立軸式鉆機(jī)心管新型加工方法

■長(zhǎng)沙探礦機(jī)械廠 （湖南 410100）

孔中捷 譚糧綱 李 忠 鄒煜時(shí)

回轉(zhuǎn)器是巖心鉆機(jī)中的核心部件之一，而立軸式回轉(zhuǎn)器因具有很多優(yōu)點(diǎn)已被廣泛采用。心管是回轉(zhuǎn)器中帶動(dòng)立軸一起回轉(zhuǎn)，從而將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主動(dòng)鉆桿的重要零件，其轉(zhuǎn)矩的傳遞便是通過(guò)心管內(nèi)六方與立軸的外六方來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此心管內(nèi)六方的加工精度便直接影響到了鉆機(jī)的整體質(zhì)量。

1. 傳統(tǒng)加工方法

如圖1所示，此心管內(nèi)六方分上、下兩部分。

傳統(tǒng)的心管內(nèi)六方是利用插削、拉刀拉削或線切割機(jī)切割而成的，但是無(wú)論是插、拉還是線切割均耗費(fèi)很高的成本，且效率不高。以我廠現(xiàn)有B516插床為例，其刀架行程340mm，對(duì)于長(zhǎng)度小于300m m的心管，利用自定心卡盤(pán)將其垂直裝夾在工作臺(tái)上，插削而成，如圖2所示。

圖1 心管結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 心管插削示意圖

采用此加工方法，在加工過(guò)程中，由于刀桿伸出過(guò)長(zhǎng)，容易振刀，影響加工精度，加工出的內(nèi)六方精度較低，尺寸超差大于0.1mm，且效率較低。而對(duì)于長(zhǎng)度大于300m m的心管，由于受到刀架行程的制約，故兩端內(nèi)六方無(wú)法一次加工而成，只能先加工一端內(nèi)六方，再將心管調(diào)頭裝夾，加工另外一端。由于兩次裝夾定位基準(zhǔn)不同，必須通過(guò)校對(duì)心管兩端面上的中心線來(lái)保證兩端內(nèi)六方的對(duì)稱度，整個(gè)加工過(guò)程中，劃線、裝夾和對(duì)中心線均靠人工完成，故其對(duì)稱度往往無(wú)法達(dá)到要求，有時(shí)甚至超差0.2～0.3mm。

因此我們變換了思維，嘗試探討一種新型加工方法，以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。但是，由于心管本身長(zhǎng)度的制約，故無(wú)論使用哪種設(shè)備或刀具，都很難將兩端內(nèi)六方一次加工而成。若先加工一端內(nèi)六方，再調(diào)頭加工另一端，沒(méi)有一個(gè)相同的定位基準(zhǔn)，只能通過(guò)對(duì)中心線來(lái)保證的話，均無(wú)法滿足心管內(nèi)六方的精度要求。當(dāng)兩端內(nèi)六方不對(duì)稱或尺寸精度保證不了時(shí)，心管與立軸外六方的配合便會(huì)產(chǎn)生困難，如果為了保證其順利裝配，人為地將立軸與心管配合間隙增加，便又會(huì)造成心管與立軸的配合不嚴(yán)密，甚至可造成鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆進(jìn)不穩(wěn)定、搖擺，嚴(yán)重影響鉆探質(zhì)量。

2. 新型加工方法

上述銑削加工中的缺陷在本文中可通過(guò)一種新型可旋轉(zhuǎn)夾具來(lái)解決。此專用夾具以心管中間一段外圓為基準(zhǔn)，來(lái)加工兩端內(nèi)六方，從而保證了心管上、下兩端內(nèi)六方的對(duì)稱度。

如圖3所示，此夾具有一個(gè)固定在工作臺(tái)上的底座1，底座上設(shè)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的面板2，面板與底座通過(guò)軸承9可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。利用圓錐銷12和面板中同一個(gè)圓周上互成180°的錐銷孔，可保證面板在底座上旋轉(zhuǎn)180°后的精確位置。同時(shí)底座上還有一周T形槽，可使T形螺栓10隨面板在底座上旋轉(zhuǎn)，利用圓錐銷將面板位置確定后，擰緊螺母11，可將面板固定在底座上。

至此，只要通過(guò)固定在面板上并能隨其旋轉(zhuǎn)的夾緊裝置3，將心管夾緊便可，如圖4所示。

此夾緊裝置上的壓板3通過(guò)聯(lián)接塊2和銷1可進(jìn)行擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)心管的夾緊或松開(kāi)動(dòng)作。當(dāng)一端內(nèi)六方加工完成后，無(wú)需將螺母5（見(jiàn)圖4）松開(kāi)，只需取出面板上的圓錐銷12，調(diào)松螺母11（見(jiàn)圖3），將面板旋轉(zhuǎn)180°，再次用圓錐銷定位，擰緊螺母11即可。這樣便可保證心管在一次裝夾過(guò)程中，完成兩端內(nèi)六方的加工，保證其對(duì)稱度，提高產(chǎn)品的精度。

3. 加工實(shí)例

該新型可旋轉(zhuǎn)夾具通過(guò)檢測(cè)和調(diào)試后，現(xiàn)已投入使用如圖5所示。

圖4 夾緊裝置

圖5 現(xiàn)場(chǎng)加工實(shí)例

通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用該夾具加工而成的心管內(nèi)六方兩端對(duì)稱度完全可以保證在0.02m m的范圍之內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際要求的0.07mm，與之前相比更是在精度上有了質(zhì)的飛躍。

圖5中所示心管為此系列鉆機(jī)中心管總長(zhǎng)度較長(zhǎng)的一種，此工裝同時(shí)還可以加工其他幾種不同規(guī)格的心管內(nèi)六方，只要其中間一段外圓的工藝尺寸相同，且長(zhǎng)度不超出面板在底座上的旋轉(zhuǎn)范圍即可。該裝置安裝、操作均十分簡(jiǎn)便，不僅能提高產(chǎn)品加工精度、有效地控制產(chǎn)品質(zhì)量，而且，由于省去了對(duì)中心線的麻煩，減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，亦可大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

4. 結(jié)語(yǔ)

隨著客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，工裝夾具作為一個(gè)有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的工具已被提上了各個(gè)行業(yè)內(nèi)的流水線上。工裝是在機(jī)加工中保證一批產(chǎn)品的質(zhì)量能滿足要求的關(guān)鍵設(shè)施之一，它能有效地避免生產(chǎn)過(guò)程中人為的忽視和差錯(cuò),以及外界不可避免的干擾因素，做到操作簡(jiǎn)單規(guī)范化,在保障產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,有效地提高生產(chǎn)效率。

產(chǎn)品質(zhì)量只有全面滿足了用戶的要求，質(zhì)量保證才能具有足夠的信任度。實(shí)踐證明，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)，為企業(yè)贏得信譽(yù)，才能爭(zhēng)得市場(chǎng)。

[1] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2] 夏祖印，張能武. 機(jī)械加工實(shí)用手冊(cè)[M]. 合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2008.