抽油機軸承座精加工及改進設計建議

司長虹 王 奇 李鳳玉

（華油一機（河北）鉆井裝備有限公司，河北滄州 062658）

異型游梁式抽油機是華油一機廠近幾年研制開發的采油設備，它的研制成功，為石油的開發，特別是在節能降耗方面取得顯著成效，因此獲得了國家級科技進步二等獎。

華油一機（河北）鉆井裝備有限公司擔負了大部分加工工件的生產任務。中央軸承座是其中主要加工工件之一，此件為HT250鑄造而成，孔與其他加工部位的位置精度均要求較高，加工難度大。

下面就14型抽油機中央軸承座，從開始試生產到產品定型加工過程中出現的加工和工藝到等方面的問題做以下幾個方面的簡單論述。

為了后面能更好地說明出現問題的工序和加工部位，首先簡單說明其加工工藝路線即:鑄造→回火處理→鉗工劃線→銑底平面→鉗工劃線→車床粗加工孔→鏜床精加工孔→鉗工劃線→鉆床鉆孔→鉗工攻螺紋→鉗工去毛刺。

1 工件的定位裝夾

工件在機床上進行加工時，必須在進行切削加工前使工件在機床上或夾具中占有一個確定的位置，即實現工件的定位。在工件的定位過程中，要考慮的問題是用作定位基準的表面要與工件的加工精度相適應，即定位基準的表面要有相應的精度要求（圖1）。

由圖可看出兩端孔的尺寸精度以及同軸度要求較高，因此此工件的定位表面對其加工精度的影響很大，也就是說前面工藝路線所安排的第4道工序“銑底平面”如達不到圖紙所要求的平面度0．05 mm，那么在鏜床上加工孔時就不能保證加工精度。此問題在加工中已出現，其現象是底面不平，造成工件定位表面與工作臺面不能很好接觸，工件夾緊后產生變形，在切削過程中產生振動甚至無法進行加工。原設計要求銑底平面要達到圖紙要求的加工精度。而銑床的加工范圍有限，在加工軸承座這樣大的平面時，中間有接刀，在接刀處有凸臺出現，不能保證加工精度。為保證工件的加工質量，需改變加工工藝。即在銑床銑平面后，再用鏜床將底平面加工成一個無接刀的完整平面，經檢查完全達到圖紙要求的加工精度。解決了軸承座在定位裝夾過程中影響加工質量的一個主要因素。

2 工件結構的合理性影響加工質量

2．1 工件加工后產生圓度誤差

中央軸承座是內徑尺寸大、精度要求高的典型孔加工工件。其結構特征直接影響工件的剛度，是總成加工后孔變形的主要原因。開始試制時軸承座的形狀尺寸如圖2所示。

由圖看出:圖2與圖1中的形狀有所不同，圖1中，在毛坯外圓的兩側分別有兩條加強筋。在鏜削加工過程中發現，沒有加強筋的工件，在切削熱和夾緊力的作用下變形很大。特別明顯的:工件在機床加工后不松開夾緊螺栓時，測量結果為合格;但松開夾緊螺栓后，再測量內徑尺寸發現已經變為橢圓孔，一個方向測量尺寸為φ320+0.12 mm，轉過90°方向測量結果卻變成了φ320－0.06 mm。大大超出了圖紙要求的尺寸精度。分析其原因是:在加工過程中刀具與工件產生強烈的摩擦，隨之又產生大量的熱，熱量被工件吸收了一大部分，工件在熱的作用下產生變形;另外，在切削過程中刀具切去了毛坯的加工余量，也就破壞了原來的應力組織，使內部的應力重新分配。這樣無加強筋的軸承座在加工后，在熱和力的作用下，使上下兩部分縮脹不均，造成加工后的孔出現圓度誤差。找到這一影響質量的因素后，筆者決定改變原來的鑄件結構，把軸承座外兩側分別鑄上兩條加強筋（圖1）。改型后的工件在加工過程中，孔的尺寸經過測量沒有明顯的圓度變化，達到圖紙要求。這說明，結構上的合理性是保證和提高產品質量的重要環節。

2．2 工件加工后產生圓柱度誤差

在鏜床加工圓柱面時，其圓柱度主要決定于刀具回轉軸線的穩定性，工件移動軌跡的直線度以及刀具回轉軸線與工件移動軌跡的平行度。在鏜床上加工中央軸承座時刀尖在加工過程中產生磨損，造成工件在移動過程中的母線不是直線，而是斜線，從而使內孔產生錐度。通過測量其前端孔為φ320+0.01 mm，而后端孔卻為φ320－0.21 mm。為了解決這一難題，考慮其內孔的結構，如圖2所示，當加工時刀具從孔的一端切削加工到另一端，刀尖不斷與工件摩擦，孔的直徑大，相應的切削速度高，刀尖磨損加劇，逐漸磨損的刀具使加工后的孔母線不是與機床主軸回轉軸線相平行的直線，造成孔的圓柱度誤差，影響了加工質量。從結構方面講在300 mm長的孔中，只有兩段各112.5 mm是與軸承配合的。中間75 mm是軸承定位隔圈，這樣看來精加工中間75 mm長的位置是做了一部分無用功，且影響了加工質量。針對此問題，決定改變中央軸承座的內孔結構。

改變后的結構形狀如圖1，此時不能將兩端孔一次加工而成。它是以事先加工好的底平面和車床加工過的一個端面為基準，借助彎板定位，加工一端孔和端面至圖紙要求，然后調頭使加工好的端面與事先調整好的彎板相接觸，再用百分表將加工好的一端孔找到與主軸回轉中心重合，然后即可對另一端孔進行加工至圖紙要求，并保證總長300±0.105 mm。而中間的φ290 mm孔不做配合用，所以由車床加工而成。這樣加工改型后的工件，刀具雖有磨損，但加工長度短，所以能順利地保證其加工精度。

3 刀具是提高功效保證質量的重要因素

在鏜床上加工工件時，刀具做旋轉運動，在這過程中不能通過徑向移動刀具來調整吃刀深度。孔的大小是在試加工后，用工具多次敲打刀頭控制吃刀深度，才能使加工的孔達到尺寸要求，給加工造成很大困難。為了解決這一難題，筆者設計并制作了可調節刀具夾具體，它是由滑體和安裝刀具的導向裝置組成（如圖3），導向裝置是通過滑體后端的調節裝置借助百分表對刀具進行前后調整，達到準確進刀的目的。在此刀具夾具體的使用過程中，減少了調整刀具和測量工件的時間，與敲打刀頭進刀相比，大大提高了進刀的準確程度，有效地保證了加工質量，提高了工作效率，減輕了勞動輕度。僅加工軸承座一項，每年可增創效益5萬元。并且，可以利用它對各種尺寸較大的孔進行高效加工，保證其加工精度。

4 結語

通過解決所遇到的問題及工件結構的改進設計，使軸承座的加工質量非常容易地滿足了圖紙要求，并使生產效率有了大幅度的提高，縮短了生產周期，降低了生產成本。

［1］楊叔子．機械加工工藝手冊［M］．北京:機械工業出版社，2002．

［2］機械加工技術手冊編寫組．機械加工技術手冊［M］．北京:北京出版社，1989．

［3］孫本緒，熊萬武．機械加工余量手冊［M］．北京:國防工業出版社，1999．