CN102773549B - 一种等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺，包括以下步骤：（a）安装拉刀机构，调整机床及输入参数；（b）使用多组矩形刀片拉削与螺旋槽拟合的多组矩形槽；（c）使用多副成形刀完成螺旋槽的拉削。本发明的加工工艺不仅满足了螺旋槽的等分、槽形尺寸以及表面粗糙度的要求，且降低了加工成本、提高了生产率、大大减轻劳动强度。

Description

一种等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺

技术领域

本发明涉及一种等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺。

背景技术

传统螺杆钻具定子的橡胶衬套内表面是螺旋曲面，橡胶层衬套厚薄不均，容易导致定子过早失效，缩短了螺杆钻具的使用寿命。为了有效地改善螺杆钻具的工作性能，进一步提高钻具工作寿命，出现了等壁厚螺杆钻具，其定子壳体内壁本身为螺旋槽，因此浇铸的橡胶层薄且均匀，定子散热性能好、可以减缓橡胶的热老化，克服了常规螺杆钻具的不足。

但定子内部螺旋槽的加工是一项比较复杂而困难的工作，螺旋槽的等分、槽形尺寸以及表面粗糙度均有比较高的要求，目前理论上提出的使用螺旋槽拉刀拉削方式或者铣削与拉削结合的方式均存在刀体结构复杂难以制造、加工工艺难以实现的困难。而本发明的加工工艺依据已成功实施的深孔螺旋拉削方式发展而来，不但生产率高，且能大大减轻劳动强度，螺杆钻具的质量也能得到可靠的保证。

发明内容

为解决等壁厚螺杆钻具定子内部螺旋槽的加工问题，本发明提供一种等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺。

本发明的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺由螺旋槽截面的矩形齿拟合和成型刀成型拉削过程组合而成，包括：

1)     在数控深孔螺旋拉床上安装拉刀机构，调整机床X轴、Z轴、C轴及辅助装置；

2)     在数控系统上根据工件加工需求输入拉削参数，确定所述X轴、Z轴、C轴的工作零位；

3)     在拉刀机构上安装一组矩形刀片；

4)     所述X轴进给一个齿升量，所述Z轴、C轴联动完成一次拉削；

5)     所述X轴回零后，所述Z轴回零；

6)     重复上述第4、5步骤，完成总齿升量及拉削循环；

7)     所述C轴旋转一定角度，重复上述第4、5、6步骤；

8)     重复上述第7步骤，根据需要拉削一组矩形槽的所有齿；

9)     所述X轴、Z轴、C轴回零，安装另一组矩形刀片，重复上述第4、5、6、7、8步骤，完成另一组矩形槽所有齿的拉削；

10) 重复上述第9步骤，拉削出可拟合螺旋槽的多组矩形槽；

11) 所述X轴、Z轴、C轴回零，拆卸矩形刀片后，在所述拉刀机构上安装一副成形刀；

12) 所述Z轴、C轴联动完成一次拉削，拆卸所述成形刀；

13) 所述Z轴、C轴回零，安装另一副成形刀；

14) 重复上述第12步骤；

15) 重复上述第13、14步骤，通过半精加工和精加工拉削出螺旋槽。

所述的矩形刀片组数由等壁厚螺杆钻具定子的螺旋槽截面深度确定。

所述的矩形刀片齿升量由加工效率及刀体强度综合确定，在拉削初期为0.05 mm ~0.10mm，在拉削中后期为0.02 mm ~0.05mm；并根据所述矩形刀片组数合理设置总齿升量和拉削循环分布。

所述的成形刀副数由矩形齿拉削后的余量及加工要求确定，最终成型时的切削量为0.01 mm ~0.03mm。

本发明的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺，较好的适应了等壁厚螺杆钻具定子内部螺旋槽的加工需求。经试验以及应用验证，本发明的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺不仅满足了螺旋槽的等分、槽形尺寸以及表面粗糙度的要求，且提高了生产率、大大减轻劳动强度。

附图说明

图1是本发明的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺的截面变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步描述。

实施例1

以转子头数与定子头数比为5：6的等壁厚螺杆钻具定子加工为例，

1）            在数控深孔螺旋拉床上安装拉刀机构，根据需要调整机床X轴（矩形刀片齿升量）、Z轴（拉削方向）、C轴（Z轴的旋转方向）及辅助装置等；

2）            在数控系统上根据定子的长度、螺旋角、导程等输入拉削参数，确定所述X、Z、C轴的工作零位（以下“回到工作零位的运动”简称“回零”）并回零；

3）            安装第一组矩形刀片，刀片切削刃宽为40mm；

4）            所述X轴进给一个齿升量为0.10mm，所述Z、C轴联动完成一次拉削；

5）            所述X轴回零后，所述Z轴回零；

6）            重复上述第4、5步骤，根据需要确定总齿升量为4mm及拉削循环为40次；

7）            所述C轴旋转60度，重复上述第4、5、6步骤；

8）            重复上述第7步骤，根据需要拉削第一组矩形槽的6齿；

9）            所述X、Z、C轴回零，安装另一组矩形刀片，重复上述第4、5、6、7、8步骤，完成另一组矩形槽6齿的拉削；

10）         重复上述第9步骤，根据需要确定矩形刀片组数为5，刀片切削刃宽依次为40mm、34.5mm、28mm、19.5mm、11.5mm，总齿升量依次为4mm、4mm、4mm、4mm、2mm及拉削循环依次为40次、40次、40次、40次、20次，拉削出可拟合螺旋槽的5组矩形槽；

11）         所述X、Z、C轴回零，拆卸矩形刀片后，在所述拉刀机构上安装第一副成形刀，切削直径为140.04mm；

12）         所述Z、C轴联动完成一次拉削，拆卸所述成形刀；

13）         所述Z、C轴回零，安装另一副成形刀；

14）         重复上述第12步骤；

15）         重复上述第13、14步骤，根据需要确定成形刀副数为10，切削直径依次为140.04mm、140.64mm、141.14mm、141.49mm、141.69mm、141.81mm、141.87mm、141.92mm、141.96mm、142mm，通过半精加工和精加工拉削出螺旋槽。

实施例2

以转子头数与定子头数比为1：2的等壁厚螺杆钻具定子加工为例，

将实施例1中的7~10和12~15步骤取消，其余各参数按定子螺旋槽截面调整，各工序按实施例1中进行。

实施例3

以转子头数与定子头数比为3：4（其余类同）的等壁厚螺杆钻具定子加工为例，

将实施例1的第7步骤中C轴旋转角度定为90度（即360度除以定子头数），其余各参数按定子螺旋槽截面调整，各工序按实施例1中进行。

本发明等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺具有以下特点：

等壁厚螺杆钻具定子的螺旋槽等分很容易保证，可实现单头和多头的任意分度；合理划分工艺流程，拉削过程更平稳，加工效率更高；拉削刀具制造容易，且采用镶装刀片，可有效降低拉削成本；拉削精度稳定且高，表面粗糙度高；螺旋槽的高质量拉削保证橡胶层薄且均匀，有效提高钻具寿命。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺，由螺旋槽截面的矩形齿拟合和成型刀成型拉削过程组合而成，其特征在于该工艺包括：

1）在数控深孔螺旋拉床上安装拉刀机构，调整机床X轴、Z轴、C轴及辅助装置；

2）在数控系统上根据工件加工需求输入拉削参数，确定所述X轴、Z轴、C轴的工作零位；

3）在拉刀机构上安装一组矩形刀片；

4）所述X轴进给一个齿升量，所述Z轴、C轴联动完成一次拉削；

5）所述X轴回零后，所述Z轴回零；

6）重复上述第4、5步骤，完成总齿升量及拉削循环；

7）所述C轴旋转一定角度，一定角度由360度除以定子头数确定，重复上述第4、5、6步骤；

8）重复上述第7步骤，根据需要拉削一组矩形槽的所有齿；

9）所述X轴、Z轴、C轴回零，安装另一组矩形刀片，重复上述第4、5、6、7、8步骤，完成另一组矩形槽所有齿的拉削；

10）重复上述第9步骤，拉削出可拟合螺旋槽的多组矩形槽；

11）所述X轴、Z轴、C轴回零，拆卸矩形刀片后，在所述拉刀机构上安装一副成形刀；

12）所述Z轴、C轴联动完成一次拉削，拆卸所述成形刀；

13）所述Z轴、C轴回零，安装另一副成形刀；

14）重复上述第12步骤；

15）重复上述第13、14步骤，通过半精加工和精加工拉削出螺旋槽。

2.如权利要求1所述的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺，其特征在于所述的矩形刀片组数由等壁厚螺杆钻具定子的螺旋槽截面深度确定。

3.如权利要求1所述的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺，其特征在于所述的矩形刀片齿升量由加工效率及刀体强度综合确定，在拉削初期为0.05mm ～0.10mm，在拉削中后期为0.02 mm ～0.05mm；并根据所述矩形刀片组数合理设置总齿升量和拉削循环分布。

4.如权利要求1所述的等壁厚螺杆钻具定子的加工工艺，其特征在于所述的成形刀副数由矩形齿拉削后的余量及加工要求确定，最终成型时的切削量为0.01 mm ～0.03mm。