油管螺紋梳刀的重磨與安裝

a.外梳刀


b.內梳刀
圖1 油管螺紋梳刀刃磨示意圖

1. 梳刀的重磨
   當油管螺紋梳刀磨損到一定程度或梳刀牙型有缺陷時，梳刀必須重磨后方可再用，否則加工出的油管螺紋將很難滿足連接密封性能的要求。但梳刀的重磨應保證重磨后的梳刀切削刃形狀和尺寸基本不變。
   圖1為油管螺紋梳刀刃磨示意圖。
   油管螺紋內、外梳刀的成型柱面均為后刀面。棱體外梳刀前刀面與后刀面的夾角為82°，安裝在專用外梳刀桿上的頂刃后角為6°(每英寸8牙外梳刀為8°)；平體內梳刀前刀面與后刀面的夾角為84°，安裝在專用內梳刀桿上的頂刃后角為6°。從棱體梳刀截形深度的計算可知，同一把梳刀在安裝后角不變的情況下，當梳刀的前角刃磨為+6°時，10牙螺紋的牙型高度將增大0.023mm；當梳刀的前角刃磨為+10°時，將增大0.047mm。因此，為了保證重磨后的梳刀截面形狀正確和切削順利，對梳刀的重磨采取以下控制措施：

   1. 油管螺紋內、外梳刀必須在工具磨床或平面磨床上刃磨前刀面；
   2. 外梳刀的刃磨角度為8°^+1°(圖1a)，內梳刀的刃磨角度為2°±30′(圖1b)；
   3. 刃磨后的內、外梳刀的牙底及校正齒牙頂圓弧半徑須圓滑過渡，牙側平直，并不得有缺陷。
2. 2.梳刀的安裝
   油管螺紋內、外梳刀都安裝在專用內、外梳刀桿上，安裝的質量直接影響零件的加工誤差和工作可靠性。對此，制定了以下措施：

   1. 安裝前應把刀桿、刀片定位槽及刀片擦拭干凈，刀片壓緊后用塞尺檢查刀片與刀桿定位槽面是否接觸完好，加工數個零件后再用塞尺復查，以保證刀片定位可靠；
   2. 內、外梳刀桿安裝在機床刀架上時，須用百分表校正刀桿的找正平面與機床回轉軸線平行(內梳刀桿)或垂直(外梳刀桿)誤差均在0.02mm范圍內；
   3. 當加工1.050、1.315、1.660 TBG或UP TBG等小尺寸規格的油管螺紋時，如專用梳刀桿上未考慮螺旋升角的問題，則允許在梳刀桿上采取一定措施使梳刀片形成正刃傾角，以減小螺旋升角對螺紋表面質量的影響。具體辦法是：加工內螺紋時，在刀桿后端加墊片，100mm長度內后端比前端墊高1.2～1.6mm，可形成0°41′～0°55′的正刃傾角；加工外螺紋時，在刀桿寬度方向的刀架內側墊一寬5mm、長120mm、厚0.3～0.4mm的墊片，可形成0°41′～0°55′的正刃傾角(刀桿寬30mm時)。

油管螺紋錐度誤差的控制

1. 油管螺紋零件加工時，錐度的斜角誤差控制在1°47′24″范圍內，且錐度誤差要經常檢查和校正。因外錐測量準確，可先車出錐體后再用正弦規測量斜角，內錐面用同規格的錐面塞規涂色檢查，接觸面積應大于60%。
2. 靠模車床的靠模架每3個月檢修一次，靠模車床和數控車床的精度情況每半年檢修一次。
3. 油管螺紋內、外錐體粗車后，單邊留梳量0.3～0.5mm，以保證精梳油管螺紋時牙型的完整。為了保證油管內螺紋有足夠的加工余量，規定了接箍的預制毛坯孔直徑(表1)，公差帶為H14。
4. 油管螺紋錐體的直線度用平尺透光檢查，素線呈中間凹下狀態時不得大于0.01mm，素線呈中間凸起狀態時不得大于0.03mm。

油管螺紋螺距誤差的控制

1. 把螺距公差減小到L4-g長度內任意兩牙的螺距誤差不大于0.02mm，從而使螺距誤差在油管螺紋連接時的累積間隙值中所占的比例降到12%，油管螺紋最大累積手緊間隙值也可由0.26mm減小到0.146mm，小于機緊兩圈所能消除的間隙值0.158mm(每英寸10牙螺紋)。
2. 定期檢查機床，消除和減小機床的主軸回轉誤差、導軌導向誤差和傳動鏈傳動誤差等，以提高油管螺紋加工時的螺距精度。具體辦法有：①調整機床主軸和絲杠，消除軸向串動；②合理調整交換齒輪嚙合間隙及主軸、絲杠和交換齒輪軸頸跳動；③在一般數控車床上安裝傳動誤差自動補償裝置等。 #p#分頁標題#e#
3. 應用API石油管螺紋單項測量儀中的內、外螺紋螺距儀或其他測量手段，經常檢查螺距誤差是否在0.02mm范圍內。

油管螺紋牙型誤差的控制

圖2 h_n最大和h_s最小時連接示意圖

1. 直接用梳刀粗車和精車時的牙型誤差
   為了保證工件的牙型與梳刀牙型完全一致，油管螺紋加工時都采用徑向進刀方式，以螺距參數為走刀量，根據螺紋的尺寸規格、材料的切削性能、零件的剛性等，選用合理的切削速度和走刀次數。生產實踐中，由于硬質合金棱體梳刀剛性好，專用梳刀桿強度高，部分操作者在加工油管外螺紋時，采用較高的切削速度，只用3至4次走刀就把螺紋車好了。這種加工方法雖然螺紋表面粗糙度較好，生產效率高，但卻存在以下缺點：

   1. 刀尖切削載荷大，易扎刀、崩刃，降低了梳刀的使用壽命；
   2. 梳刀磨損加快，且磨損不均勻，刀尖及牙側磨損大，牙底磨損小，連續工作一段時間后，工件就會形成前面談到的極端情況，造成工件牙淺，影響連接密封性能；
   3. 由于油管螺紋零件一般都是空心薄壁件，且梳刀的后角較小，前角基本為零，這種大切削量的加工易造成工件擠壓變形、讓刀，改變工件牙型的正確形狀，使螺紋牙型局部未梳完整或橫截面圓度誤差增大。
2. 普通螺紋車刀粗車和梳刀精車的牙型誤差
   筆者認為，正確的加工方法應是先用普通螺紋車刀粗車，再用梳刀精車，如圖3所示。這種加工方法的優點是：①粗車時，車刀可采用較大的前、后角，切削輕快，可減少工件擠壓變形；②減輕了梳刀的切削載荷，梳刀磨損比較均勻，使用壽命提高。筆者曾對一枚10牙外梳刀進行了加工前后的參數計量，在按上述方法加工了35件固定閥罩零件后，這枚梳刀牙頂削平高度值基本未變，牙底削平高度值增大了0.009mm。這表明梳刀牙頂及刀側的磨損較均勻，梳刀牙底因錐體粗車后梳量較少而磨損較小。
   

   
   圖3 三角刀粗車和梳刀精車切削量示意圖

   采用普通螺紋車刀粗車和梳刀精車油管螺紋時，首先要注意使精梳刀與粗車刀的縱向位置重合，以保證油管螺紋兩牙側都梳出，其中接箍內螺紋因觀察調整較困難應尤其注意；其次要注意粗車刀的刀尖寬度和吃刀深度，以保證油管螺紋牙底梳圓滑、完整，并盡量使精梳余量均勻。當每英寸10牙油管螺紋錐體車后單邊留梳量0.3mm時，粗車刀刀尖寬度可控制在0.2～0.3mm，吃刀深度控制在1.2～1.3mm，如圖3所示。 #p#分頁標題#e#
3. 減小牙型誤差的控制措施
   從理論上分析，螺距誤差是影響API油管螺紋密封性能的最主要因素，但在生產實踐中，由于油管螺紋的螺距誤差處于累積螺距公差狀態時的情況極少。因此，要從多方面采取相應措施，使油管螺紋的牙型誤差得到有效控制，讓工件的油管螺紋牙型最大程度地符合理想狀態，才是提高API油管螺紋的加工質量，保證API油管螺紋連接密封性能的最佳途徑。
   為了減小油管螺紋的牙型誤差，除按本文梳刀的重磨和安裝兩方面加以控制外，還應采取以下措施。

   1. 合理裝夾及提高工件的剛度。油管螺紋零件一般是空心薄壁件，安裝時應采用專用卡爪(圖4)，卡爪材料為45號鋼，硬度28～35HRC，而且工件被夾持部位圓柱度應控制在0.03mm，卡爪夾持部位定期修切，使之與工件接觸良好，從而使夾緊力均勻，減少工件的夾緊變形；當工件懸伸較長或剛度較低時，采用端面頂尖、光面頂尖等工藝措施以提高工件剛度，減少工件受力變形。
   2. 油管螺紋錐體車好后，先用普通螺紋車刀粗車，以減輕梳刀載荷，保證螺紋牙型正確，每英寸10牙螺紋粗車走刀5次以上，每英寸8牙螺紋粗車走刀6次以上，粗車后的油管螺紋牙側及牙底留精梳量0.3～0.5mm。
      

      
      圖4 專用卡爪夾持工件示意圖

   3. 油管螺紋粗車后，再用螺紋梳刀精車，精車走刀3次以上，梳刀起始位置應離開起始點15mm以上，油管螺紋的牙頂、牙側及牙底必須精車，以保證牙型的完整正確。加工中注意梳刀校準齒的不完整牙底切到工件牙頂的切削量不得大于0.02mm(圖3)，圖中δ為螺紋外梳刀校準齒右側牙底削平高度與左側牙底削平高度的距離，其值為PK/2。
   4. 為了保證螺紋梳刀在加工中牙型參數不致變化較大，規定外梳刀精車50件，內梳刀精車30件后，或者梳刀牙型有缺陷時，不得繼續加工，螺紋梳刀必須重磨后再用。

油管螺紋的質量檢測

1. 油管螺紋的完整牙型表面不得有碰傷、缺損、接刀痕等缺陷，油管螺紋錐度公差、素線直線度公差和累積螺距公差按前述控制措施驗收。
2. 油管螺紋的密封性采用靜水壓試驗，試驗要求是：①試驗前檢查油管螺紋不得有飛邊毛刺，并清洗干凈，然后在外螺紋小端及完整螺紋長度內涂薄薄一層高級螺紋密封脂；②試驗壓力為30MPa，一人用摩擦鉗擰緊，保壓8min，應無滲漏；③試壓時采用內、外螺紋零件連接互相試壓的方法，試壓工具中的油管螺紋部位在使用5次后，應對其油管螺紋部位進行修復。
3. 車床、靠模架經調整，梳刀經重磨或重新安裝后加工的首件零件必須試壓，并待零件試壓合格后方可成批生產。 #p#分頁標題#e#
4. 成批加工的油管螺紋零件試壓抽樣數見表2，超差件經全面修復后方可放進驗收批內，拒收批量應經過100%的全面檢查，對其可修復者經過修復合格后，再驗收。對某些牙型質量有疑義的油管螺紋零件可全試。 成 批
   件 數2～
   2526～
   5051～
   9091～
   150151～
   280281～
   500501～
   12001201～
   3200抽樣數235813203250超差
   件數驗收批00001123拒收批11112234注：抽樣數不包括首件試壓數。

   表2 油管螺紋零件試壓檢查一次抽樣方案

5. 新產品試制中的油管螺紋零件在無試壓工具時，允許在車床、刀具等工藝系統不變的情況下加工的其它油管螺紋零件試壓合格，則緊接著加工的上述零件可免試。

體會和建議