泥漿泵空心曲軸的加工方法

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序言泥漿泵是一種往復(fù)式柱塞泵，它通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)，把電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為十字頭及活塞的往復(fù)直線運(yùn)動，把低壓的泥漿壓縮成高壓泥漿，是石油鉆井作業(yè)最重要的工藝設(shè)備之一。泥漿泵分為液力端和動力端兩部分，動力端用來傳遞動力和轉(zhuǎn)換運(yùn)動方式及速度，為液力端提供動力，液力端用來將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w內(nèi)能，以輸送泥漿。泥漿泵動力端主要是指曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，其中空心曲軸是整個(gè)曲柄連桿的核心部件，其加工精度要求高，3處偏心部分的加工難度尤其大。由于我單位沒有大型數(shù)控車床，也沒有大型的數(shù)控加工中心，因此根據(jù)實(shí)際情況和多年的車工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一套加工空心曲軸的方法。利用現(xiàn)有設(shè)備，優(yōu)化工藝，適當(dāng)調(diào)整加工工序，用臥室車床、刀桿和刀具完成特殊工件的加工。2

空心曲軸的加工泥漿泵空心曲軸在加工時(shí)，工序?yàn)椋簞澗€→銑兩端面定總長→鏜兩端工藝孔→鑲堵頭打中心孔→精車空心曲軸各部→鉆各孔。此工件的加工難點(diǎn)在3處偏心部分（圖樣編號為1#，2#，3#）?？招那S形狀比較復(fù)雜（見圖1），兩端φ300mm部分和最大外圓φ1270mm部分為空心曲軸的回轉(zhuǎn)中心（見圖1a），3處偏心部分是以該回轉(zhuǎn)中心為中心，在圓周方向呈120°夾角均勻分布（見圖1b）。a）空心曲軸b）3處偏心部分圖1

空心曲軸結(jié)構(gòu)

下面介紹空心曲軸的加工工序。1）由鉗工檢查毛坯，以兩端外圓φ300mm及最大的外圓φ1270mm為基準(zhǔn)，合理分配三處偏心部分（1#，2#，3#）的加工余量，并劃兩端φ150mm內(nèi)孔孔線。2）在鏜床TX6513上對頭鏜刀，嚴(yán)格按線找正，鏜兩端φ150mm內(nèi)孔，銑完后總長為1720.9mm。3）用C630車床配車兩端堵頭，用C680車床頂針打中心孔。車工在空心曲軸兩端鑲堵頭，電焊工配合點(diǎn)焊防松。4）在C680臥室車床上，按圖樣尺寸及公差，精車兩端外圓φ300mm處和最大外圓φ1270mm處，并精車相關(guān)錐面部分。

空心曲軸加工到此，遇到了難題，也就是空心曲軸1#、2#和3#偏心部分的加工。由于空心曲軸形狀不規(guī)則，回轉(zhuǎn)中心不固定，機(jī)床難以準(zhǔn)確的確定偏心量，且偏心部分尺寸大，難以裝夾固定，所以采用C5231普通立式車床加工難度大。于是筆者根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，與技術(shù)人員一起設(shè)計(jì)了一套空心曲軸工裝（見圖2），很好地解決了這一難題。按圖2a焊制一罐狀工裝體，上、下底板用厚50mm、φ2080mm的鋼板，圓周均布8×1180mm×205mm×40mm加強(qiáng)筋板（見圖2b），上、下平面及外圓的平行度控制在≤0.05mm，同軸度控制在≤φ0.03mm。

a）工裝體b）加強(qiáng)筋板圖2

空心曲軸工裝5）在C680機(jī)床上，按空心曲軸的3#偏心部分的最大偏心圓，即最大外圓φ1270mm處按φ1193.8mm劃3×φ30mm銷孔孔線和12×φ40mm孔線，其中3×φ30mm孔線呈120°均布。6）加工空心曲軸工裝，由C5231車床精車空心曲軸工裝上、下平面，然后由TK6926數(shù)控鏜銑床精鏜152.4mm偏心孔φ1117.6mm和3×φ30mm銷孔，用于加工空心曲軸3處偏心部分。按圖樣尺寸劃12×M36孔線，用Z3080鉆床鉆攻12×M36螺紋孔，用以固定空心曲軸。用Z3080鉆床，通過普通工裝固定空心曲軸，鉆12×φ40mm孔。7）將空心曲軸與工裝裝配一體（見圖3），由C5231普通立式車床，按空心曲軸工裝外圓找正裝夾，加工3#偏心部分。將空心曲軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，翻轉(zhuǎn)后再次裝夾，加工1#偏心部分。將空心曲軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，再次裝夾，加工2#偏心部分。

至此空心曲軸的車工工序完成。

圖3

空心曲軸與工裝3

空心曲軸加工用刀桿、刀具空心曲軸2#偏心部分位于中間位置，由于在加工過程中受1#偏心部分偏心回轉(zhuǎn)的影響，所以普通車工刀具不能達(dá)到要求。并且空心曲軸偏心回轉(zhuǎn)直徑大，刀具探出長，刀桿的伸長量達(dá)到500mm，導(dǎo)致刀具剛性差，產(chǎn)生振動。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，制作了一只加強(qiáng)刀桿，刀桿材質(zhì)選用40Cr合金鋼，使刀桿具有很好的剛性和耐沖擊性能，有效防止加工時(shí)刀具振動。此外，刀桿的前面和側(cè)面都要銑出壓刀槽，刀桿上方鉆出壓刀螺紋孔，以便在精車時(shí)前面和側(cè)面都能裝刀。精車內(nèi)孔球面時(shí)，車刀的裝夾對工件的表面質(zhì)量有很大的影響。車刀過高，吃刀量到一定深度時(shí)車刀的后刀面頂住工件，增大了摩擦力，造成啃刀現(xiàn)象。車刀過低則切屑不易折斷，不易排出。將加強(qiáng)刀桿（見圖4）裝夾到機(jī)床上，如圖5所示，刀桿上裝夾普通刀具（見圖6）即可，刀具上要有排屑槽以便于排屑并保護(hù)刀具。其中，1為尖刀，主要用于工件毛坯開槽；2、3為左、右偏刀，強(qiáng)度高，耐沖擊，主要用于毛坯的粗加工。尤其是在尖刀開槽后，用于工件槽部的切削；4、5為左、右開槽偏刀，刀頭尾部開槽，可以更好的斷屑，主要用于工件的精加工，提高表面質(zhì)量；6、7分別為圓弧刀、小圓弧刀，主要用于切削工件在臺階過渡的圓弧。

圖4

加強(qiáng)刀桿

圖5

安裝加工刀桿1—空心曲軸

2—C5231車床立柱

3—加強(qiáng)刀桿

圖6

刀具4

注意事項(xiàng)1）工件要夾緊，以防在車削時(shí)打滑，工件飛出傷人或扎刀。2）在車削時(shí)使用適當(dāng)?shù)那邢饕海ㄈ缑河停軠p少受熱變形，使加工表面更好地達(dá)到技術(shù)要求。5

結(jié)束語通過