如何提高石油鉆探機械加工精度

付敏清等

摘要：在石油鉆探機械加工中，機械加工的誤差是不可避免的，然而機械加工對精度有一定的要求，因此加工過程中必須嚴格控制誤差的范圍。只有通過誤差分析，分析出影響機械加工質量因素的變化規律，才能更好地采取減少加工誤差的措施，最終達到提高加工精度的目的。本次研究主要是分析出影響機械加工質量的因素，從而找出能夠提高機械加工精度的途徑。

關鍵詞：石油鉆探；機械；加工；提高精度

1.機械加工精度的定義及其相關參數

1.1機械加工的精度

石油鉆探機械加工精度主要是指零件在加工后表面的實際尺寸、形狀和位置的幾何參數能夠與圖紙要求的幾何參數達到的符合程度。理想的幾何參數是指平均尺寸，表面幾何形狀是絕對的圓柱、平面和直線等，表面之間的相互位置是絕對的平行、垂直和對稱等。而石油機械加工的加工誤差就是指實際幾何參數與圖紙要求的幾何參數之間的偏離數值。

1.2機械零件的幾何參數

石油鉆探機械表面層的幾何形狀主要包括：表面粗糙度、表面波度、表面加工紋理和傷痕。表面粗糙度（加工機械表面的微觀幾何形狀誤差）是指加工表面上較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特征，其程度高低的評定主要是依靠輪廓算術平均偏差 Ra，有時也可依靠輪廓微觀不平度的十點平均高度Rz；表面波度主要是由石油機械加工過程中的低頻振動引起的介于宏觀幾何形狀誤差和微觀幾何形狀誤差之間的誤差，是一種周期性幾何形狀誤差。要想消除表面波度在石油機械加工中引起的質量問題，就必須提高石油機械加工的工藝；表面加工紋理是在機械加工過程中由于加工方法以及其切削運動規律的不同而在機械表面生成不同形狀和方向的切削加工刀紋；機械的傷痕是指在零件表面偶爾出現且隨機分布的加工缺陷，如氣孔、裂痕、劃痕等。

2.影響機械加工精度的主要因素

在機械加工中任何環節的一個微小的變化都將影響到機械零件的質量，因此在整個機械加工的過程中存在著很多的因素能影響到機械加工的精度。經過對整個石油鉆探機械加工的過程進行細致詳細的分析研究可以發現以下幾個重要的影響因素：加工原理、計量器皿、測量過程中出現誤差、夾具引起形變、刀具等。

2.1機械加工原理

機械加工原理是指加工機械零件所用的理論依據，理論依據直接指導著加工的整個過程，理論依據的不同將會很容易引起機械零件加工時產生的形狀誤差。因此理論依據的選擇需要根據不同的加工需要進行選擇。

2.2機械加工中的計量器皿

機械加工中的計量器皿規格都是有著嚴格的規定，計量器皿的使用達不到合格就會對零件的加工精度產生很多影響，如在示值穩定性、回程和靈敏度等方面產生較大的缺陷。而且機械加工中的計量器皿的使用是造成零件加工精度降低最直接原因。

2.3機械加工測量過程中的誤差

石油鉆探機械加工過程中最難避免的誤差就是在測量過程中產生的誤差，存在有很大的主觀因素的影響。如在測量過程中由于測量者的因素（讀數能力、判斷能力、測量經驗等）引起的誤差。

2.4機械加工夾具引起的形變

在機械加工過程中夾具承載著重要的作用——定位和夾緊加工零件，在批量生產零件的過程中夾具被廣泛地應用。在機械加工過程中如果夾具的夾力產生一些變化將會對加工精度產生一定的影響。但往往此種因素產生的誤差相對是比較小的，可以忽略。

2.5刀具

在機械加工過程中刀具的刃口質量會對機械零件的微量切割造成一定的影響，在進行精密車削、磨削以及研磨等加工時，刀具的刃口質量都會影響到切去金屬層的最小厚度。

3提高機械加工精度的方法

3.1有效控制人為因素的誤差

3.1.1提高加工人員的熟練度

在機械加工過程中首先要根據工人對整個生產加工工序的熟練程度進行一個合理的分工，適合每個工人的崗位，要做到人盡其用。然后在根據生產的需要不斷調換工人的生產崗位，使工人能在日常的生產構成中不斷提高自己對生產加工工序的熟練度，同時積累工作中的經驗。這樣既能降低了加工誤差，保證了加工零件的質量，同時又能使新員工的壓力得到降低。

3.1.2加工人員的作息時間要嚴格管理

機械加工是一個非常精細的活，在工作過程中需要員工能夠全神貫注，精力集中在自己的工作中，這樣才能保證機械零件的質量。員工在工作過程中的精神狀態的好壞是引起誤差的重要因素。對加工人員的作息時間進行嚴格的管理，能夠確保工作人員的睡眠時間，從而使員工的精神狀態保持良好，減少加工過程中的誤差。

3.2機器設備方面的提高

在機械加工過程中機器設備是保證生產的基礎，同時設備的好壞將會引起很多方面的誤差。針對機器設備因素所引起的誤差可以采取以下的幾個措施：可以選用精度較高的軸承，同時適當提高箱體和主軸制造的精度；選擇刀具的材料要根據零件的特性，同時合理選用刀具的集合參數，適當選用冷卻液、切削液；提高機械設備的剛度；控制好環境溫度。這些措施的實施在很多程度上都能減小生產中的誤差。

3.3材料方面的提高

在機械加工過程中加工材料質量的選擇與控制也是非常必要，刀具和切削用具的選擇也要根據材料的熱力學性能等進行選擇。同時在材料的選擇中要嚴格控制避免厚度不均情況的出現。

3.4測量方面的提高

在機械加工過程中測量非常容易造成誤差，測量方法的正確使用能有效地減少誤差的產生，主要的方法有：減少原始誤差、補償原始誤差、避免環境因素對誤差造成的影響。在生產過程中尋找出發生誤差的原因，然后采取合理的措施消除或避免相應的誤差就屬于減少原始誤差。誤差補償法是通過人為制造新誤差來抵消原存在誤差的方法。在生產過程中保留各加工設備間的放置距離，避免互相干擾的情況發生，同時也要保證整個生產過程中的適宜環境。

4.小結

石油鉆探機械加工的精度會在很大程度上影響到機械工件加工的質量。因此要想保證加工零件的質量就必須不斷提高機械加工過程中各個環節的加工精度。分析出影響加工精度的因素，并在以后的生產加工過程中不斷采取合理的措施減少降低影響因素，從而保證石油鉆探機械的質量。

5.參考文獻

[1]杜彥明， 李勝. 如何提高機械加工精度[J]. 2011 重慶市鑄造年會論文集， 2011.

[2]魏佳. 如何提高機械加工精度[J]. 城市建設理論研究 （電子版）， 2012 （15）.

6.作者簡介

付敏清（1964-），女，黑龍江省牡丹江人，工程師，主要從事石油鉆井工具研究。