提高大直径圆环形工件径向钻孔效率的措施及应用效果

吴全银，滕兴荣，郝丁华，郭隆刚，袁进德

中国石油宁夏石化公司 宁夏银川 750026

摘要：本文针对Z3040钻床加工大型圆环形工件径向孔机械加工效率低下问题，设计制作了“环形工件支撑固定工具”，应用后大大提高了大型圆环形工件径向孔机械加工效率。

关键词：大型圆环形工件；加工效率；径向钻孔；支撑固定工具；应用及效果

1大型圆环工件径向钻孔工艺现状

使用钻床加工直径500mm以上圆环工件径向方向孔洞（以堵漏胎具为例）时，常用的两种加工工艺存在的问题              

1.1堵漏胎固定在虎钳上加工孔洞（图1）工艺存在问题

1）工件太高，钻床加工时工件不稳，可能会造成无法钻孔或钻头折断的现象发生。

2）操作时因工件超高超重，需要操作天车吊起工件，一名钻工用手稳住工件，使工件钻孔位置与钻头处于一条垂线上，另一名钻工操作台虎钳夹紧工件，消耗人力较多。

 

1.2利用T型螺杆组件把胎具固定在方箱侧面钻孔工艺存在问题

1）采用这种工艺钻孔时，每钻一个孔也需将工件吊起，把台钳或T型螺杆组件（固定的T型螺杆至少有三套）松开，然后起重工配合钻工将工件旋转一定角度，再将台虎钳或T型螺杆移到工件上，工件固定后钻孔，这样工艺的弊端是钻多少个孔，就需要重复以上工序多少次。费时费工不安全。至少需要三名作业人员相互配合。而且还存在钻孔时失稳造成钻头折断的事件发生，导致工件成为废品。

据统计，宁夏石化公司安检公司机械加工部每年都有Φ500mm以上环形工件需要径向钻孔，近三年已加工四十余件，85%是法兰堵漏胎，还有一些试压盲板等。为提高环形工件钻孔效率，降低安全风险，保证加工质量，我们于2022年5月成立了现场攻关小组，针对存在的问题攻关。

2 解决措施

设计加工一个环形工件支撑固定工具，固定在方箱侧面，把大型环形工件一次吊装到位，固定压板，钻孔操作；然后松开压板，让工件在滚轮上转动至下一个钻孔位置，固定压板，钻孔操作，直至钻完所有径向孔。

专用工具的设计需要保证工件吊到滚轮上后，余下工序一个人就能操作，并可连续加工其它的孔径，达到省时省力，降低安全风险和保证加工质量的目的。

3 环形工件支撑固定工具设计加工

3.1 T型螺母及螺杆设计：

摇臂钻床Z3040-16最大钻孔直径φ40，导轨行程1.6m，方箱尺寸700*600*600。根据方箱T型槽设计T型螺母和连接螺杆，螺杆一头与T型螺母连接，另一头用M20螺帽固定，中间加调整垫。

  T型螺母设计为35*14*60方形滑块，与T型槽间留2mm间隙，便于滑动；总高度为32mm，保证螺杆有足够的旋入深度。T型螺母总计设计3套。（如图2）

 

3、横向走刀刀架制作

 

3.2滚轮设计

     支撑旋转体的滚轮设计要求为既可以承重，又可以在重压下轻松转动。如图3所示，根据轴承（306）设计滚轮轴，滚轮轴一侧与T型螺母连接，中间安装3盘轴承，用螺母锁紧，螺母与轴承间留0.5mm间隙，以便轴承能在轴上转动，另一侧铣四方，便于用扳手转动，轴肩外径与轴承内圈外径相同，轴承与轴采用JS6/h7过度配合，滚轮组件设计2套。

 

3.3固定压板的设计

  如图4，固定压板的设计主要考虑开关快捷，不用扳手松紧螺丝，所以制作用T型螺丝连接丝杆，压板压住工件，用把手顶丝方便轻松固定和松开压板，单手操作，操作简便。

             

3.4零件图、组装图绘制，安排加工制作实物

如图5所示，安装时工件外圆可以支撑在滚轮上部，压板位于上方压紧；也可以把工件内圆悬挂在滚轮上，压板位于下方压紧工件。

 

4调试和应用

经过设计加工制作，“环形工件支撑固定工具”于2022年7月完成，经过现场反复应用并不断改进，于2022年12月定型，目前已作为机械加工部钻床加工附件使用。

 

5 应用效果

5.1节约了吊装次数，以φ740堵漏胎为例，注胶孔计18个孔，不用滚轮工具时需吊装18次，现在只需一次调到工具上即可。

5.2操作人员减少，由两个钻工配合固定，一个天车工配合吊装，减少到一人便可完成加工。

5.3转动工件以前需天车吊起后人工调整角度，使用轴承滚动轴一人操作就能把钻孔位置调整到钻床主轴正下方，钻孔精度大大提高。

5.4加工效率提升，以前需3人6小时钻完，现在一人2小时即可完成，且吊装次数减少（由18次变为1次），安全风险及劳动强度大大降低。

5.5工件固定在方箱侧面，露出方箱高度不足100mm，消除了工件失稳现象，避免钻头折断和废品的出现，提高了加工精度。

5.6该滚轮工具的使用，为公司创造了较好经济效益和社会效益，按照一年加工10件大型圆环工件计，可节约台班使用160小时，废品率由20%降为0。同时给现场检修节省了大量加工时间、运输时间。

5.7大直径圆环形工件径向钻孔工艺改造带动了职工对普通机床进行专用工具、夹具的创新和改造的积极性，促进了老旧型号机床换发新的活力。

6 总结

6.1大型圆环支撑工具的使用，每年为公司节约了大量的外委加工支出，同时由于加工时间的减少，给现场检修节省了大量时间，保证了现场装置平稳运行。

6.2每一种设备或工具在使用中都有其局限性和未知性。例如在设备备件修理过程中，效率、加工精度高的数控车、铣床、五面体加工中心都无法替代普通的机床。所以任何工具在某一领域可能得到较好的使用，但在其他环境中可能会受到限制；只有不断的分析、改进才能制作出更好、更实用的工器具，让老旧机床焕发新的活力。

作者姓名：吴全银； 性别：男；出生时间：1975年；工程师；现在中国石油宁夏石化公司维修部工作。联系电话：[phone]。