王克文

摘要：萬向軸是連接螺桿馬達轉子和傳動軸的中間構件，生產(chǎn)實際中一般采取電火花加工方法，但由于瓣形復雜，常規(guī)編程方法易出現(xiàn)軌跡紊亂現(xiàn)象。結合模塊化設計思路，從單個瓣形入手，采取中間隔斷方法，實現(xiàn)瓣形的逐個加工。最后應用B30精密型電火花成形機床進行加工試驗，加工結果與理論分析結果完全一致，有效解決了軌跡紊亂難題，為今后瓣形電火花加工提供了試驗依據(jù)。

關鍵詞：螺桿鉆具；萬向軸；電火花；模塊化

中圖分類號：TE文獻標識碼：A

螺桿鉆具是一種把液體壓力轉化為機械能的井下動力鉆具，具有低轉速、大扭矩、大排量等許多優(yōu)點，已廣泛應用于現(xiàn)代油田鉆井作業(yè)中。萬向軸作為螺桿鉆具中間的傳動部件，主要有兩方面作用：一是把馬達轉子的偏心運動轉化為傳動軸的同心運動；二是傳遞馬達的鉆速和扭矩?；ò晔饺f向軸具有尺寸小，繞動角度大，抗擠壓能力強等特點，是非常理想的萬向軸結構形式。在目前的生產(chǎn)實際中，花瓣式萬向軸的螺紋端子瓣形加工一般采取線切割加工。在線切割操作過程中，因為兩塊凹合的花瓣中間是留有一定量的空隙，如果采取簡單的整個行程往復，則切割的瓣形空隙無法取出，所以必須每間隔一個瓣形，切斷一次間隙，這樣才能保證瓣形間隙切割完后能取掉，然而這樣切割卻帶來了切割路線軌跡的交集，整體引導軌跡時，往往容易出現(xiàn)軌跡紊亂。公開文獻顯示，針對螺桿鉆具花瓣式萬向軸電火花加工方法的研究很少，且都是局限于加工工藝和防護措施方面。筆者首次引入模塊化設計思路，提高了程序加工的精準性，同時為了說明該加工方法的合理性和可靠性，將理論分析應用于實際加工中，結果符合設計要求，軌跡紊亂問題得到有效解決。

1繪圖編程方法

繪圖編程中，將花瓣的每一個波型作為一個模塊，應用軟件的對稱復制功能組合為整體，然后再在每個波谷處加入切斷線，保證切割穩(wěn)定性，本文中以172型號螺桿鉆具為例，其螺紋端子外徑為120mm，編程軟件系統(tǒng)為常見的HF線切割編控軟件，具體方法如下：

繪制第一個圖形，見圖1

1.1.1繪圓：繪制左邊第一個圓R=39.08 圓心坐標X0，Y0；1.1.2繪制另一個圓的中心線：使用一側平行線，向右側繪制125.6637平行于Y軸的平行線，并取與X軸交點；

1.1.3繪制第二個圓R=39.08 圓心坐標X125.6637，Y0；1.1.4二切圓：繪制切圓使用兩切圓功能，繪制與上邊兩個圓分別相切的切圓，切圓半徑R=37.08，繪制過該切圓中心90°直線；

1.1.5取交點： 在兩個切點出分別取兩個交點，在兩邊圓的下象限點分別取交點，中間切圓頂點取交點；

1.1.6以三個圓的象限交點繪制水平線（點斜線），以兩條水平線向Y正向繪制2mm一側平行線，分別取與90°交點；

1.1.7取軌跡線：在上圓頂點畫兩條重復的2mm軌跡線；1.1.8使用排序功能：對上圖從左下角開始排序，先取左下角第一條線段再在改線段的起點點一下。使用移圖功能（F3鍵）：把圖形移到圖形上圓頂點的2mm線段處，取其中的一條線段并選擇，再在線段下邊的端點點一下。按F1鍵退出，在上圓頂點處選擇線段排序方向；

1.1.9存圖：按軌跡線方式存圖，圖名：圖1。

圖1

繪制第二個圖形，見圖2

1.2.1繪圖：繪制左邊第一個圓R=37.08 圓心坐標X0，Y0；1.2.2繪制另一個圓的中心線：使用一側平行線，向右側繪制125.6637平行于Y軸的平行線，并取與X軸交點；

1.2.3繪圓：繪制第二個圓R=37.08 圓心坐標X125.6637，Y0；

1.2.4二切圓：繪制切圓使用兩切圓功能，繪制與上邊兩個圓分別相切的切圓，切圓半徑R=39.08；

1.2.5取交點：在兩個切點出分別取兩個交點，在兩邊圓的下象限點分別取軌跡；

1.2.6存圖：按軌跡線方式存圖，圖名：圖2。

圖2

拼接圖形

1.3.1使用取圖塊功能圈選圖形1，確定圖形基準點在左下角線段的起點，插入點為圖形右下角下端的終點，使用移圖（按F3鍵）分別向右做兩次復制，如下圖所示，存圖3；

圖3

1.3.2使用取圖塊功能圈選2圖形，確定圖形基準點在左下角線段的起點，插入點為圖形右下角下端的終點，使用移圖（按F3鍵）分別向右做兩次復制，如下圖所示，存圖4；

圖4

1.3.3合并圖形：先清屏，調(diào)圖形3圖的基礎上再把圖形4圖調(diào)出來。使用顯向功能查看軌跡線運動方向是否正確，并按軌跡線方式存圖，如下圖所示，存圖5。

圖5

縮放圖形

1.4.1縮放比例的確定：理論直徑（d=111.498）/圖紙直徑（D=120）=M（0.92915） π=3.1415926;

1.4.2使用取圖塊功能，框選圖形5；

1.4.3使用縮放功能，選擇基準點、輸入X、Y軸縮放比例、選擇插入點。（其中一個軸輸入M值，另一個軸輸入數(shù)值1）;

1.4.4檢查圖形所縮放方向的尺寸是否為350.2813mm；

1.4.5存圖：按軌跡線方式存圖，如下圖所示，存圖6。

圖6

程序編碼

以圖6的圖形為軌跡線，進行G代碼編碼，系統(tǒng)即可自動生成加工代碼。

加工實例

按照上述繪圖編程方法，本案例中選用北京迪蒙恒達的B30精密型電火花成形機床，經(jīng)過加工試驗，結果達到預期效果，順利完成了螺紋端子的花瓣加工，實際加工件見圖形7。

圖7

結論

圖形模塊化設計處理解決了在繪圖過程中復雜圖形的繪制難題，利用該方法能有效設計和變換各種瓣型的螺紋端子加工軌跡線。

內(nèi)外瓣型的波峰和波谷處設置切斷線，是萬向軸的繞動余量，也是線切割時軌跡紊亂的易錯點，采用模塊化分段引導軌跡，有效避免了軌跡紊亂難題，加工結果也得到預期效果。

參考文獻:

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