BB8100 型移動(dòng)式鏜孔機(jī)鏜孔工藝

侯方磊

（國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010300）

隨著科技的進(jìn)步、制造業(yè)的發(fā)展、生產(chǎn)效率的提高，露天礦用設(shè)備逐步走向大型化、高效化、自動(dòng)化。一些大型礦用設(shè)備的體積、載荷、效率越來(lái)越高，比如吊斗鏟、電鏟、自卸卡車、工程設(shè)備等。隨著設(shè)備體積和效率的增大，一些維修難點(diǎn)也逐步出現(xiàn)，比如設(shè)備結(jié)構(gòu)件大直徑基孔磨損，其失圓后修復(fù)是一項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。

因其結(jié)構(gòu)件體積和質(zhì)量較大，拆卸移動(dòng)困難，必須在設(shè)備上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)加工，而為保證加工精度、維修工期，則需要使用移動(dòng)式精密機(jī)床[1]。BB8100 型移動(dòng)式鏜孔機(jī)可用于戶外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)及廠房?jī)?nèi)的軸孔類的鏜孔、車端面加工，對(duì)于大直徑基孔磨損后的修復(fù)效果顯著。

支撐系統(tǒng)徹改變了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用高精度帶密封系統(tǒng)的自調(diào)心軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)銅套。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元可放置在鏜桿的任何位置，軸向進(jìn)給單元可放在鏜桿的任意端，結(jié)構(gòu)緊湊的液壓動(dòng)力單元輸出扭矩強(qiáng)大，全新設(shè)計(jì)、安裝簡(jiǎn)單、速度可調(diào)、生產(chǎn)效率極高。

1 BB8100 型鏜孔機(jī)主要結(jié)構(gòu)原理

BB8100 型鏜孔機(jī)由Climax 公司進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，尤其針對(duì)各類大型設(shè)備后的基孔修復(fù)具有強(qiáng)大功能，根據(jù)功能劃分為4 個(gè)單元[2]：①動(dòng)力單元：由液壓站、液壓發(fā)動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)總成組成；②傳動(dòng)單元：由鍍鉻鏜桿和機(jī)械軸向進(jìn)給總成組成；③執(zhí)行單元：由刀頭總成和機(jī)械軸向進(jìn)給總成組成；④支撐單元由端面自調(diào)心軸承支撐總成和內(nèi)徑非調(diào)心軸承支撐總成組成。BB8100 鏜孔機(jī)結(jié)構(gòu)組成如圖1。

1）液壓站。提供30 馬力（22 kW）380 V 50 Hz 30 A 的動(dòng)力單元，具備在低油量和高溫度狀態(tài)下自動(dòng)停車的功能，能有效地保護(hù)設(shè)備。液壓站的無(wú)級(jí)變速電機(jī)安裝在液壓油箱之中，確保了長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。提供四速變頻遙控控制器，功能包括：急停、電源開關(guān)、運(yùn)轉(zhuǎn)/步進(jìn)選擇、電機(jī)速度控制。配備壓力表、液位儀、2 條配備快速接頭的液壓油管（長(zhǎng)度5 m）以及10 μm 高精度濾芯。

圖1 BB8100 鏜孔機(jī)結(jié)構(gòu)組成

2）液壓發(fā)動(dòng)機(jī)。采用原裝進(jìn)口的液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，流量為190 cm3/r，鏜桿轉(zhuǎn)速20 r/min，鏜桿工作扭矩為6 484.9 N·m（最大扭矩可達(dá)8 227.1 N·m）。滿足正反轉(zhuǎn)要求，可重載加工，輸出扭矩穩(wěn)定。

3）鍍鉻鏜桿。鏜桿經(jīng)過(guò)特殊精密鍍鉻加工處理，長(zhǎng)期使用不會(huì)產(chǎn)生塑性變形，直徑203.2 mm，長(zhǎng)度為6 100 mm，直線度0.025 4 mm/304.8 mm，配備長(zhǎng)鍵槽絲杠。

4）內(nèi)徑非調(diào)心軸承支撐總成。中間支撐軸承支架設(shè)計(jì)為可拆卸式，可任意拆卸和安裝，尤其適用于狹小的空間。特制高精密軸承，軸承襯套與鏜桿不做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸承的旋轉(zhuǎn)部位采用密封潤(rùn)滑以確保鏜孔精度。

5）端面自調(diào)心軸承支撐總成。配備原裝進(jìn)口十字臂軸承支撐臂單元，特制高精密軸承，軸承襯套與鏜桿不做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸承的旋轉(zhuǎn)部位采用密封潤(rùn)滑以確保鏜孔精度，提供了更大的穩(wěn)定性，支撐裝置通過(guò)支架安裝在工件的端部，鏜桿由自調(diào)心軸承支撐定位，通過(guò)調(diào)節(jié)此裝置上的4 個(gè)可調(diào)螺絲將鏜桿進(jìn)行初始對(duì)中。

6）端面銑頭總成。該部分主要作用是完成端面的銑削加工，加工范圍為355.6～2 481.6 mm，共配有3 套，安裝簡(jiǎn)便、快速，可以在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給。端面銑頭裝置安裝在鏜桿刀夾上，用提供的墊塊裝置調(diào)整銑削直徑范圍。

7）刀頭總成。加工范圍為406～2 032 mm，最新設(shè)計(jì)的刀頭單元，特殊定位的可調(diào)導(dǎo)塊，可以將切削力直接引導(dǎo)到鏜桿上，使切削力和剛性結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，滿足重載加工；分瓣式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了快速簡(jiǎn)單安裝，具有可調(diào)節(jié)、可拆卸的對(duì)開螺母，增加了刀頭單元的靈活性，更適用于空間狹小的作業(yè)場(chǎng)所。

8）旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)總成。驅(qū)動(dòng)組件可以安裝在鏜桿的任何部位，配備防撞外部殼體、高精度軸承、密封系統(tǒng)、終生免維護(hù)潤(rùn)滑，傳動(dòng)裝置齒輪比為20∶1。

9）機(jī)械軸向進(jìn)給總成。該總成可安裝在鏜桿的兩端部位，可雙向進(jìn)給、手動(dòng)/自動(dòng)進(jìn)給，機(jī)械軸向進(jìn)給速率為0.076～0.760 mm/r。

2 鏜孔工藝

以黑岱溝露天煤礦WK-20 電鏟中心孔磨損修復(fù)過(guò)程為例，BB8100 型鏜孔機(jī)的工藝流程如下[3]：

1）對(duì)WK-20 中心孔進(jìn)行測(cè)量，確定基準(zhǔn)。根據(jù)基孔的磨損情況，確定補(bǔ)焊范圍及補(bǔ)焊量，留出足夠的加工余量。

2）將軸承組件緊固到鏜桿上，將鏜桿裝入中心孔。根據(jù)中心孔直徑選擇內(nèi)徑安裝軸承支撐總成組件，將支撐總成安裝在中心孔內(nèi)，根據(jù)確定好的基準(zhǔn)，使用百分表和光學(xué)對(duì)中儀調(diào)節(jié)鏜桿處于最中央位置，用手柄將頂桿在孔中頂緊。

3）安裝端面支撐組件。將4 個(gè)支撐工裝直接焊接到中心孔上下端面上，或在中心孔上下端面打孔，安裝端面支撐組件。由于鏜桿垂直方向安裝，自質(zhì)量較大，為防止鏜桿帶掉落需在兩端安裝夾緊環(huán)。

4）檢查同心度。端面支撐軸承具有球面錐度可調(diào)的特點(diǎn)，可以進(jìn)行±6.35 mm 的微調(diào)以精準(zhǔn)定心鏜桿。所以在端面支撐總成固定后，再次使用百分表和內(nèi)徑千分尺檢查鏜孔和鏜桿間的同心度，調(diào)節(jié)4 個(gè)可調(diào)螺絲將鏜桿對(duì)中，同心度誤差控制在±0.02 mm以內(nèi)。

5）將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)總成安裝在端面支撐上部。使用鎖緊環(huán)將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器鎖定在鏜桿上，將扭矩臂安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器殼體上，空間足夠的情況下，一般對(duì)稱安裝，以保證旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。扭矩臂需要固定在足夠堅(jiān)固的固定結(jié)構(gòu)上，以承受旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元的全部扭矩。

6）安裝軸向進(jìn)給總成，將軸向進(jìn)給的止動(dòng)桿固定到固定結(jié)構(gòu)上，以使其絆住進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

7）將刀架兩瓣安裝在鏜桿上，絲杠螺母和絲杠嚙合到位。根據(jù)孔直徑選擇合適的墊塊和配重塊，在刀架兩側(cè)對(duì)稱安裝。

8）連接液壓動(dòng)力單元和液壓發(fā)動(dòng)機(jī)，確保液壓站電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和箭頭標(biāo)記方向一致，切換液壓發(fā)動(dòng)機(jī)軟管可以控制鏜桿旋轉(zhuǎn)方向。

9）粗加工。鏜孔需要進(jìn)行多次粗加工和1 次精加工[4]，粗加工時(shí)預(yù)留0.60～0.80 mm 的余量，中心孔尺寸鏜削至520 mm 左右。粗鏜過(guò)程中要不斷對(duì)中心孔進(jìn)行測(cè)量，嚴(yán)禁不測(cè)量就1 次鏜削到位。

10）精加工。粗車完畢后進(jìn)行精加工，鏜孔標(biāo)準(zhǔn)尺寸為520.55 mm，內(nèi)嵌銅套尺寸為520.90 mm，標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈量為0.45 mm?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，BB8100 將基孔尺寸加工至520.50～520.60 mm 的范圍內(nèi)，鏜孔完成后中心孔與銅套的實(shí)際過(guò)盈量為0.40～0.50 mm[5]。

11）拆卸鏜孔機(jī)。中心孔按標(biāo)準(zhǔn)尺寸車削完畢并測(cè)量無(wú)誤后，按照鏜孔機(jī)安裝的反向順序進(jìn)行拆卸，因?yàn)殓M桿是鍍鉻設(shè)計(jì)，拆卸時(shí)注意盡量避免鏜桿和周圍物體的撞擊磕碰，以免磕傷鏜桿降低鏜孔精度。

3 常見問(wèn)題及預(yù)防措施

BB8100 鏜孔機(jī)雖然剛性好、動(dòng)力強(qiáng)、精度高，但在鏜削大直徑基孔時(shí)也會(huì)發(fā)生一些常見問(wèn)題，例如：扎刀、悶車、進(jìn)給單元失效、鏜削后基孔橢圓或錐度等[6]，針對(duì)于BB8100 鏜孔機(jī)具體結(jié)構(gòu)組成，梳理總結(jié)常見問(wèn)題的避免措施[7-8]如下：

1）補(bǔ)焊的清理和保溫。基孔補(bǔ)焊前，對(duì)基孔進(jìn)行徹底清理和預(yù)熱，預(yù)熱溫度不大于300 ℃，焊接后保溫6～8 h，避免金屬焠硬現(xiàn)象。出現(xiàn)焠硬現(xiàn)象時(shí)，因基孔硬度變高，刀具頻繁磨損?；變?nèi)焊接層材質(zhì)硬度不均勻，鏜削后基孔可能出現(xiàn)橢圓或錐度。

2）安裝前的維護(hù)。安裝前的維護(hù)包括：①清洗傳動(dòng)部件并涂抹潤(rùn)滑油，否則傳動(dòng)部件間鐵屑會(huì)導(dǎo)致進(jìn)給阻力增大；②連接液壓動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，檢查液壓油內(nèi)有無(wú)空氣、雜質(zhì)，避免因液壓動(dòng)力不足造成停機(jī)現(xiàn)象；③冬季低溫作業(yè)時(shí)進(jìn)行預(yù)熱，因?yàn)闇囟冗^(guò)低時(shí)油品黏度上升，傳動(dòng)力矩增大，導(dǎo)致進(jìn)給單元不進(jìn)給。

3）刀架的調(diào)整。在安裝設(shè)備時(shí)，刀架單元為分瓣對(duì)開式，將對(duì)開螺母將與絲杠間隙調(diào)整到最小。鏜削大直徑基孔時(shí)刀架臂較長(zhǎng)，質(zhì)量較大，應(yīng)在刀架對(duì)稱方向安裝刀架臂和配重塊，以平衡徑向力。刀架間隙過(guò)大和徑向力不平衡可能造成鏜削后基孔出現(xiàn)橢圓，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致扎刀和停機(jī)。

4）鎖緊螺絲的調(diào)整。在鏜削過(guò)程中，將微調(diào)鏜頭的刀具鎖緊螺釘緊固到位，鎖緊螺釘上涂Vibratite-VC3 螺紋膠，以避免在振動(dòng)過(guò)程中螺絲松動(dòng)。鎖緊螺釘松動(dòng)及進(jìn)給量過(guò)大可能造成鏜削后孔出現(xiàn)錐度，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致扎刀和停機(jī)。

5）余量和測(cè)量。在進(jìn)行精加工時(shí)，要預(yù)留足夠切削余量，一般為0.6～0.8 mm。加工中測(cè)量時(shí)，在基孔兩端的對(duì)稱位置進(jìn)行多次測(cè)量，避免基孔因出現(xiàn)錐度和橢圓，使實(shí)際尺寸超出公差范圍。

4 結(jié)語(yǔ)

BB8100 型鏜孔機(jī)是迄今為止國(guó)內(nèi)露天煤礦所使用最大的移動(dòng)式鏜孔機(jī)，該鏜孔機(jī)以其精密的設(shè)計(jì)、穩(wěn)定的性能、合理的結(jié)構(gòu)，對(duì)直徑1.5 m 以上的基孔磨損具有良好的修復(fù)作用，幾乎包括了所有大型設(shè)備的基孔在線修復(fù)。自有設(shè)備的基孔在線修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)有：①為企業(yè)每年有效節(jié)約外委維修成本約200～400 萬(wàn)元；②縮短了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，外委修復(fù)從開始申請(qǐng)到維修結(jié)束，一般為1～2 個(gè)月，內(nèi)部檢修技術(shù)人員自修鏜孔一般為10 d 左右；③提高了檢修技術(shù)水平，自有大型鏜孔設(shè)備的運(yùn)維，能有效提高維修人員技術(shù)水平，避免高端技術(shù)封鎖。