摘要泥浆泵要求三个导板孔高精度同轴，并且导板孔与机壳曲轴孔必须垂直。由于加工方法及成本限制,造成导板孔位置度超差。通过泥浆泵导板孔的数控加工工装的研制，保证了导板孔的加工精度，并且提高了导板孔的加工效率。

　　关键词：泥浆泵机壳 导板孔 数控加工 工装

　　引 言

　　泥浆泵是钻机的关键部件，俗有钻机“心脏”之称。因此，它的性能好坏直接影响到钻机的工作效率和钻井安全。机壳又是泥浆泵的关键部件，它的制造水平直接影响泥浆泵的性能和使用寿命。

　　影响机壳制造质量的因素很多，从毛坯制造到热处理，再到机械加工工艺。其中，泥浆泵导板孔的机械加工被公认为是机壳制造的难点。

　　机壳主要的加工方法有专机加工，利用落地镗床尾座和镗杆加工，利用落地镗床镗杆和工装加工。专机加工需要定制专用设备，价格昂贵。利用落地镗床尾座和镗杆加工找正比较困难。利用落地镗床镗杆和工装加工虽然找正容易了，但是由于工装和机壳的累积误差，使加工后的导板孔与机壳曲轴孔不垂直，造成十字头的运动方向与导板滑道不平行，导板与十字头前后左右接触不均匀。使接触面减小，导板受力增大，最终引起导板发热。同时，也会造成连杆受力不均，使轴承承受的轴向力增大，引起轴承发烧，并造成缸套偏磨。直接影响泵的使用寿命和正常钻井速度。

　　目前，我公司利用大型数控动梁龙门镗铣床已经能够完成机壳的完整机械加工。但是在加工过程中我们也发现，导板孔加工的效率较低。主要原因是导板孔很长，受到机壳结构限制，必须从液力端和动力端两端利用窄直角铣头镗孔，而且从动力端加工的镗杆需要800毫米长，从液力端加工至少也需要500毫米长。由于镗杆悬臂过长，导板孔的直径较大(550mm)而且是上下两部分，吃刀量太大会震颤，加工效率较低。

　　为了利用现有设备提高机壳的加工效率，我们研制了泥浆泵导板孔数控加工工装。该工装充分发挥了数控机床定位精度高的优点，利用机壳自身特点克服了数控镗铣床在镗孔时不能悬伸过长的缺点，即保证了加工精度，又提高了加工效率。

　　工 装 设 计

　　镗杆设计 镗杆是该工装的关键部分之一，镗杆的结构主要包括7：24的锥柄、镗杆主体、刀杆和刀夹。整个镗杆的结构示意图见图1 。

　　图1 镗杆结构示意图

　　1—镗杆主体;2—右刀杆;3—滑块;4—刀夹;5—刀杆螺栓;6—左刀杆

　　镗杆通过锥柄以手动方式与窄直角铣头联接。

　　镗杆主体保证镗杆在镗孔时具有足够的刚性和行程。

　　刀杆可以满足粗镗和精镗时更换不同的刀夹;采用两组刀杆(左刀杆和右刀杆)可以缩短镗杆的有效行程，增加镗杆刚性，并缩短刀具调整时间。滑块和刀夹更换方便，能够满足粗镗和精镗的不同要求。

　　2、镗杆工装

　　镗杆工装一方面对镗杆起到支撑作用，另一方面通过定位保证导板孔的同轴度和与曲轴孔的垂直度要求。通过窄直角铣头和镗杆工装还可以调整导板孔的加工中心高，满足导板孔的加工要求。镗杆工装主要包括支撑板、上压盖、下压盖、铜套、压盖螺栓等。见图2 。

　　图2 镗杆工装结构示意图

　　1—支撑板;2—上压盖;3—铜套;4—定位台阶;5—固定孔;6—油杯;7—压盖螺栓

　　8—下压盖

　　下压盖通过支撑筋与支撑板焊接在一起，并进行退火处理。上压盖与下压盖通过螺栓连接，利用液缸孔的坐标原点经过镗孔后形成镗杆孔，保证了镗杆孔与液缸孔中心重合。

　　镗杆工装通过支撑板上带有公差的定位台阶与液缸孔配合，从而保证导板孔与液缸孔同轴度。

　　3、确定镗杆孔中心高

　　导板孔的加工必须在液力端的三个缸套孔精加工完成后进行。因为镗杆工装必须安装在缸套孔上，通过缸套孔的加工精度和机床坐标精度来保证导板孔的定位精度。但是镗杆孔的中心并不完全与缸套孔的中心重合，而是比缸套孔的中心略高一些，才能加工出合格的导板孔。此时需要确定镗杆孔相对缸套孔的合适高度。

　　具体操作方法是：以液力端加工好的一个缸套孔的中心坐标点为基准，将镗杆工装按基准找正，用螺栓固定在缸套孔上，一端装有铜套的镗杆置于镗杆孔上，并用上盖固定;镗杆另一端的锥柄通过手动方法安装到窄直角铣头上(此时窄直角铣头的主轴中心位置与缸套孔的中心坐标重合)，使镗杆两端等高。进行试切加工，并测量加工出的导板孔中心高;如果中心高偏低，，可以在镗杆孔的下端垫上一定厚度的铜皮(例如0.1mm)，同时将另一端Z轴坐标提高同样的高度，再试切加工，直到获得镗杆孔合适的中心高。最后，在数控动梁龙门镗铣床上重新加工镗杆孔，将镗杆工装设计定型。

　　现 场 应 用

　　泥浆泵导板孔数控加工工装在2009年6月开始使用，现已生产出5台1300泥浆泵机壳，经过现场试车，油温不超过70℃，泥浆泵发热现象得到显著改善，基本上消除了由于机壳导板孔加工误差对泥浆泵性能的影响。同时，通过泥浆泵导板孔数控加工工装的使用，降低了泥浆泵导板孔的粗糙度，大大提高了导板孔的加工效率，有效降低了机壳在数控镗铣床上的加工成本。

　　结 束 语

　　泥浆泵导板孔数控加工工装有效地解决了机壳导板孔在数控龙门镗铣床上加工效率低的问题，同时位置精度控制可操作性强，保证了机壳具有较高的同轴度，具有良好的应用前景。