全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)刀盤的加工

李曉光

摘 ? 要：隨著我國(guó)大力發(fā)展全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行地下施工技術(shù)，國(guó)內(nèi)許多大型煤礦也同時(shí)將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到了煤礦巖巷的施工中，煤礦采用盾構(gòu)施工法進(jìn)行施工我國(guó)在全球范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位，為更好地適應(yīng)礦井建設(shè)和采區(qū)的準(zhǔn)備，就需要提供高質(zhì)量的掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工。刀盤是整臺(tái)掘進(jìn)機(jī)中最重要的部件之一，如何制造出更好的滿足礦井條件要求的刀盤，才是完成井下掘進(jìn)施工的根本條件。本文介紹了全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)分瓣式刀盤的加工及制造難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：刀盤邊塊 ?刀盤中心塊 ?基準(zhǔn)面 ?加工角度

中圖分類號(hào)：TH132.425 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（c）-0101-02

1 ?巖巷掘進(jìn)機(jī)刀盤組成及煤礦巖巷特點(diǎn)

（1）下面針對(duì)某煤礦項(xiàng)目采用的巖巷隧道掘進(jìn)機(jī)的刀盤進(jìn)行分析介紹，如附圖所示。刀盤體主要由五部分組成，分為上、下、左、右邊塊以及中心塊。刀盤體分別由上述邊塊及中心塊兩兩組合到一起，組成一個(gè)直徑6.1m公差5mm范圍內(nèi)的圓形刀盤。刀盤的各邊塊及中心塊需要分別通過(guò)精確加工結(jié)合面和結(jié)合面上把合孔的方法滿足組合成一體的要求。

（2）煤礦巷道不同于普通隧道，煤礦巷道大多深度在千米左右且存在可燃?xì)怏w爆炸風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)煤礦的起重能力也限制了刀盤的結(jié)構(gòu)組成，因此對(duì)掘進(jìn)機(jī)刀盤的加工難度、加工質(zhì)量和設(shè)備安全性要求極其嚴(yán)格。刀盤體位于掘進(jìn)機(jī)的最前端也是掘進(jìn)機(jī)最主要的工作部件，刀盤的制造質(zhì)量直接影響整臺(tái)設(shè)備的工作質(zhì)量和工作效率。

2 ?刀盤的技術(shù)要求

（1）刀盤邊塊為外側(cè)圓弧形，內(nèi)側(cè)多邊形結(jié)構(gòu)，邊塊上表面分布多個(gè)刀箱，刀箱半徑尺寸需控制在±2mm范圍內(nèi)，兩側(cè)90°斜面需保證垂直關(guān)系并確保把合面3160尺寸公差在0.41mm范圍。

（2）刀盤中心塊為四邊均為3160mm的正方體，公差要求控制在+0.5mm范圍。

（3）邊塊與中心塊、邊塊與邊塊形成兩兩組合，并用螺栓把合成一體，每面上的螺栓孔多達(dá)2051個(gè)。

（4）刀盤各瓣加工后需整體組合，刀盤體組合后直徑達(dá)到φ6100mm，半徑公差5mm以內(nèi)，刀盤掌子面平面度要求在5mm范圍內(nèi)。

3 ?刀盤各瓣體的加工及難點(diǎn)

（1）刀盤邊塊的外形尺寸4316×1500×1480，重量為14127kg，加工面有角度公差要求。根據(jù)工件圖紙尺寸信息，參考我公司現(xiàn)有機(jī)床配制能力選用13米數(shù)控龍門銑及數(shù)控落地鏜進(jìn)行加工。

（2）首先需要對(duì)刀盤邊塊各加工面劃加工基準(zhǔn)參考線，以保證各加工面的均勻切削，同時(shí)安排粗加工與精加工分開的方式切削，可以有效控制工件在加工過(guò)程中由切削熱及殘余應(yīng)力釋放所帶來(lái)的工件變形，保證0.1mm的形位公差。

（3）刀盤加工基準(zhǔn)的選取是加工刀盤邊塊非常重要的環(huán)節(jié)，也是決定刀盤最終加工質(zhì)量最關(guān)鍵的第一步，刀盤掌子面是刀盤在現(xiàn)場(chǎng)施工的主要工作面，工作面上刀箱位置決定滾刀的安裝位置，因此，在加工時(shí)首先考慮以刀盤掌子面為水平找正基準(zhǔn)，再以各刀箱的半徑尺寸來(lái)確定刀盤邊塊把合面的加工余量，調(diào)整工件同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件后，將工件在合適位置用壓板壓牢固，防止工件在加工過(guò)程中攢動(dòng)。加工前準(zhǔn)確卻識(shí)別工件重要尺寸和關(guān)鍵部位是加工刀盤邊塊的基礎(chǔ)。

（4）準(zhǔn)備工作完成后，首先在刀盤掌子面上指定合適位置加工出4處200mm×200mm深5mm加工基準(zhǔn)面，以備后續(xù)精加工各把合面及裝配時(shí)作為找正和測(cè)量基準(zhǔn)使用，然后開始粗加工把合面并預(yù)留出合理的加工余量，特別注意角度面上的余量與直面的長(zhǎng)度關(guān)系，確保各面切削余量均勻。把合面粗加工完成后，以刀盤中心線及200×200方基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)分別加工把合面上的工藝孔，用于工序間組合各瓣刀盤體時(shí)使用。

（5）刀盤中心塊是刀盤體上尺寸最大也是連接各邊塊的重要部件，直接影響刀盤其它四件邊塊的組合效果，各瓣邊塊與中心塊粗加工后，需要進(jìn)入焊接車間將刀座焊接到刀箱內(nèi)，這一步焊接既要保證刀具在裝配時(shí)的精度尺寸又要控制焊接刀箱對(duì)刀盤本體特別是各結(jié)合面的變形情況。焊接后進(jìn)行整體組對(duì)，由于各結(jié)合面均留有加工余量，所以需要設(shè)計(jì)了專用工裝測(cè)量尺進(jìn)行檢測(cè)，確定每一把刀箱位置都滿足設(shè)計(jì)要求，確保尺寸無(wú)誤后方可根據(jù)滾刀半徑位置確定每一瓣刀盤體把合面的加工余量。加工余量確定后，分別采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精加工刀盤各瓣邊塊及中心塊的把合面，同時(shí)加工把合面上的各把合光孔。由于把合面上的把合孔數(shù)量多達(dá)幾千個(gè)，且分為光孔和螺紋孔無(wú)規(guī)律的交替出現(xiàn)，加工前需先在加工位置上做好標(biāo)記，一次性將所有光孔加工出來(lái)，否則一旦孔的位置或者孔的大小出現(xiàn)錯(cuò)誤將很難修復(fù)糾正，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。各瓣邊塊及中心塊把合面及光孔加工完成后，再進(jìn)行一次組對(duì)，將把合螺紋孔的位置確定，主要為確保前文提到的刀箱半徑及滾刀半徑軌跡準(zhǔn)確無(wú)誤，精確加工各處把合螺紋孔及銷孔。同時(shí)刀盤體各瓣把合孔數(shù)量較多，采用分時(shí)段加工可以有效降低加工出錯(cuò)的幾率，此種方法的實(shí)施有效的提高了刀盤的制造質(zhì)量，保證了圖紙要求的粗超度、形位公差及尺寸公差要求同時(shí)也降低了制造成本，特別是在緩解機(jī)床分配上的壓力。

（6）刀盤中心塊背面主要加工的是與主軸承連接的連接法蘭，連接法蘭的技術(shù)難點(diǎn)在于控制連接法蘭的形位公差和把合孔的位置公差，保證連接法蘭與主驅(qū)動(dòng)把合時(shí)的接觸關(guān)系，才能有效的將主軸承的扭矩傳遞輸出給刀盤，使刀盤有效發(fā)揮作用。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，此類型刀盤結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所涉及的角度面和孔較多，刀具軌跡半徑要求較為嚴(yán)格，采用合理的工藝措施和加工方法可以很好的提高制造質(zhì)量和縮短制造周期。在當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，開發(fā)出領(lǐng)先的技術(shù)產(chǎn)品，改善獨(dú)有的生產(chǎn)工藝，才能有給企業(yè)創(chuàng)造更大的市場(chǎng)，才會(huì)在不斷更新的制造技術(shù)和方法上獲得優(yōu)勢(shì)。

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