新型可拆卸式端面刀頭的優化設計

趙 斌，王寶寶

1.寶雞職業技術學院機電信息學院，陜西 寶雞 721100

2.寶雞石油鋼管有限責任公司，陜西 寶雞 721100

隨著油管產量的增加，油管各刀具的消耗也在增加，特別是油管端面刀頭，損壞率非常高，為了進一步降低油管端面刀頭費用，急需對倒角端面刀頭進行改造[1]。管體車絲機刀頭是螺紋加工的重要工裝件，如果刀頭損壞，而未被及時發現，就會造成試樣被劃傷，也會導致刀頭無法使用，必須返廠維修，費用支出較大。在這種情況下，解決螺紋加工過程中刀頭易損壞的問題被提出。為了解決這一問題，經技術人員與維修人員仔細研究，結合現場經驗和圖紙測繪，最終確定將管體車絲機刀頭改造成一個可拆卸式的結構。改造后的管體車絲機刀頭裝置，徹底解決了螺紋加工過程中刀頭易損壞的問題，即使出現問題，操作人員也可及時更換，無須返廠維修，極大地減少了因刀頭無法使用造成的返廠維修所產生的費用，將企業降本增效、精益生產的目標落到實處。

1 現有刀頭裝置存在的問題

常規的用于螺紋加工的數控車床，所用的端面刀頭與其內倒角處是一個不能拆卸的整體[2]。在加工過程中如果出現打刀的情況未被及時發現，輕者劃傷管胚，在數控車床加工油管時，突然發生打刀，刀臺裝置將帶動刀頭繼續沿原來路徑運動；嚴重者將導致整個刀頭報廢，不僅會給加工的零件帶來損傷，還給生產企業帶來重大損失。

2 新型可拆卸端面刀頭裝置

由于普通的刀頭和刀臺是一體的，如果刀頭打了就會造成很大的損失。因此考慮將刀塊和端面刀制成可拆卸的[3]，刀塊與端面刀頭之間用螺柱連接。通過研究，重新設計了油管倒角端面刀頭的結構，使刀座面變為可拆卸的安裝面，這樣一來，即使倒角端面刀的刀座面遭到磨損破壞，也不用更換整個刀頭，直接對刀座面進行更換即可使刀頭重新使用[4]。用CAD繪制改裝后的端面刀臺的圖像主視圖如圖1所示，俯視圖如圖2所示，左視圖如圖3所示。

圖1 端面刀臺主視圖

圖2 端面刀臺俯視圖

圖3 端面刀臺左視圖

3 建立新型端面刀頭的數字化樣機

數字化樣機是對設計的產品建造三維模型，并且進行仿真分析，然后根據方針的結果，再對數字化樣機進行建模仿真，如此循環的仿真修改，最終得到最優的設計[5]。這樣的設計避免了反復制造的麻煩，從而縮短了研發產品的周期，降低了成本，提高了研發的效率。端面刀頭三維模型如圖4所示。

圖4 端面刀頭三維模型

分別用改裝前和改裝后的刀具加工J55、N80和P110個鋼級的試樣，得出刀具的使用壽命和加工精度[6]如表1所示。

由表1可知，對比改裝前的刀頭，新型的端面刀頭加工試樣的成材率、光潔度、刀具壽命（可加工件數）和螺紋加工的效率都有不同程度的提高。

表1 J55、N80和P110試樣加工結果數據表

4 結束語

經過改裝后的刀頭，在實際的切削中，經統計從年消耗72件降低到7件。油管倒角端面刀頭費用為7948元/件，倒角端面刀座費用為1000元/件，每月平均使用6件，可為分廠年節省50.0256萬元，且改造后的油管端面刀頭加工參數符合API[7]5B及5CT標準要求。改裝后的刀頭加工試樣的成材率、光潔度、刀具壽命和螺紋加工的效率都有不同程度的提高。