P-2200泥浆泵齿轮轴刨齿加工的工艺定位技术

邹斌 赵珑 刘云

【摘 要】文章介绍了人字齿轮轴的刨齿工序中，齿轮轴在Sykes/8A刨齿机加工中的定位解决方案的改进。原有工装条件下，齿轮轴刨齿加工后齿面跳动超差，原有定位工装不能有效固定工件，同时加工过程中会出现齿面挖刀，造成废品。针对问题创新设计自旋式千斤顶及分体拨盘装置，应用后有效的消除了齿面跳动及挖刀现象。

【关键词】人字齿轮轴;刨齿;自旋式千斤顶;分体拨盘装置;跳动度

一、技术背景：

公司为满足陆地及海洋9000米以上深井钻井工艺，开发设计P-2200泥浆泵，满足市场对52MPa高压泥浆泵的需求。其中107.37.20.01齿轮轴是P-2200泥浆泵产品的关键件，因受尺寸参数限制，刨齿工序只能在Sykes/8A刨齿机加工，该设备是公司合资时期引进的二手进口设备（1928出厂设备），是一种人字齿刨齿加工设备，在2009年时，公司工艺技术及设备部门对该设备进行了安装调试，并进行了试加工，后因无订单一直闲置。后期公司开发研制P-2200泥浆泵，再次试加工时发现刨齿后齿面跳动超差，原有定位工装不能有效固定工件，同时加工过程中会出现齿面挖刀，造成废品。

二、问题分析

针对工件跳动及挖刀现象分析，发现主要原因有两点：一是该设备主轴为筒型，原有工件定位方式采用圆周均匀分布的4个M20的螺杆固定（图1），螺杆顶端与工件外圆属点接触，对工件的夹紧力欠缺;二是螺杆支撑点在外端辅助链轮（快速找正用）上，正常刨齿工作时辅助链轮与主轴存在间隙晃动，带动原有拨盘干扰造成齿轮轴不能完全定位。

三、改进方案

本人根据废品原因从改进工件夹紧方式及受力点入手，创新设计采用4个自旋式的圆弧千斤顶（图2），千斤顶采用345B板材下料，螺栓、螺母选用35CrMo钢，调质硬度HB260～280;螺纹选用M30X1.5细牙螺距，同时设计了一套分体式的拨盘装置（图3），拨盘采用车间废料车制加工，在外端面上加焊3个轴向止动板，另加装分体式拨杆与拨柱，用来避免辅助链轮的径向干扰。

改进后该装置在使用时，自旋式的圆弧千斤顶的顶块中间孔与螺杆外径有1.5mm间隙，在螺母旋紧顶块时，能够使顶块不受偏移限制，利用间隙自动与工件外圆充分贴实。同时支撑作用点直接作用到主轴内腔，通过增加千斤頂支撑面积，使齿轮轴在定位时得到充分夹紧力，有效解决了支撑力的欠缺问题;拨盘的拨杆与辅助链轮的拨柱相互独立，有效避免了辅助链轮对工件定位拨盘的干扰。再次加工时，齿轮轴定位可靠、吃刀平稳，完工后经检验齿面圆跳动均<0.02mm完全符合图纸要求，齿面挖刀现象也随即消失，工艺员对所改进工装认定有效，并且备案。《圆弧千斤顶》于2018年4月通过实用新型专利授权，专利号ZL-2017-2-1403004.X。

四、结语

该工装经车序、铣序、钻序加工及局部焊接就能实现，制造简单、结构合理、制作成本低，操作便捷、可靠，使用后定位找正速度比原来提升10倍以上。

目前该设备已经加工完成近50件齿轮轴，在工件定位方面没有出过一件废品，公司使用该装置已形成常态化生产。

参考文献：

[1]刘一杰. P-2200压泥浆泵制造工艺设计与优化，《西安石油大学》，2014.

[2]甘永立.几何量公差与检测，上海科学技术出版社，2005.

（作者单位：兰州兰石石油装备工程股份有限公司）