较大直径内螺纹孔的加工方法探讨

1 引 言

石油矿场泥浆泵上有许多较大内螺纹孔，其中仅关键零件机架上就有四组主轴承螺栓孔，这些较大内螺纹孔在加工后出现中径超差、烂牙、螺纹表面粗糙、有波纹等质量问题，严重影响着产品质量。因此必须寻求一种新型刀具解决以上难题，以提高产品质量。

2 现行加工方法中存在的问题

（1）中径超差。根据攻丝的原理，如果丝锥中径合格，可平稳地攻出螺纹，丝锥退出时不划伤螺纹，那么切出的螺纹必然合格［1］。但由于现在丝锥柄部与刃部不同心，加上丝锥和夹头的径向跳动，造成丝锥过切，致使中径超差。另外，丝锥开始切削时，轴向力无法控制，也会造成过切和中径超差。（2）孔口大，孔底小，形成喇叭口。形成原因是因为丝锥夹头的问题，攻丝时丝锥柄部摆动，丝锥头部进行切削时，丝锥后面的的校准部分在攻进的过程中一直参与切削，这样便形成了喇叭口。（3）丝锥崩刃，丝锥切削后角较大。丝锥退出时，铁屑会夹在丝锥后刀面与螺纹表面之间，一方面会划伤螺纹表面，另一方面也会造成丝锥崩刃。（4）烂牙，螺纹表面粗糙，有波纹。由于目前使用的丝锥刃部表面粗糙，故切出的螺纹表面质量较差，另外，由于丝锥的几何角度问题，切削力较大，工件振动产生波纹。烂牙主要是在丝锥退出时所致；攻丝时轴向力过大也是烂牙的因素之一。

3 新的加工方案

根据目前国内外大型箱体零件上大直径螺孔的加工经验，结合现行的设备情况，采用旋风铣削的方法加工螺纹已不可能，且铣削效率低［2］，只有采用丝锥攻丝的办法来加工。

经过调研，我们发现使用德国埃莫克公司生产的Robust 2X 型内容屑丝锥和HF 系列高精度丝锥卡头加工大直径内螺纹具有很大的优势，正好满足了现场加工的需要。

Robust 2X 型内容屑丝锥的优点：

（1）该丝锥独特的结构可以一步攻丝成型，避免了多步攻丝中的过切及乱扣现象，且生产效率较高。（2）该丝锥顶部有一个空腔，切削齿有较大的左刃倾角，加工盲孔时，切屑被推向前方，容进顶端的空腔之中，因此，加工中不存在排屑及切屑积塞的问题，丝锥后面校准部分的全螺纹对切制的螺纹起到修光、挤压和校准的作用，故加工的螺纹精度较高。（3）埃莫克公司能根据加工材料规格型号、加工材料的热处理状态、加工方式等情况给用户选用最佳的丝锥材料和最佳的切削刀具角度。

4 现场的工艺验证

使用德国埃莫克公司生产的Robust 2X 型内容屑丝锥和HF 系列高精度丝锥卡头，对我厂出现质量问题最多的钻井泵机架主轴承螺孔（-8UN-3B）进行工艺试验和产品的试加工。试验螺孔为F-800 钻井泵主轴承螺孔，即-8UN-3B；试验毛坯为报废液缸试验材料：30CrMoRe，调质285-325HB；试验设备为W250G 镗床；切削速度为8-12r/min；采用进口专用润滑膏，在丝锥及螺纹底孔涂适量润滑膏；加工后用-8UN-3B 的合格螺纹规检验全部合格，而且表面无振动波纹。

5 结 语

从以上分析及试验可以看出，系列钻井泵主轴承螺栓孔加工中存在的问题主要是由丝锥和丝锥夹头本身的质量问题引起的，机床主轴的径向跳动可以忽略。另外，钻扩螺纹底孔时，钻头应勤刃磨，保证螺纹底孔的精度和表面质量，否则，加工出的螺纹表面质量会受影响，丝锥的寿命也会降低。所以我们决定利用国际上最先进的Robust 内容屑丝锥和HF 型攻丝夹头，在原镗床上加工螺栓孔的方案，目前这一技术已成功地在生产中应用，提高了螺孔加工质量，并将返修率从40%降至零，从而加快了生产进度，提高了生产效率，取得了良好的技术、经济效果。