寬葉片螺旋鉆桿加工工藝論文

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1寬葉片螺旋鉆桿加工工藝技術研究

目前重慶院設計的寬葉片螺旋鉆桿外徑尺寸為Φ73、Φ89，長度尺寸為550、600、800、1000、1500。以使用量最大的63ZGLL73×1000寬葉片螺旋鉆桿為例，進行具體的加工工藝技術研究。63ZGLL73×1000寬葉片螺旋鉆桿由63ZG1000光鉆桿在外圓繞制了螺旋葉片，通過雙面焊將螺旋葉片與鉆桿固定。

1.1葉片下料工藝

根據Φ63寬葉片螺旋鉆桿的訂單數量，確定葉片的下料方式有2種：一類是小批量生產螺旋鉆桿，葉片采用剪板下料法；二類是大批量生產，葉片采用鋼帶開模法。具體加工工藝流程如下所示：小批量：剪（剪鋼板）→校直→剪斜角→對接焊→預彎→待焊大批量：剪（將鋼帶一分為二）→剪斜角→預彎→待焊

1.1.1葉片小批量加工

根據上述葉片生產流程圖可知，當采用小批量生產時，需要考慮以下因素：①剪板下料需要保證葉片的寬度尺寸20，上偏差為+0.5，下偏差為0，剪切面與寬度方向基本垂直；②葉片剪切后發生了彎曲、扭曲變形，需校直，采用卷板機校直；③因剪板機行程的影響，1000mm、1500mm長的寬葉片螺旋鉆桿其葉片下料尺寸均在3m以上，超出機床行程，故葉片分段剪切后需采用對接焊滿足加工需要；④小批量生產寬葉片螺旋鉆桿，為便于繞制螺旋葉片，葉片端頭需使用預成型工裝預彎。

1.1.2葉片大批量加工

大批量生產螺旋鉆桿，葉片采用鋼帶開模法，該方法的優點是：①可以根據需要定制葉片寬度及長度尺寸；②寬度及長度尺寸精確；③葉片平直；④避免了剪切產生的加工硬化。

1.2螺旋葉片繞制工藝技術研究

經過對寬葉片螺旋鉆桿外形結構的分析和實驗論證，得出下述螺旋葉片繞制加工工藝流程，滿足加工需要，即：繞制螺旋葉片→切除（多余葉片）。

1.2.1繞制螺旋葉片

根據63ZGLL73×1000寬葉片螺旋鉆桿外形結構，螺距P=80，分析可知采用車床上繞制螺旋葉片，要控制螺旋葉片的成型、螺距、葉片的貼合度，可通過以下工裝來控制。

1.2.2切除（多余葉片）

因繞制螺旋葉片后出現了多余的葉片，為了不影響后續工作，故需切除，通過比較分析，選擇砂輪機打磨。打磨要求：①打磨面基本與鉆桿外圓垂直；②防止打磨到鉆桿；③保證距公接頭端面尺寸9mm。

1.3螺旋葉片組合焊接工藝研究根據前期的準備工作及現場工藝性試驗，確定組合焊接工藝路線如下：除銹→自動焊接→補焊。

1.3.1除銹

通過前期的試制工作，發現自動焊接螺旋葉片時，焊縫在鋼管外圓側成形差、咬邊嚴重。通過分析實驗驗證，發現將鋼管外圓表面除銹后焊縫成形良好，目前有以下兩種方案可以除銹。將待加工鉆桿通過同型號公扣在焊接變位機上固定，腳踏開關旋轉主軸，工人手持角磨機打磨葉片兩側焊道，要求焊道寬度在5-6mm，鉆桿外圓表面的鐵銹除盡即可。通過該方案的試制，在自動焊接的過程中，焊縫成形很好，無咬邊等焊接缺陷產生，故采用本方案對鉆桿焊道除銹。

1.3.2自動焊接螺旋葉片

根據以往外協單位生產及礦上使用情況，通過手工電弧焊接螺旋葉片，焊接生產效率低、焊縫咬邊嚴重、鉆桿斷裂事故較多，在這種產品質量不穩定的情況下，為了提高生產效率及控制產品質量，開發了寬葉片螺旋鉆桿葉片焊接專機，此工藝方法比手工焊接效率提高5倍以上。寬葉片螺旋鉆桿焊接專機主要組成部分為：C618普車結構、數控部分、焊接工裝、弧焊電源、送絲機構、焊炬、供氣系統等組成。

2結語

通過研究寬葉片螺旋鉆桿的加工工藝，對試制的鉆桿進行金相組織分析、斷裂分析及現場工藝性試驗，結果表明：鉆桿的試制工藝合理，抗扭強度達到了設計要求，采用車床繞制螺旋葉片后進行自動焊接工藝流程加工的鉆桿抗扭強度更高，性能更加穩定，鉆桿在鉆進松軟煤層時鉆進效率更高，使用效果更好。

作者:蔣開勇單位:中煤科工集團重慶研究院有限公司