一、影響石油管螺紋加工品質(zhì)和刀具切削性能的三要素

（A） 刀具本身的外部要素。包含：

1. 刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性；
2. 刀片刃面及齒形精度、光潔度及表層組織狀況；
3. 刀片刃口強(qiáng)化品質(zhì)；
4. 刀桿制造精度及附件如斷屑器等的品質(zhì)。

（B） 刀片本身的內(nèi)在要素。主要包含：

1. 刀片基體材料品質(zhì)與性能；
2. 刀片表面涂層品質(zhì)與性能；
3. 刀桿材質(zhì)及熱處理性能。

（C） 刀片的使用要素。主要包含：

1. 刀具的正確選擇和使用；
2. 螺紋加工設(shè)備狀況；
3. 切削冷卻方式及效果；
4. 被加工材料的可加工性及材質(zhì)均勻性；
5. 螺紋加工切削規(guī)范的正確選擇。

要素（A）、 （B）取決于刀具生產(chǎn)者單位，要素（C）取決于刀具使用者單位。刀具合理使用的重要性可見(jiàn)一斑。

二、石油管螺紋加工的兩種方式

第一種：螺紋車(chē)削方式：（油、套管及鉆桿螺紋加工均采用）

其切削運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)為：

工件（管體或接箍、接頭）——作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生切削主運(yùn)動(dòng)。

刀具（螺紋刀具及拔荒刀）——作沿錐螺紋母線方向的走刀運(yùn)動(dòng)及間斷的吃刀。

螺紋車(chē)削方式為最廣泛應(yīng)用的石油管螺紋加工方式。其中有單個(gè)刀片切削及成組刀片（一般為二片刀）配合組合刀具切削二種，視具體生產(chǎn)條件及車(chē)絲機(jī)而定。鉆桿接頭螺紋加工全部采用單刀螺紋車(chē)削方式。

第二種：螺紋切頭加工方式：（僅油、套管螺紋加工采用）

其切削運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)為：

工件（管體或接箍）——在切削加工時(shí)被定位裝夾牢固及靜止。

刀具（螺紋刀具及拔荒刀）——作繞工件軸線旋轉(zhuǎn)的切削主運(yùn)動(dòng)及同時(shí)作沿錐辱紋母線方向的走刀富動(dòng)及間斷的吃刀。

螺紋切頭加工方式分為外切頭及內(nèi)切頭兩種。適用于大量生產(chǎn)油管、套管及其接箍的加工，生產(chǎn)效率高。外切頭一般含三片刀片的成組螺紋刀片及成組的拔荒刀，內(nèi)切頭含一片螺紋刀片及多片拔荒刀片等。

三、硬質(zhì)合金石油管螺紋刀片的選用建議

(1) 油管套管螺紋刀片：

(A)大批量生產(chǎn)條件

?(A) 采用螺紋切頭加工方式的車(chē)絲機(jī)選用的刀片：

加工外螺紋(成組刀片)有：

P16ER8RD1-31/ P16ER8RD1-32/ P16ER8RD1-33； P16ER10RD1-31/P16ER10RD1-32/P16ER10RD1-33； P16ER5BU1-31/P16ER5BU1-32/ P16ER5BU1-33 等。

加工內(nèi)螺紋有：

P25IR8RD1-7； P25IR10RD1-8； P25IR5BU1-5；

(B) 采用螺紋車(chē)削方式的車(chē)絲機(jī)選用的刀片：

加工外螺紋成組刀片有：

C16ER8RD1-31/C16ER8RD1-32； C16ER10RD1-31/C16ER10RD1-32； C20ER5BU1-31/C20ER5BU1-32

單片刀片有：

B17ER8RD2-3； B17ER10RD2-4； B17ER5BU2-2；S24ER8RD2-3； S24ER5BU2-2；SC16ER8RD2-3； SC16ER10RD2-4；R19ER8RD2-4； R19ER5BU2-3； R19ER5BU2-3D；S24IR8RD1-7； S24IR8RD1-7F； S24IR10RD1-7；S24ER5BRD1-3； C25ER5BU1-5；C16ER8RD1-3； C16ER10RD1-4；

加工內(nèi)螺紋：

C25IR8RD1-7； C25IR10RD1-8； C25IR5BU1-5； C16IR5BU1-2； C16IR5BU1-3；B17IR8RD2-3； B23IR8RD2-5； B17IR10RD2-4； B23IR5BU2-3； B17IR5BU2-2；S16IR8RD2-4； S16IR5BU2-2；R19IR8RD2-4； R19IR5BU2-3； S19IR5BU2-3D；S24IR5BU1-5；S25IR5BU1-5F；S24IR8RD1-3； S24IR8RD1-5

(B)小批量生產(chǎn)條件(均采用螺紋車(chē)削方式加工)選用的刀片：

加工外螺紋：

L40ER10RD1-2； L40ER8RD1-2；T27ER8RD3-2; T27ER10RD3-2；16ER8APIRD； 16ER10APIRD；T28ER5BU3-1；

加工內(nèi)螺紋：

S19IR10RD4-2； S19IR8RD4-2；T27IR10RD3-2； T27IR8RD3-2；16IR8APIRD； 16IR10APIRD；T28IR5BU3-1；

(2) 鉆桿螺紋刀片(均采用螺紋車(chē)削方式加工)：

• A型刀片：通用
• B型刀片：優(yōu)選，刀片及刀桿通用互換性強(qiáng)。
• C型刀片：主要適用于3"以下小規(guī)規(guī)模的鉆桿接頭內(nèi)外螺紋加工。

四、石油管螺紋刀片切削圖形

石油管螺紋刀片存在如何合理設(shè)計(jì)各齒結(jié)構(gòu)的切削圖形及各齒切削負(fù)荷的分配問(wèn)題，它對(duì)于改善及提高螺紋加工品質(zhì)、效率及刀具壽命十分重要。單齒刀片（如鉆桿接頭刀片）存在設(shè)計(jì)不同進(jìn)給及吃刀方式?jīng)Q定每次切削行程的切削圖形問(wèn)題，而不由刀齒齒形結(jié)構(gòu)決定。

（1）—次走刀行程完成全螺紋切削的情況：

在機(jī)床功率及剛性足夠大時(shí)，以一次行程完成全螺紋切削的方案為最佳方案，即可以顯著提高效率，又可最為合理設(shè)計(jì)切削圖形，提高螺紋刀片壽命。必須注意，無(wú)論是一次走刀行程還是多次行程完成全螺紋切削的螺紋刀片，其最后一個(gè)精車(chē)齒即為保證螺紋精度的齒形，必須覆蓋全螺紋牙形并在各部位均含有合理切削余量。 （兩齒側(cè)為0.07-0.12MM,齒店斶TSsAn 1 oniviM'）

例1： P25IR8RD1-7的套管接箍圓螺紋的內(nèi)螺紋切削圖形（圖1）

例2： P16ER8RD1-31/P16ER8RD1-32/P16ER8RD1-33的三片成組套管管體圓螺紋的外螺紋切削圖形（圖2）

（2）多次走刀行程完成全螺紋切削的情況：

車(chē)絲機(jī)功率及剛性不能滿足一次走刀行程完成全螺紋切削的情況下只能采取多次走刀行程來(lái)完成。此時(shí)，第一次行程應(yīng)切除主要的余量，（特別是對(duì)3個(gè)齒以上的刀片），故螺紋刀片切削圖形設(shè)計(jì)以第一次行程的分配作為依據(jù)。隨后的行程對(duì)各粗車(chē)齒而言，切削量都是較小的。

例1： B23IR8RD2-5套管接箍圓螺紋的內(nèi)螺紋切削圖形（圖3）

例2： P25IR5BU1-5套管接箍偏梯形螺紋的內(nèi)螺紋切削圖形（圖4）

五、石油油管套管圓螺紋刀片精車(chē)齒底的“雙圓弧”結(jié)構(gòu)

如圖5所示，石油油管及套管和其接箍加工的圓螺紋刀片，在精車(chē)齒兩側(cè)齒底處采用“雙圓弧”結(jié)構(gòu)，即：R1與R2二個(gè)圓弧段，且R2 = R1+(0.2-0.3) ,(R1為0.508MM或0.432MM),實(shí)踐證明，可避免工件螺紋齒頂出現(xiàn)“小平頂扣”及齒頂“對(duì)接”劃道等缺陷。

六、石油管螺紋刀片槽形及斷削器的幾種類(lèi)型:

采用如圖6的四種型式的螺紋刀片槽形或斷屑器結(jié)構(gòu)。

必須指出，石油管螺紋加工中的斷屑問(wèn)題是當(dāng)今的技術(shù)難題之一，且在多齒的刀片上優(yōu)甚，特別是精車(chē)齒的斷屑最為困難。上述刀片槽形及斷屑器結(jié)構(gòu)可對(duì)排屑及卷屑狀況以明顯改善，也能部分?jǐn)嘈肌?/p>

七、石油管螺紋刀片裝夾結(jié)構(gòu)及刀桿結(jié)構(gòu)的幾種形式

刀桿是介于刀片和刀架（或刀座）之間的連接部分。應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、硬度和精度。

刀桿頭部是裝夾刀片的部分，柄部是裝入刀架（或刀座）的部分。

刀桿頭部即裝夾刀片部分的結(jié)構(gòu)主要是依據(jù)刀片形狀而確定的。除要求本身具有足夠強(qiáng)度和剛性外，還要保證裝夾刀片的剛性、定位可靠性準(zhǔn)確性、使用方便以及排屑斷屑等要求。

不同結(jié)構(gòu)形狀的刀片有相應(yīng)的裝夾結(jié)構(gòu)?？蓞⒁?jiàn)硬質(zhì)合金石油管螺紋刀桿型號(hào)標(biāo)注說(shuō)明。

上壓式（M及C結(jié)構(gòu)）為不帶孔的四方形刀片（或扇形刀片）的裝夾結(jié)構(gòu)。大多用于加工油、套管接箍?jī)?nèi)螺紋。勾形螺母的螺釘兩端各帶左、右螺紋并起壓板作用將刀片及導(dǎo)屑板夾緊斜拉桿內(nèi)拉式（P結(jié)構(gòu)）為帶雙錐孔刀片的內(nèi)拉式夾緊結(jié)構(gòu)。具有雙向夾緊作用。刀片雙錐孔應(yīng)保證需要的精度。結(jié)構(gòu)緊湊、定位可靠、刀片材料利用率高等是其特點(diǎn)。油、套管及鉆桿等刀片（雙錐孔刀片）均適用。

帶芯桿壓板斜面雙向夾緊結(jié)構(gòu)（J結(jié)構(gòu)）主要用在鉆桿接頭螺紋刀片及抽油桿部件油管螺紋的三角形直孔刀片的夾緊。

楔塊斜面?zhèn)让鎶A緊（F結(jié)構(gòu)）用于棱體長(zhǎng)條形非涂層可重磨式刀片的裝夾結(jié)構(gòu)。使用在油、套管管體外螺紋加工，夾緊牢固，刀刃磨損后可沿前刃面進(jìn)行重磨以多次使用。使用時(shí)刀刃中心高可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

立裝刀片側(cè)面壓緊?結(jié)構(gòu)）主要用于立裝三角形可轉(zhuǎn)位偏梯形套管螺紋單齒刀片的裝夾結(jié)構(gòu)。刀片強(qiáng)度及剛性較好，夾緊牢固是其特點(diǎn)。此結(jié)構(gòu)在上壓及側(cè)壓兩個(gè)方向分別加以?shī)A固。

刀桿的柄部裝入刀架（或刀座）內(nèi)，一般的刀桿柄部截面為方形或長(zhǎng)方形。在某些加工內(nèi)螺紋的數(shù)控車(chē)絲機(jī)上，柄部截面為圓形。柄部尺寸應(yīng)保證刀桿具有足夠的強(qiáng)度和剛性的要求，并使刀桿頭部伸出長(zhǎng)度應(yīng)盡可能小，以防止產(chǎn)生切削振動(dòng)及螺紋表面波紋。

大多數(shù)情況下，刀桿柄部和頭部為整體結(jié)構(gòu)，但也有將頭部及柄部分離的模組式拼裝結(jié)構(gòu)，主要在內(nèi)螺紋刀桿上使用，如圖所示。頭部損壞時(shí)，只需要更換頭部，不要更換整個(gè)刀桿

為了保持加工螺紋時(shí)刀片兩側(cè)刃有大致相同的側(cè)刃法向后角，刀片安裝在刀桿上需要儲(chǔ)斜一個(gè)角度，其值應(yīng)等于或接近于螺紋的螺旋升角。故與螺距及螺紋直徑有關(guān)。這一傅斜高在刀桿上◎加工出來(lái)，大約0°~1°20'之間，分四種檔次。故使用者在刀桿選用時(shí)應(yīng)在管螺紋規(guī)格（直違及螺距）確定之后，來(lái)選取相應(yīng)的刀桿規(guī)格。本樣本刀桿標(biāo)注說(shuō)明⑥的A、B、C、D即表示適用不同直徑管材的刀桿規(guī)格。

刀桿及刀桿部件需用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，并進(jìn)行熱處理以保持及達(dá)到要求的硬度及強(qiáng)度，斷屑器應(yīng)由性能良好的硬質(zhì)合金制造。刀桿基面及定位面等均應(yīng)磨削以達(dá)到要求的精度。

八、石油管螺紋刀片切削用量的選擇建議

（1）切削速度推薦表：（見(jiàn)表1）

（2）走刀次數(shù)及各次吃刀深度推薦表（見(jiàn)表2）

注：加工鉆桿接頭螺紋如用普通刀粗車(chē)，再用成形刀片精車(chē)時(shí)，則此表中成形刀片的吃刀次數(shù)應(yīng)相應(yīng)減少。

九、石油管螺紋刀具使用中應(yīng)注意的若干問(wèn)題

1. 使用前，使用者應(yīng)了解刀具結(jié)構(gòu)，加工要求及使用要求。
2. 刀桿必須正確牢固裝夾在刀架(或刀座)上。安裝前，刀架及刀桿基面應(yīng)擦拭干凈。普 通車(chē)絲機(jī)的刀桿柄部基面應(yīng)采用百分表進(jìn)行找正，使之平行或垂直于螺紋軸線方向。找正誤 差應(yīng)在0.015MM/100MM之內(nèi)。否則將引起螺紋牙形誤差，甚至超差。
3. 螺紋刀片應(yīng)正確安裝到刀桿的刀片槽內(nèi)。用手將刀片側(cè)邊定位面靠牢，然后獰緊夾緊螺 釘。刀片定位應(yīng)正確可靠，夾緊牢固。夾緊螺釘或其他夾緊另件以及斷屑器等如有損壞應(yīng)及 時(shí)更換，以免在切削時(shí)損壞螺紋刀片。每次換刀片時(shí)，刀桿上的刀片槽及刀片各基面均應(yīng)擦拭干凈，不得有碎屑夾入，否則會(huì)影響定位精度或把刀片夾碎。
4. 機(jī)床錐度板一定要調(diào)整準(zhǔn)確，盡量減少加工螺紋錐度誤差。
5. 根據(jù)不同螺紋直徑和螺距大小，螺紋刀桿上的刀片槽底面具有不同的刃傾角，以適應(yīng)螺 旋升角的變化需要，改善刀片側(cè)后角狀況，使用者在選用刀桿時(shí)應(yīng)加以注意。 (見(jiàn)本樣本K12 頁(yè))
6. 在加工過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)注意螺紋表面狀態(tài)、刀片刃口狀態(tài)及車(chē)絲機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以便及時(shí) 調(diào)整操作，保持加工正常進(jìn)行。螺紋表面缺陷最常見(jiàn)的是波紋和劃道，影響其出現(xiàn)的因素較 多，有螺紋刀片方面的，有機(jī)床方面的等。劃道的出現(xiàn)可能由于：或因刀刃的光潔度，或因 刀刃有微小崩刃及缺口，或因刀刃上粘有積屑瘤或因切屑纏繞刮傷所致。精車(chē)齒齒底圓弧在 一側(cè)為全圓弧者最易出現(xiàn)“對(duì)接”劃道(指油、套管圓螺紋)。加工螺紋時(shí)，吃刀深度不夠 以致未能加工完拔荒的余量則在螺紋牙頂會(huì)出現(xiàn)明顯劃道。機(jī)床系統(tǒng)剛性差時(shí)易在管端處幾 扣出現(xiàn)牙頂劃道(刀片切削時(shí))。螺紋表面的波紋系因系統(tǒng)的振動(dòng)引起，可能由于：系統(tǒng)剛 度較差、機(jī)床功率不夠，或由于刀刃過(guò)于鋒利(如非涂層刀片的刀刃未強(qiáng)化的情況)，或因 刀刃磨損過(guò)大，或因系統(tǒng)自振頻率與切削時(shí)強(qiáng)迫振動(dòng)頻率交接近時(shí)均可能引起波紋。如出現(xiàn) 上述劃道和波紋缺陷均應(yīng)根據(jù)具體情況及原因加以處理。
7. 加工石油管螺紋時(shí)，對(duì)螺紋精度必須進(jìn)行單項(xiàng)儀檢查及螺紋量規(guī)檢查。如果螺紋參數(shù)檢 查中的齒高及齒形角出現(xiàn)超差者，通常與刀片的齒形精度有關(guān)。必須檢查刀片齒形精度或更 換新的刀片。精車(chē)齒刀尖若產(chǎn)生"塌尖"現(xiàn)象易引起齒高增大超差。刀尖磨損易引起齒高減小 而超差。相應(yīng)地也會(huì)影響齒形角的變化。其他螺紋參數(shù)如螺距、錐度、緊密距等產(chǎn)生誤差則 往往與機(jī)床調(diào)整不當(dāng)有關(guān)，需重新調(diào)整機(jī)床。
8. 正確的刀片刃口強(qiáng)化對(duì)螺紋加工過(guò)程至關(guān)重要。涂層螺紋刀片的成品本身在生產(chǎn)廠家已 進(jìn)行合理的刃口強(qiáng)化工序。其刃口倒圓半徑應(yīng)選為R=0.04—0.06MM為合適。刀片齒頂及齒底 的倒圓半徑應(yīng)均勻，差值不能過(guò)大。非涂層的可重磨刀片往往在生產(chǎn)廠家未進(jìn)行過(guò)刃口強(qiáng)化 o加工過(guò)程中若出現(xiàn)不正常情況(如波紋等)，操作者可用小三角油石(碳化矽或金剛石油 石)順著刃口方向?qū)Φ度羞M(jìn)行仔細(xì)研磨以實(shí)現(xiàn)刃口強(qiáng)化要求。重磨后的刀片刃口也應(yīng)如此處 理。
9. 在當(dāng)前情況下，石油管螺紋加工時(shí)必須進(jìn)行充分的冷卻，仍以供給冷卻液的方式為主。這是提高螺紋加工品質(zhì)及刀具耐用度的重要因素。冷卻液應(yīng)正好噴射到刀齒切削部分。有條 件時(shí)可用高壓冷卻液噴射。并在通過(guò)刀片前刃面或底面及斷屑器或墊片的小槽將冷卻液直接 高壓噴射到刀刃切削區(qū)域，效果十分明顯。且有利于增加排屑作用。
10. 刀片的重磨：涂層刀片一般不宜進(jìn)行重磨。非涂層刀片一般應(yīng)進(jìn)行重磨。重磨時(shí)只刃 磨刀片的前刃面，按照原刀片前刃面的方向重磨。不應(yīng)當(dāng)在砂輪機(jī)上用手握持刀片或刀桿重 磨，而應(yīng)當(dāng)在工具磨床上采用專用夾具重磨。砂輪規(guī)格推薦：JR1, 120#-180#粒度，75%濃度：So BW100X20X35

十、使用中常見(jiàn)問(wèn)題產(chǎn)生原因及推薦解決措施：(如表3)

表3 常見(jiàn)問(wèn)題產(chǎn)生原因及推薦解決措施