管壁内孔槽加工工装

摘要：石油测井仪器壳体需要在内壁上加工盲孔和长槽，为此新设计制造了专用的铣刀工装，已满足加工质量和尺寸精度。

关键词：内盲孔;孔槽加工

引言

石油测井仪器筒体内盲孔和长槽加工精度要求高，难度大。一般加工盲孔时采用加工通孔后再焊接的方法，把通孔堵住使其变为盲孔。因测井仪器在井下要承受高温高压和腐蚀，采用焊接方式加工出的盲孔容易发生泄漏，导致整支仪器损坏。加工通槽通常采用电火花直接成型的方式进行加工，但是电火花在加工钛合金零件时电极损耗快，效率极低，从而增加了成本，此外，在其他材质零件的加工过程中，电极的长度、棱角及整体形状也会不停的损耗，造成被加工孔的形状发生较大变化，不合格率较高。

以下阐述了一种新型铣刀工装，可以明显减小切削过程中的振动频率，防止铣刀断裂，使筒体内盲孔和长槽的加工质量和加工效率大大提高。

1.新设计铣刀工装

盲孔加工相对于通孔加工的难点在于孔的形状和深度不容易掌握，以φ11盲孔和φ11长圆槽为例，结构如下图：

为解决此类工件加工难度大，加工精度低的问题，进行设计制造了新型铣刀工装，结构如下图：

1 外壳 2 主轴 3 固定座 4 小齿轮 5 大齿轮 6 轴承 7 压盖 8 螺钉 9 铣刀

2. 新设计工装工作原理

该工装可以与卧铣床配套使用，将2号件主轴与卧铣床主轴相连，3号件与卧铣床铣头连接，把工装固定到铣床上。当铣床主轴旋转的同时，带动2号件旋转，通过4、5号件的伞齿轮啮合，改变9号件铣刀的方向，把工装铣刀部分插入零件内部，即可实现内盲孔和内槽加工，并且6号件的轴承能更好的对铣刀起到固定和扶正作用，大大降低了铣刀旋转时的跳动，保证了加工精度。

3.工装强度校核

根据经验公式确定铣刀切削功率：

公式：

系数与指数值： D：铣刀直径;t：铣削深度;SZ：每齿走刀量;B：铣削宽度;Z：铣刀齿数;n：铣刀每分钟转数 其余参数如下表格：

铣削参数变化时，功率的修正系数如下表：

加工参数如下：

材质：0Cr17Ni4Cu4Nb;立铣刀直径：φ10;齿数：2;深度3mm;SZ=0.01mm/齿;铣刀转速：120圈/分

代入数据：铣刀的切削功率为0.004KW

根据铣刀的功率，取1.5的安全系数，即铣刀切削功率为0.006KW时计算出的锥齿轮相关数据如下：

4.结论

此新型铣刀工装通过相互垂直的两个锥齿轮改变了铣刀的传动方向，使卧铣床具有了加工内盲孔和内孔槽的功能。通过铣床的刻度盘可以保证加工尺寸精度，既适合单件小批次生产，又可以通过定位工装定位后实现大批量生产。同理，通过设计不同角度的锥齿轮，实现了管壁内部各种角度的盲孔加工。此外，该工装的铣刀也可以替换成其他刀具，钻孔后安装上铰刀可以加工高质量的精孔，安装上不同形状的成型铣刀可以加工各种孔和槽，保证了该设计的通用性和可扩展性，实现了管壁内部各种槽形的加工需求，进一步提高了该工装优越的加工性能。

参考文献：

[1]陈宏钧 .《实用机械加工工艺手册（第三版）》， 2009-03

[2]付廷龙，陈凌，王秀，刘荣斌 .《工程材料与机加工概论》 ，2007-08.