主动钻杆结构特点
某规格主动钻杆的结构如图1所示。主动钻杆上的弧形卡槽是用于卡盘夹持的重要结构，钻机通过卡盘卡紧主动钻杆，从而将压力和提升力传至整个钻杆柱，以完成钻探工作。
图1 主动钻杆结构示意
由于主动钻杆长度较长，且主动钻杆上弧形卡槽较多，故其定位、装夹对加工质量及加工效率均有较大的影响。如果主动钻杆卡槽尺寸不能保证（比如同一截面的卡槽尺寸精度、对称度等），那么在钻机卡盘夹紧主动钻杆的过程中，便不能保证主动钻杆被夹持在合适的位置，造成主动钻杆受力不均匀、钻杆轴心偏离钻机立轴中心，进而导致主动钻杆以及其它相关零部件的快速磨损，增加钻机施工过程中的振动和噪音，影响钻机的使用寿命和施工效率。
传统加工方法
主动钻杆弧形卡槽的传统加工方式是利用立式铣床铣削成形。首先需安装两个虎钳于铣床工作台面上，并校正虎口，其次还需在铣床工作台两头距离铣床合适位置分别安装一个支承架，以支撑主动钻杆并方便移动主动钻杆。经过这一系列繁杂的准备工作后，方能安装钻杆进行铣削。
根据图1所示，每根主动钻杆上均分布有多组弧形卡槽，当铣削不同卡槽时，需通过纵向和横向移动工作台来完成，而工作台的移动采用的是丝杠螺母传动机构，由于丝杠与螺母之间有一定的间隙，工作台不能精确地按我们的要求来移动，因此容易出现两侧卡槽错位、槽深尺寸不同等情况，导致其尺寸精度及对称度均达不到使用要求。
另外， 传统的加工方法对设备及操作者的技术要求均比较高，当设备老化或者当操作者经验不足时，上述质量问题尤为明显。且传统加工方法中，每加工一个卡槽后需旋转刻度盘，操作者需时刻注意刻度盘圈数，以免冲过刻度线， 另外， 卡槽数量较多，因此采用立铣加工主动钻杆弧形卡槽不仅加工精度难以保证，而且加工效率低，操作者劳动强度大。
新型加工方法
主动钻杆弧形卡槽在上述传统加工方法中所存在的弊端，可以通过本文提供的新型加工方法来解决，采用一种专用的夹具（见图2）来加工主动钻杆弧形卡槽，不仅能够提高产品质量，而且通过装夹方式的改变，可同时装夹两根钻杆，生产效率得以提高，同时降低生产成本。
图2 主动钻杆夹具结构示意
1.压板 2.定位插销 3.支座 4.钻模板 5.中间压板
6.扳杆 7.压紧螺杆 8.紧定螺钉 9.侧定位块
10.V形压块 11.圆柱销 12.垫块 13.导向套 14.钻套
此夹具主要由支座、钻模板、压板、侧定位块、V形压块、钻套和导向套等主要零件组成。支座结构如图3所示，支座由底板和3组侧板焊接而成，侧板上加工有用于安装钻模板及侧定位块的位置，钻模板安装在支座上，并通过上部的压板压紧。钻模板上布置有一排可换钻套，每两个钻套之间间隔距离为主动钻杆弧形卡槽间距，同时钻模板两端安装导向套，导向套用于对定位销进行导向、定位。压板上安装有压紧螺杆和扳杆，压紧螺杆可带动V形压块压紧主动钻杆。
图3 支座结构示意
加工时，将两根主动钻杆同时放入此夹具内，调节扳杆压紧主动钻杆，支座侧板上安装的侧定位块可使两根主动钻杆被固定在合适的位置，主动钻杆安装示意图如图4所示。安装完成后，两根主动钻杆同一位置的两个弧形槽便可通过摇臂钻一次加工而成。当两根被加工主动钻杆一侧弧形槽加工完后，将每根钻杆翻转180°，同时在安装于钻模板上的导向套中插入定位插销，通过定位插销对两主动钻杆外侧的已加工槽定位，便可保证同一根主动钻杆两侧弧形槽的对称度。同样的方式压紧后，便可开始加工主动钻杆另一侧弧形槽。
图4 主动钻杆安装示意
加工实例
主动钻杆夹具经前期检验和调试后，现已投入使用，如图5所示。在利用此夹具加工主动钻杆弧形卡槽的过程中，刀具受力均匀、定位准确，通过多次的加工实践证明，传统加工方法中存在的弧形卡槽错位、槽深尺寸不同等情况均未出现，钻杆两侧卡槽的对称度可保证在0.08mm之内，各尺寸公差、几何公差均能达到图样要求。
图5 加工实例图
本文图1所示的主动钻杆，为系列钻杆中规格较大的一种。夹具可通过更换钻套、侧定位块以及垫块来加工不同规格的主动钻杆，安装、操作均十分简便，与传统的加工方法相比，在提高产品加工精度、提高生产效率的同时，也大大减轻了操作者的劳动强度，取得了非常好的使用效果。
结语
本文所采用的主动钻杆卡槽新型加工方法，使产品质量的稳定性大幅度提高，不再受操作者的操作水平及加工设备的精度因素影响，且加工效率提升3倍，生产成本大幅度降低，为企业创造了较为可观的经济价值。
来源：《金属加工（冷加工）》杂志
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