改進螺紋機床降低螺紋加工廢品率

劉 聰，韓鐵利

（1.渤海裝備鉆井裝備公司科技質量中心，河北滄州 062658；2.渤海裝備巨龍鋼管公司，河北滄州 062658）

0 引言

鉆桿是鉆井設備的重要組成部分，它靠鉆桿內外螺紋相互旋合在一起，送入井底工作。整個鉆桿最薄弱的環節是鉆桿的螺紋部分，許多鉆桿失效均與接頭螺紋有關。接頭螺紋質量的好壞影響著接頭壽命，影響著鉆桿的密封性和使用效果。加工接頭螺紋是鉆桿生產的關鍵工序，要在半成品鉆桿接頭的螺紋區，按照圖紙要求車削螺紋及密封面，如圖1 所示。

圖1 接頭區域劃分

針對螺紋區廢品率和返工率高等問題，從多方面分析原因，查找出螺紋機床絲杠間隙大、定位不準、操作人員技能水平參差不齊等是導致接頭螺紋報廢、頻繁返工的原因，通過對螺紋加工設備進行改造，對人員進行技能培訓和考核，降低了接頭螺紋區廢品率和返工率，降低了成本。

1 原因分析

經統計，某段時間公司螺紋區廢品率平均為0.5%，返工率達到6%，并且返工合格率較低，為50%，嚴重影響生產進度。根據公司異常報告顯示，接頭螺紋報廢和返工的主要原因有亂扣、打刀、大鉗區短、機械手插入不良等。技術人員在螺紋崗位從人、機、料、法、環、測等方面進行檢查和分析，確定造成接頭螺紋廢品和返工率高的原因有以下5 點：

（1）崗位人員頻繁變動，操作技能有待提升。

（2）設備老化，螺紋機床絲杠間隙大、定位不準。

（3）熱處理后的接頭硬度高，螺紋加工時不容易車削，造成頻繁打刀。

（4）螺紋加工程序的進刀量設定太大，造成刀片崩壞。

（5）設備頻繁換型調試，產生廢品。

2 制定針對性措施

根據上述原因分析，逐條制定改進措施。

（1）針對崗位人員頻繁變動、操作技能有待提升的情況，制定措施：組織螺紋崗位進行培訓考核、技能比賽等。

（2）針對設備定位不準確，制定措施：尋找影響定位精度的因素，對設備進行改造，滿足機械手定位精度。

（3）公司內控標準規定，公接頭硬度300～335 HB，母接頭硬度290～321 HB。針對熱處理后的接頭硬度高，制定措施：對熱處理工藝參數進行適當控制，讓熱處理后的接頭硬度偏下限，方便螺紋車削。

（4）針對螺紋加工程序進刀量設定太大，制定措施：修改加工程序，減小刀片損壞。

（5）針對設備頻繁換型調試，制定措施：車間安排生產任務時，在滿足交貨期的前提下，盡量將相同規格產品安排在一起生產。

3 現場措施實施

3.1 組織崗位培訓

螺紋崗位是鉆桿生產技術含量最高的崗位之一，為了進一步提高員工的操作技能，保障員工在生產過程中各項操作技能扎實有效，公司每個季度抽出時間組織了現場操作和檢驗技術培訓。由公司和外聘螺紋專家進行授課，對數控車床的使用、接頭螺紋的緊密距、螺距、錐度、牙高、倒角圓、鏜孔、全螺紋長、大鉗區等十多項接頭尺寸測量方法進行集中培訓，組織技能比賽。

3.2 改造定位精度

螺紋崗位主要設備由平衡吊、接頭上下料輸送帶、機械手、液壓站、螺紋加工數控機床、電氣控制柜等構成，加工過程如圖2 所示。由于機械手定位不準確，抓取接頭送入卡盤時位置不對中，造成螺紋崗位產生大量的廢品和返工。技術人員對可能影響機械手定位精度的每個過程進行分析，存在以下3 方面問題：①機械手行走的X 軸、Z 軸方向距離出現偏差，有可能是受到外界的干擾信號，造成定位不準確；②設備本身絲杠間隙超差，造成機械手定位不準；③上料時運送接頭的傳輸帶運送超差，造成機械手夾持位置有偏差。

圖2 螺紋加工過程

技術人員在現場對螺紋設備進行了修理：①更換定位模塊，由原有的QD75P2 模塊變更為QD75D2 模塊，使輸出的正向脈沖變為正負雙向脈沖，提高抗干擾性，原理如圖3 所示；②更換X 軸、Z 軸的絲杠和配套軸承，調整機床鑲條，調試機床精度，補償機床各軸反向間隙；③機床小拖板軟帶磨損嚴重，重新貼敷軟帶并進行刮研。

圖3 輸出脈沖原理

3.3 控制表面硬度

接頭熱處理崗位按照作業文件規定，設定回火溫度基準值，見表1。在此基礎上進行微調，確保公接頭硬度接近下限300 HB，母接頭接近下限290 HB。

表1 各規格接頭回火溫度

3.4 修改螺紋加工程序

針對螺紋加工程序進刀量設定太大，修改端面加工程序，由原來的每刀4 mm 改為每刀2 mm，減小刀片損壞的概率。

3.5 合理安排生產任務

車間安排生產任務時，在滿足交貨期的前提下，盡量將相同規格產品安排在一起生產，減少了因為換型調試產生的廢品。同時，合理利用熱處理崗位產生的報廢接頭進行螺紋調試，減少廢品的產生。

4 實施效果驗證

所有方案實施后，統計當年8—11 月份的接頭螺紋崗位返工率和廢品率，驗證方案實施后的效果，見表2。其中，接頭螺紋加工廢品率降低至0.5%以下，有效降低了螺紋加工的廢品率，降低了車間生產成本。

表2 現場數據統計

5 結束語

鉆桿的螺紋加工是鉆桿接頭生產的必備工序，通過人員培訓、調整設備精度、改進生產工藝、改進螺紋加工程序、合理安排生產任務等工作，能夠有效降低螺紋加工的廢品率，提高產品的質量和生產效率。