一、影響石油管螺紋加工品質和刀具切削性能的三要素

（A） 刀具本身的外部要素。包含：

1. 刀具結構設計的合理性；
2. 刀片刃面及齒形精度、光潔度及表層組織狀況；
3. 刀片刃口強化品質；
4. 刀桿制造精度及附件如斷屑器等的品質。

（B） 刀片本身的內(nèi)在要素。主要包含：

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

（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一斑。

二、石油管螺紋加工的兩種方式

第一種：螺紋車削方式：（油、套管及鉆桿螺紋加工均采用）

其切削運動的特點為：

工件（管體或接箍、接頭）——作旋轉運動。產(chǎn)生切削主運動。

刀具（螺紋刀具及拔荒刀）——作沿錐螺紋母線方向的走刀運動及間斷的吃刀。

螺紋車削方式為最廣泛應用的石油管螺紋加工方式。其中有單個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)條件及車絲機而定。鉆桿接頭螺紋加工全部采用單刀螺紋車削方式。

第二種：螺紋切頭加工方式：（僅油、套管螺紋加工采用）

其切削運動的特點為：

工件（管體或接箍）——在切削加工時被定位裝夾牢固及靜止。

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

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絲機選用的刀片：

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) 采用螺紋車削方式的車絲機選用的刀片：

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。
• 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計各齒結構的切削圖形及各齒切削負荷的分配問題，它對于改善及提高螺紋加工品質、效率及刀具壽命十分重要。單齒刀片（如鉆桿接頭刀片）存在設計不同進給及吃刀方式?jīng)Q定每次切削行程的切削圖形問題，而不由刀齒齒形結構決定。

（1）—次走刀行程完成全螺紋切削的情況：

在機床功率及剛性足夠大時，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，又可最為合理設計切削圖形，提高螺紋刀片壽命。必須注意，無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，其最后一個精車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：

車絲機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完成。此時，第一次行程應切除主要的余量，（特別是對3個齒以上的刀片），故螺紋刀片切削圖形設計以第一次行程的分配作為依據(jù)。隨后的行程對各粗車齒而言，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齒底的“雙圓弧”結構

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

六、石油管螺紋刀片槽形及斷削器的幾種類型:

采用如圖6的四種型式的螺紋刀片槽形或斷屑器結構。

必須指出，石油管螺紋加工中的斷屑問題是當今的技術難題之一，且在多齒的刀片上優(yōu)甚，特別是精車齒的斷屑最為困難。上述刀片槽形及斷屑器結構可對排屑及卷屑狀況以明顯改善，也能部分斷屑。

七、石油管螺紋刀片裝夾結構及刀桿結構的幾種形式

刀桿是介于刀片和刀架（或刀座）之間的連接部分。應具有足夠的強度、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構主要是依據(jù)刀片形狀而確定的。除要求本身具有足夠強度和剛性外，還要保證裝夾刀片的剛性、定位可靠性準確性、使用方便以及排屑斷屑等要求。

不同結構形狀的刀片有相應的裝夾結構?？蓞⒁娪操|合金石油管螺紋刀桿型號標注說明。

上壓式（M及C結構）為不帶孔的四方形刀片（或扇形刀片）的裝夾結構。大多用于加工油、套管接箍內(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屑板夾緊斜拉桿內(nèi)拉式（P結構）為帶雙錐孔刀片的內(nèi)拉式夾緊結構。具有雙向夾緊作用。刀片雙錐孔應保證需要的精度。結構緊湊、定位可靠、刀片材料利用率高等是其特點。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構（J結構）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結構）用于棱體長條形非涂層可重磨式刀片的裝夾結構。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行重磨以多次使用。使用時刀刃中心高可根據(jù)需要進行調(diào)整。

立裝刀片側面壓緊?結構）主要用于立裝三角形可轉位偏梯形套管螺紋單齒刀片的裝夾結構。刀片強度及剛性較好，夾緊牢固是其特點。此結構在上壓及側壓兩個方向分別加以夾固。

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方形。在某些加工內(nèi)螺紋的數(shù)控車絲機上，柄部截面為圓形。柄部尺寸應保證刀桿具有足夠的強度和剛性的要求，并使刀桿頭部伸出長度應盡可能小，以防止產(chǎn)生切削振動及螺紋表面波紋。

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

為了保持加工螺紋時刀片兩側刃有大致相同的側刃法向后角，刀片安裝在刀桿上需要儲斜一個角度，其值應等于或接近于螺紋的螺旋升角。故與螺距及螺紋直徑有關。這一傅斜高在刀桿上◎加工出來，大約0°~1°20'之間，分四種檔次。故使用者在刀桿選用時應在管螺紋規(guī)格（直違及螺距）確定之后，來選取相應的刀桿規(guī)格。本樣本刀桿標注說明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)質鋼材制造，并進行熱處理以保持及達到要求的硬度及強度，斷屑器應由性能良好的硬質合金制造。刀桿基面及定位面等均應磨削以達到要求的精度。

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：（見表1）

（2）走刀次數(shù)及各次吃刀深度推薦表（見表2）

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

九、石油管螺紋刀具使用中應注意的若干問題

1. 使用前，使用者應了解刀具結構，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，刀架及刀桿基面應擦拭干凈。普 通車絲機的刀桿柄部基面應采用百分表進行找正，使之平行或垂直于螺紋軸線方向。找正誤 差應在0.015MM/100MM之內(nèi)。否則將引起螺紋牙形誤差，甚至超差。
3. 螺紋刀片應正確安裝到刀桿的刀片槽內(nèi)。用手將刀片側邊定位面靠牢，然后獰緊夾緊螺 釘。刀片定位應正確可靠，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及 時更換，以免在切削時損壞螺紋刀片。每次換刀片時，刀桿上的刀片槽及刀片各基面均應擦拭干凈，不得有碎屑夾入，否則會影響定位精度或把刀片夾碎。
4. 機床錐度板一定要調(diào)整準確，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，以適應螺 旋升角的變化需要，改善刀片側后角狀況，使用者在選用刀桿時應加以注意。 (見本樣本K12 頁)
6. 在加工過程中，應隨時注意螺紋表面狀態(tài)、刀片刃口狀態(tài)及車絲機運轉狀態(tài)，以便及時 調(diào)整操作，保持加工正常進行。螺紋表面缺陷最常見的是波紋和劃道，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。精車齒齒底圓弧在 一側為全圓弧者最易出現(xiàn)“對接”劃道(指油、套管圓螺紋)。加工螺紋時，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出現(xiàn)明顯劃道。機床系統(tǒng)剛性差時易在管端處幾 扣出現(xiàn)牙頂劃道(刀片切削時)。螺紋表面的波紋系因系統(tǒng)的振動引起，可能由于：系統(tǒng)剛 度較差、機床功率不夠，或由于刀刃過于鋒利(如非涂層刀片的刀刃未強化的情況)，或因 刀刃磨損過大，或因系統(tǒng)自振頻率與切削時強迫振動頻率交接近時均可能引起波紋。如出現(xiàn) 上述劃道和波紋缺陷均應根據(jù)具體情況及原因加以處理。
7. 加工石油管螺紋時，對螺紋精度必須進行單項儀檢查及螺紋量規(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。必須檢查刀片齒形精度或更 換新的刀片。精車齒刀尖若產(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。相應地也會影響齒形角的變化。其他螺紋參數(shù)如螺距、錐度、緊密距等產(chǎn)生誤差則 往往與機床調(diào)整不當有關，需重新調(diào)整機床。
8. 正確的刀片刃口強化對螺紋加工過程至關重要。涂層螺紋刀片的成品本身在生產(chǎn)廠家已 進行合理的刃口強化工序。其刃口倒圓半徑應選為R=0.04—0.06MM為合適。刀片齒頂及齒底 的倒圓半徑應均勻，差值不能過大。非涂層的可重磨刀片往往在生產(chǎn)廠家未進行過刃口強化 o加工過程中若出現(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)順著刃口方向對刀刃進行仔細研磨以實現(xiàn)刃口強化要求。重磨后的刀片刃口也應如此處 理。
9. 在當前情況下，石油管螺紋加工時必須進行充分的冷卻，仍以供給冷卻液的方式為主。這是提高螺紋加工品質及刀具耐用度的重要因素。冷卻液應正好噴射到刀齒切削部分。有條 件時可用高壓冷卻液噴射。并在通過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行重磨。非涂層刀片一般應進行重磨。重磨時只刃 磨刀片的前刃面，按照原刀片前刃面的方向重磨。不應當在砂輪機上用手握持刀片或刀桿重 磨，而應當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、使用中常見問題產(chǎn)生原因及推薦解決措施：(如表3)

表3 常見問題產(chǎn)生原因及推薦解決措施