鉆桿螺紋車修工藝研究

精品文檔-下載后可編輯鉆桿螺紋車修工藝研究結(jié)合鉆桿螺紋要求，對鉆桿螺紋加工設(shè)備、刀具，螺紋車修過程中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象，以及提高鉆桿螺紋車修質(zhì)量等工藝方法進(jìn)行了論述，為鉆桿螺紋車修提供了參考。

鉆井設(shè)備鉆桿螺紋車修工藝

鉆桿是石油鉆井中重復(fù)使用的專用管材，在鉆井中鉆桿需要連接在一起使用，鉆桿的連接是靠旋轉(zhuǎn)臺肩式鉆桿螺紋實現(xiàn)的。在使用后，對其管體、螺紋等部位進(jìn)行清洗、檢測、探傷、檢驗等工序后，對于管體合格而螺紋損壞的鉆桿需要進(jìn)行重新車修，即螺紋車修工藝，為了使鉆桿車修后螺紋質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，要嚴(yán)格控制各道工序，包括設(shè)備的選擇及精度要求、刀具的選擇、螺紋檢驗等。

1鉆桿螺紋加工設(shè)備的選配

針對鉆桿螺紋修復(fù)是成批、單項加工和管螺紋的特點，在機(jī)床的選用方面主要綜合考慮加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠；工人勞動強(qiáng)度低；對螺紋加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好；工作環(huán)境優(yōu)良；經(jīng)濟(jì)等方面。經(jīng)過使用證明，一般選用沈陽第一機(jī)床廠生產(chǎn)的S1-245和S1-262車床作為主導(dǎo)加工機(jī)床。

2刀具

2.1刀具材料的基本要求

a.高硬度。車刀材料的硬度必須大于工件材料的硬度，常溫硬度一般要在HRC60以上。

b.高耐磨性。車刀的切削部分在切削過程中經(jīng)受著劇烈的摩擦，因此必須具有良好的耐磨性。一般情況下，刀具材料的硬度越高，耐磨性越高。

c.足夠的強(qiáng)度和韌性。為了承受切削時較大的切削力、沖擊力和震動，防止脆裂和崩刃，車刀材料必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性。

d.高紅硬性。紅硬性是指車刀在高溫下所能保持正常切削的性能。它是衡量車刀材料性能好壞的主要指標(biāo)。

2.2刀具參數(shù)的優(yōu)選

2.2.1前角的作用及選擇

a.前角的作用。前角是車刀最重要的一個角度。其大小影響刀具的銳利程度與強(qiáng)度。加大前角，可使刃口鋒利，減小切削變形和切削力，使切削輕快。但前角過大，楔角β0減小，降低了切削刃和刀頭的強(qiáng)度，使刀頭散熱條件變差，切削時刀頭容易崩刃。

b.前角的初步選擇。前角的大小應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料及加工性質(zhì)選擇。工件材料軟，車塑性材料，精加工時，可取較大的前角；工件材料硬，車脆性材料，粗加工時應(yīng)取較小的前角。

2.2.2后角的作用及選擇

a.后角的作用。后角可減少刀具后刀面與工件加工表面之間的摩擦以及刀具后面的磨損，它配合前角調(diào)整刀刃的銳利程度和強(qiáng)度。

b.后角的選擇。粗加工時，為了增加刀刃的強(qiáng)度，應(yīng)取較小的后角；精加工時，為了減少后刀面與工件的摩擦，保證加工質(zhì)量，應(yīng)取較大的后角。工件材料較硬時，為使刀刃有足夠的強(qiáng)度，后角應(yīng)取較小值；工件材料較軟，應(yīng)取較大值。

2.3刀具壽命

2.3.1刀具的磨損形式及過程

a.刀具的磨損形式。刀具的磨損有正常磨損和非正常磨損。其中刀具的正常磨損主要有以下三種：后刀面磨損；前刀面磨損；前、后刀面同時磨損。

b.刀具的磨損過程?？梢苑譃槿齻€階段：初期磨損階段，由于刃磨后的刀面微觀不平，切削刃處的受力集中，因此磨損較快；正常磨損階段，刀具表面上的高低不平及不耐磨的表層組織已經(jīng)被磨去，刀面上的壓力分布均勻而且壓強(qiáng)減小，磨損高度隨時間增長而均勻的增加，使用刀具時不應(yīng)超過這一階段范圍；急劇磨損階段，磨損量達(dá)到某一數(shù)值VBB以后，刀具變鈍，摩擦力增大，切削溫度急劇升高，刀具材料的切削性能急劇下降，導(dǎo)致刀具大幅度磨損或燒毀，應(yīng)盡量避免使刀具磨損進(jìn)入這一階段。

2.3.2提高刀具壽命的基本方法

影響刀具壽命的因素很多，主要有工件材料、刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量等幾個方面。在切削條件（即工件材料、刀具材料）已確定的情況下，合理選擇前角、后角、正確選擇切削用量，是提高刀具壽命的基本方法。

3螺紋車修過程中出現(xiàn)的物理現(xiàn)象

3.1積屑瘤

車修過程中，由于擠壓變形和強(qiáng)烈的摩擦，使切屑與前刀面之間產(chǎn)生很大的壓力和很高的溫度，當(dāng)溫度（約300度左右）和壓力條件適當(dāng)時，摩擦力大于切屑內(nèi)部的組合力，切屑底層的一部分金屬就“冷焊”在前刀面靠近刀刃處，形成“積屑瘤”。

3.1.1積屑瘤對車修的影響

保護(hù)刀具；增大實際前角；影響螺紋表面質(zhì)量和尺寸精度。

3.1.2切削速度對積屑瘤產(chǎn)生的影響

當(dāng)切削速度較低時，切屑流動較慢，切屑與前刀面接觸不緊密，形成點接觸，摩擦系數(shù)小，不會產(chǎn)生積屑瘤。中等切削速度時，當(dāng)切削溫度達(dá)到300度左右，切屑底層金屬塑性增加，切屑與前刀面接觸面增大，摩擦系數(shù)增大，最易產(chǎn)生切屑瘤。當(dāng)切削速度很快時，切削溫度很高，切屑底層金屬變軟，摩擦系數(shù)明顯下降，積屑瘤也不會產(chǎn)生。

3.2加工硬化

3.2.1加工硬化的形成

在車修過程中，刀刃不可能是絕對鋒利的，總有刃口圓弧存在，車修時，螺紋表面總有一層痕薄的金屬不易車掉，而被刃口圓弧擠向以車修螺紋表面，使螺紋表層金屬發(fā)生劇烈的彈性變形和塑性變形。一方面，已經(jīng)車修的表面產(chǎn)生彈性復(fù)原；另一方面，這一部分金屬與車刀后面發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，經(jīng)過擠壓變形后使已車修螺紋表面硬度提高，這就是加工硬化現(xiàn)象。

3.2.2加工硬化對螺紋車修的影響

在螺紋車修過程中，加工硬化會使下道車修工序難以進(jìn)行，刀具磨損加快。因此，應(yīng)盡量減少加工硬化的程度。在實際車修過程中，車刀刀刃鋒利，可使已加工表面的變形減少。因此車修時，應(yīng)盡量保持車刀刃口鋒利。

4提高鉆桿螺紋車修質(zhì)量的方法

4.1選擇合適的車修速度。在鉆桿螺紋車修過程中，選擇合適的車修速度，可以抑制積屑瘤的產(chǎn)生，從而保證車修質(zhì)量。

4.2及時更換刀具。車刀磨損后，會增加切削力和切削變形，使車修過程不穩(wěn)，從而影響螺紋車修質(zhì)量。如果刀具嚴(yán)重磨損，磨鈍的刀刃還會在車修螺紋表面上擠壓出亮斑或亮點，使螺紋表面粗糙度增大，這時應(yīng)急時更換成型刀具。

4.3減小震動。螺紋車修時產(chǎn)生震動會使螺紋表面出現(xiàn)周期性的橫向或縱向振紋。防止和消除振紋可從以下幾個方面著手：車床方面，調(diào)整車床主軸間隙，提高軸承精度；調(diào)整滑板鑲條，使之移動平穩(wěn)輕便；刀具方面，合理選擇成型刀具的幾何參數(shù)，保持刀