立轴式钻机心管新型加工方法

■长沙探矿机械厂 （湖南 410100）

孔中捷 谭粮纲 李 忠 邹煜时

回转器是岩心钻机中的核心部件之一，而立轴式回转器因具有很多优点已被广泛采用。心管是回转器中带动立轴一起回转，从而将回转运动传递给主动钻杆的重要零件，其转矩的传递便是通过心管内六方与立轴的外六方来实现的，因此心管内六方的加工精度便直接影响到了钻机的整体质量。

1. 传统加工方法

如图1所示，此心管内六方分上、下两部分。

传统的心管内六方是利用插削、拉刀拉削或线切割机切割而成的，但是无论是插、拉还是线切割均耗费很高的成本，且效率不高。以我厂现有B516插床为例，其刀架行程340mm，对于长度小于300m m的心管，利用自定心卡盘将其垂直装夹在工作台上，插削而成，如图2所示。

图1 心管结构示意图

图2 心管插削示意图

采用此加工方法，在加工过程中，由于刀杆伸出过长，容易振刀，影响加工精度，加工出的内六方精度较低，尺寸超差大于0.1mm，且效率较低。而对于长度大于300m m的心管，由于受到刀架行程的制约，故两端内六方无法一次加工而成，只能先加工一端内六方，再将心管调头装夹，加工另外一端。由于两次装夹定位基准不同，必须通过校对心管两端面上的中心线来保证两端内六方的对称度，整个加工过程中，划线、装夹和对中心线均靠人工完成，故其对称度往往无法达到要求，有时甚至超差0.2～0.3mm。

因此我们变换了思维，尝试探讨一种新型加工方法，以提高生产效率、降低生产成本。但是，由于心管本身长度的制约，故无论使用哪种设备或刀具，都很难将两端内六方一次加工而成。若先加工一端内六方，再调头加工另一端，没有一个相同的定位基准，只能通过对中心线来保证的话，均无法满足心管内六方的精度要求。当两端内六方不对称或尺寸精度保证不了时，心管与立轴外六方的配合便会产生困难，如果为了保证其顺利装配，人为地将立轴与心管配合间隙增加，便又会造成心管与立轴的配合不严密，甚至可造成钻机钻进过程中钻进不稳定、摇摆，严重影响钻探质量。

2. 新型加工方法

上述铣削加工中的缺陷在本文中可通过一种新型可旋转夹具来解决。此专用夹具以心管中间一段外圆为基准，来加工两端内六方，从而保证了心管上、下两端内六方的对称度。

如图3所示，此夹具有一个固定在工作台上的底座1，底座上设一个可旋转的面板2，面板与底座通过轴承9可进行旋转。利用圆锥销12和面板中同一个圆周上互成180°的锥销孔，可保证面板在底座上旋转180°后的精确位置。同时底座上还有一周T形槽，可使T形螺栓10随面板在底座上旋转，利用圆锥销将面板位置确定后，拧紧螺母11，可将面板固定在底座上。

至此，只要通过固定在面板上并能随其旋转的夹紧装置3，将心管夹紧便可，如图4所示。

此夹紧装置上的压板3通过联接块2和销1可进行摆动，从而实现心管的夹紧或松开动作。当一端内六方加工完成后，无需将螺母5（见图4）松开，只需取出面板上的圆锥销12，调松螺母11（见图3），将面板旋转180°，再次用圆锥销定位，拧紧螺母11即可。这样便可保证心管在一次装夹过程中，完成两端内六方的加工，保证其对称度，提高产品的精度。

3. 加工实例

该新型可旋转夹具通过检测和调试后，现已投入使用如图5所示。

图4 夹紧装置

图5 现场加工实例

通过检验发现，使用该夹具加工而成的心管内六方两端对称度完全可以保证在0.02m m的范围之内，远远低于实际要求的0.07mm，与之前相比更是在精度上有了质的飞跃。

图5中所示心管为此系列钻机中心管总长度较长的一种，此工装同时还可以加工其他几种不同规格的心管内六方，只要其中间一段外圆的工艺尺寸相同，且长度不超出面板在底座上的旋转范围即可。该装置安装、操作均十分简便，不仅能提高产品加工精度、有效地控制产品质量，而且，由于省去了对中心线的麻烦，减轻了操作者的劳动强度，亦可大大提高产品的生产效率。

4. 结语

随着客户对产品质量要求的提高，工装夹具作为一个有效提高生产效率和产品质量的工具已被提上了各个行业内的流水线上。工装是在机加工中保证一批产品的质量能满足要求的关键设施之一，它能有效地避免生产过程中人为的忽视和差错,以及外界不可避免的干扰因素，做到操作简单规范化,在保障产品质量的前提下,有效地提高生产效率。

产品质量只有全面满足了用户的要求，质量保证才能具有足够的信任度。实践证明，严格把好质量关，为企业赢得信誉，才能争得市场。

[1] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2007.

[2] 夏祖印，张能武. 机械加工实用手册[M]. 合肥：安徽科学技术出版社，2008.