盲孔螺纹车削工艺_黄慧.pdf
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1、2023年 第2期 冷加工42工艺方案Technique Solution盲孔螺纹车削工艺黄慧,黎敏长庆油田分公司机械制造总厂陕西西安710201摘要:基于盲孔螺纹加工过程中排屑性能差,刀具寿命低、频繁停机换刀的问题,进行工艺研究。提出改进式反向侧向进给螺纹车削方案,通过选择合适的螺纹刀具和工艺方法,改善切削用量,提高了螺纹切削稳 定性。关键词:缓冲定位器;打捞头;3Cr13不锈钢;盲孔螺纹;车削1 序言应用柱塞气举排水采气装置是低产低效、致密气藏最经济有效的排水采气工艺,也是长庆油田现行的排水采气主要措施之一,平均提高单井产气量32.2%。缓冲定位器是柱塞气举排水采气装置的重要组成部分,主要
2、工作原理:当柱塞下行撞击缓冲定位器时,一方面,缓冲定位器受冲击作用开始下行,通过压缩缓冲弹簧将柱塞动能转换为弹簧势能,大幅降低瞬时撞击冲击载荷,从而缓解自身及柱塞的冲击动能,有效保护柱塞和缓冲定位器的完好性1;另一方面,通过卡定在油管与油管接箍之间的凹槽中,实现柱塞下落的定位功能。图1所示打捞头为缓冲定位器顶部零件,材料为3Cr13不锈钢,经调质处理后硬度为250280HBW。此零件是柱塞落地时直接接触、撞击的零件,也是后期打捞缓冲定位器的关键零件。打捞头盲孔螺纹M222-6H与芯杆联接,用于压缩缓冲弹簧,要求表面粗糙度值Ra3.2m,该螺纹质量可靠性是影响缓冲定位器功能完整性和强度的重要因素
3、。本文以缓冲定位器打捞头(以下简称“打捞头”)M222-6H盲孔螺纹为研究对象,针对该螺纹在实际加工过程中出现的问题开展研究,并结合笔者积累的工作经验提出相应的解决对策,供同行参考。图1打捞头2023年 第2期 冷加工43工艺方案Technique Solution2 存在的问题打捞头批量生产过程中,由于M222-6H盲孔螺纹属于细牙螺距螺纹,所以采用车削的方法是经济、高效的。然而,受限于盲孔螺纹结构和材料切削性能2,该螺纹在实际车削时存在以下问题。1)排屑性能差。与加工外螺纹、通孔螺纹相比,该盲孔螺纹加工时因内部空间狭小,切屑形成后容易在孔内滞留3,4,滞留在孔中的残余切屑会刮伤、拉伤已加工
4、表面,影响螺纹的加工质量。使用切屑清除钩钩出内孔中的切屑存在安全隐患,使用普通高压气枪吹扫切屑的效果也不理想。2)材料强度高,切削温度高,导致刀具寿命低,频繁停机换刀。这是由于:3Cr13材料加工硬化严重,导致剪切滑移区金属材料的切应力增加,使得切削加工后的表面硬度比未加工表面硬度高 1.42.2倍5,加之3Cr13材料中含有高硬度的碳化物微粒(如Cr3C2、SiC),因此刀具容易剧烈磨损,这一点从实际加工过程中可以得到印证。3Cr13材料导热性差、切削热量大,造成切削温度高。采用径向进给方式的螺纹车削方法,切屑控制难,振动倾向大,产生的V形切屑作用于切削刃的弯曲压力大,刀尖圆弧负荷大。3 打
5、捞头加工工艺路线打捞头加工工艺路线如下。(1)下料锯床下45mm91mm/3Cr13圆 钢料。(2)热处理调质处理后的硬度为250280HBW。(3)粗车自定心卡盘夹持,平端面,钻中 心孔。(4)半精车/精车一夹一顶,车外径各部至图样尺寸。(5)半精车/精车自定心卡盘夹持,车端面,保证总长;钻螺纹底孔;加工螺纹。(6)钳分度头自定心卡盘夹持,钻4mm通孔;钻2个6.5mm6.75mm侧孔。4 盲孔螺纹加工4.1 刀具选择车削刀具宜选用螺距为2mm的公制60全牙型螺纹车刀。一方面能确保螺距、牙顶、牙底和牙高精确、一致,螺纹强度高,加工效率高;另一方面可有效避免毛刺的形成,省去后续的去毛刺工序,生
6、产效率高。螺纹刀片选用基于物理气相沉积(PVD)工艺的TiN涂层WC硬质合金材料,相比于YT、YG和YW材料,TiN涂层表面硬度高,耐磨性、耐热性、抗粘附性和耐用性好。镗杆选用整体WC硬质合金材料,保证同时兼顾足够的刚性、强度和容屑空间。4.2工艺方法为降低切削抗力、降低切削温度和改善排屑性能,螺纹车削采用改进式反向侧向进给方法。两刀之间均具有一个轴向进给,轴向进给方向朝外,轴向进给角一般取15,这样可控制切屑,使之流向孔外,避免切屑在盲孔内堆积。具体方法:分7次进刀进行车削,背吃刀量ap依次为0.18mm、0.17mm、0.16mm、0.15mm、0.14mm、0.12mm和0.08mm,两
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