摘要：油井管螺纹切削加工中产生的毛刺会直接影响螺纹检验的准确性和螺纹连接质量。根据油井管螺纹不同部位产生毛刺的特点，讨论了去除和控制毛刺的相应工艺方法。

1 引言

毛刺是切削加工中的一种常见缺陷，也是影响产品质量的重要因素之一。在油井管螺纹切削加工中产生的毛刺会直接影响螺纹尺寸的检验精度，此外在螺纹连接过程中，残留毛刺容易擦伤螺纹表面，甚至导致粘扣，直接影响油井管的使用寿命。因此，油井管制造商和用户对油井管管端毛刺的去除都十分重视。目前，通常采用手工打磨方法去除油井管管端毛刺，但该方法加工效率低，且加工时容易碰伤螺纹。解决这一问题的根本途径是在螺纹加工阶段通过合理设计切削规范，对毛刺的产生进行有效控制，做到不出现或少出现毛刺，从而提高油井管螺纹的加工质量。

2 螺纹起始段毛刺的去除

API 5B标准要求油井套管螺纹的起始段应有经过倒角的引扣部分。加工螺纹起始段时，在倒角面与螺纹截交处容易产生毛刺。根据毛刺的棱角效应，毛刺大小与工件端面角有关，当工件端面角增大时，工件终端部分的支撑刚度相对提高，在切削方向上就不容易产生毛刺。因此，在制定油井管螺纹切削规范时，应合理确定刀具走刀方向，使切出口位于零件棱角(即两相邻面的边棱交角)值较大的部位，以防止或减少毛刺的生成。对于65°倒角的圆螺纹油井套管，其引导面与倒角面构成的棱角为95°，小于承载面与倒角面的交角(145°)，也小于倒角面与端面构成的棱角(115°)，因此采用逆向走刀法(即从引导面至端面方向走刀)可有效控制引导面与倒角面交接棱角处的毛刺高度。该方法主要用于去除外翻毛刺。

采用逆向走刀法去毛刺时，为避免生成二次毛刺，需采用较小的进给量，因此加工效率较低。专利《侧切法去除螺纹毛刺的方法》(中国专利号：97103690.X)提出，顺着毛刺所在的螺纹齿顶方向按螺纹切削进给量进给加工，可大幅度提高去毛刺加工效率。如图2所示，去毛刺刀刃的两侧刃分别在不完整螺纹与倒角面的交点处切削，使该处棱角增大，不易产生毛刺。确定去毛刺刀刃的角度时，应使左侧刃与倒角面和螺纹引导侧分别形成的两个交角相等；右侧刃与倒角面和螺纹承载侧分别形成的两个交角相等。θ为螺纹牙型半角，δ为倒角面与螺纹轴线的夹角，ε为螺纹锥度半角。根据各角度间的几何关系可知，去毛刺刀刃的左边角β₁和右边角β₂分别为β₁=45°-δ+θ22β₂=45°+δ+θ22

去毛刺刀刃的进给方向与螺纹轴线的夹角ψ₁为

3 偏梯形螺纹黑皮扣段毛刺的去除

加工偏梯形螺纹时，螺纹全长均以同一锥度加工，没有加工圆螺纹时的大角度退刀，因此具有较长的不完整螺纹段(如API标准规定4½"～ 13½"偏梯扣套管不完整螺纹长度g均为1.984")，其齿顶为荒管状态(俗称“黑皮扣”)，黑皮扣段的齿槽两侧与管体表面截交处易形成较大毛刺，该毛刺在螺纹加工后会因弹性变形作用而向齿槽内侧翻转，从而影响螺纹参数的测量，并会增大螺纹拧接力矩，因此需要去除黑皮扣段的毛刺。

采用一宽顶刀尖的去毛刺刀刃切入螺纹齿槽，刀刃顶部平行于螺纹齿底，两侧刃则靠在不完整螺纹两侧面与齿顶的交接处，侧刃左边角β1₁和右边角β₂应大于对应的齿侧角α₁和α₂。去毛刺刀刃顶部宽度L的选取应确保刀刃能切入螺纹齿槽，且能切除齿底圆弧R与表面交接处的毛刺，L的最小宽度L_min和最大宽度L_max可分别按下式计算：式中：ε——螺纹锥度半角

p——螺距

h_n——螺纹齿高

去毛刺刀刃的切入点应在不完整螺纹开始处，切入角度应大于螺纹锥度角以避免伤及完整螺纹，然后顺着外表面方向螺旋进给切出。与螺纹起始段的毛刺相比，偏梯形螺纹黑皮扣段的毛刺轨迹很不规则(取决于管子表面状况)，因此为有效去除此类毛刺，去毛刺刀刃需具备一定柔性，刀刃径向采用弹簧控制，可根据毛刺轨迹进行适当伸缩，以较恒定的切削力进行去毛刺加工。

根据几何关系和已知的不完整螺纹长度g，可计算出偏梯形螺纹黑皮扣去毛刺加工时去毛刺刀进给方向与螺纹轴线的夹角ψ₂为ψ₂=arctan( x₁+x₂+x₃)g

4 带密封圈接箍加工中密封圈槽的毛刺控制

API 5CT标准附录中的SR13带密封圈接箍是在接箍螺纹段上加工一可放置密封圈的环槽，从而达到良好的气密封效果。如加工中产生的毛刺过大，在螺纹啮合过程中会造成密封圈发生机械破坏，影响正常使用。为此，在加工时可用切槽刀将环槽两侧的金属先行切除，然后再加工密封圈槽，此时环槽两侧与螺纹的交角大于90°，支撑刚性明显加强，不易产生毛刺，从而可达到控制毛刺的效果。

下部分表示切槽刀的切削轨迹。切槽刀的刀刃宽度大于螺纹齿宽B，首先以η₁角切入螺纹，然后以螺纹锥度半角ε切过齿宽B，最后以η₂角切出螺纹。η₁、η₂角的大小与螺纹的螺距和齿高有关，应保证将密封圈槽与螺纹相交处的1/2圈不完整螺纹切尽。η₁、η₂的计算公式分别为η₁=arctanp-εhη₂=arctanp+εh式中，p和h分别为螺距和齿高。