想， 如圖5 所示。 采用去毛刺刀片進行毛刺去除有三種工藝。

圖4 去毛刺刀桿

圖5 靠近去除毛刺示意圖

工藝一： 靠近去除毛刺位置采用點車削， 即毛刺刀片快速靠近接箍螺紋首扣位置， 快速去除毛刺后退刀， 靠近去除毛刺采用的是毛刺刀片的刃面， 接觸點在毛刺刀片刃面的中心位置。 這種方法需要對毛刺刀片靠近余量進行進一步的摸索， 一般建議控制在0.05～0.15 mm， 以避免無法清除或螺紋削頂的產生。

工藝二： 靠近去除毛刺位置采用面車削， 就是以毛刺刀片的刃面去靠近螺紋起始倒角處， 此方法也可以作為螺紋起始倒角角度的修正， 毛刺刀快速去除毛刺后退刀。 這時必須確保刀片角度與螺紋起始倒角相同， 以避免螺紋起始倒角產生刀痕或臺肩。

工藝三： 采用車削去除毛刺， 重新開始精車鏜孔步驟， 一直車削至螺紋起始倒角處， 此方法采用的是毛刺刀片的刀尖， 屬于精加工， 可以順帶確保鏜孔直徑的精度及鏜孔深度的精度， 并且可確保去除毛刺的質量。 缺點是耗時較長。

針對不同鋼級的接箍， 需要選取合適的車削規范， 確保去除質量； 對于毛刺刀裝配精度及毛刺刀角度的調整也需要進行規范。 根據不同設備加工特點， 工藝人員需要根據現場設備加工參數不斷摸索、 實踐， 有針對性地將不同鋼級和扣型接箍去毛刺參數固定化， 由現場操作人員根據規范進行小范圍調整即可。

2.3.2 毛刺刀去除毛刺的方法二

因接箍車絲機刀塔空余工位數量或基于加工效率的影響， 部分廠家采用刀片集成在一把刀桿上， 此方法降低了刀桿成本， 節約了刀塔更換時間， 提升了加工效率。 一把刀桿上集成多種刀片的方式在較多行業內有較好的應用， 技術比較成熟， 除了在小規格接箍生產過程中， 因接箍內孔直徑原因不便于集成外， 均可滿足生產需求。

集成刀桿在加工程序和去除毛刺方式上與2.3 描述基本相同， 僅需要在刀桿的集成上進行設計， 并考慮角度及空間問題即可， 而且對于去除毛刺過程來說， 毛刺刀幾乎不受力或受力較小， 對刀桿的剛性要求不高。

2.3.3 其他刀片去除毛刺的方法

除了上述去毛刺的方法外， 例如在一些接箍車絲設備中， 還采用鏜孔刀桿在螺紋加工后重新進行鏜孔精車的步驟 （如圖6 所示）， 相當于采用鏜孔刀再次對螺紋起始倒角進行車削， 從而達到去除毛刺的效果， 但是作為接箍加工過程中吃刀量最大的刀具， 其刃口易磨損， 在加工過程中易造成毛刺內翻或去除毛刺不徹底。

圖6 鏜孔刀去除毛刺示意圖

2.4 其他去除毛刺的方法

（1） 化學藥水去除法： 是采用化學藥水去毛刺的技術， 一般采用浸泡工藝， 該方法在管加工行業內暫時無應用， 在其他行業內應用較廣泛。

（2） 噴砂去毛刺： 在PSL-2 產品生產過程中， 一般要求進行噴砂處理， 噴砂后可有效去除毛刺， 且對產品質量有一定的提升， 但目前噴砂效率比較低， 且產品后期內螺紋清理比較麻煩，需要在磷化前多增加一道清洗工序。

3 結束語

目前接箍車絲機完成接箍加工后， 接箍首扣毛刺的清除變成了制約生產效率的一個瓶頸， 對接箍生產質量造成了一定的影響。 目前人工打磨去除毛刺的方法不但造成了不必要的人工浪費，且不利于推進各生產廠家的精益管理， 不利于實現降本增效。 本研究總結了多種毛刺去除的方法， 為各生產廠家提供了可借鑒的思路。 機械去除毛刺的方法目前逐漸在套管接箍加工企業內推廣應用， 并已形成了比較成熟的工藝， 可確保產品質量穩定。