空心鉆頭修磨技術的研究

摘要：近年來鋼軌打眼設備，幾乎全部更新為內燃空心鉆，所用的空心鉆頭五花八門，從節約成本支出的角度，提出自制簡易小型工具磨床，對所有品種的鉆頭進行修磨，并概要介紹小型工具磨的主要功能。

關鍵詞：養路機械；內燃鉆眼機；空心鉆頭；磨削

近年來，隨著鐵道線路裝備的技術進步和養修標準的不斷提高，工務段養路機械也得到了突飛猛進的發展，鋼軌鉆眼機由電動向自帶動力的內燃鉆眼機發展。然而，隨著內燃鉆眼機的普遍推廣，各個生產廠家在豐厚利潤的誘惑下，千方百計設計自己的鉆頭結構，沒有統一的標準。形成了空心鉆頭基本上不能再次利用，加大了成本支出。

1 空心鉆頭存在的突出問題

1.1 鋼軌內燃鉆眼機品種繁多，標準不統一

經過二十多年的發展和技術進步，在鋼軌鉆眼機的研究領域不斷優勝劣汰中，形成了“萬國俱樂部”的局面，但是近年來鋼軌打眼設備，幾乎全部更新為內燃空心鉆，沈陽、四通、錦州等等各個生產廠家所用的空心鉆頭：國產鉆頭350元一只，進口鉆頭900元一只。各個生產廠家均結合自身的特點設計自己的鉆頭結構。出現了4齒、6齒、8齒的合金或高速鋼的鉆頭，五花八門，而且有4、8、12、16等多個切削刃。一只新鉆頭只能保證使用幾十次，甚至有的只使用十幾次左右，僅我段焊軌組每年都要消耗上百只，大大增加了成本支出。

眾所周知，各種鉆頭其實都可以經過磨削重復利用，不進行修磨是一個很大的浪費。但是目前各個工務段基本上沒有磨削工具，當鉆頭磨損到一定程度后就報廢。而且，針對于工務段來說不可能一種鉆頭配備一臺修磨工具。

1.2 使用操作水平低下，縮短了空心鉆頭的生命周期

應該說，機械設備的健康狀態，三分靠結構質量，七分靠使用操作水平。然而，配備在一線班組的鋼軌鉆眼機在使用過程中，絕大多數都是由班組養路工來完成，一是人員沒有經過培訓，二是人員也不固定。造成很多的操作人員往往違反操作規程盲目使用，導致鉆頭快速磨損，縮短使用周期。

1.3 鉆眼機的維修能力和投入不足，造成帶病使用

一是對于段內專職修理人員來講，不論是現場的巡修還是廠內修理，由于機械設備規模大、品種多、地域廣、故障率高等因素，修理能力很難滿足修理任務的實際需求，特別是機械維修配件價格高，消耗多，鑒于成本控制壓力，配件供應也不能滿足修理需求，設備完好率提高存在很大困難。

二是由于資金成本因素，配備數量上不能滿足一線的需要，形成“只要能轉，就使用”的局面。因各部分結構磨損松框而加劇鉆頭的磨損。

2 研究空心鉆頭修磨技術的重要意義

眾所周知，各種鉆頭其實都可以經過磨削重復利用，僅我段焊軌組每年消耗100只左右，按國產鉆頭350元一只計算，就需要支出成本3.5萬元。由此可見，不進行修磨是一個多大的浪費。但是目前各個工務段基本上沒有磨削工具，當鉆頭磨損到一定程度后就報廢，而且，針對于工務段來說不可能一種鉆頭配備一臺修磨工具。因此，研究空心鉆頭修磨技術，具有廣闊的經濟效益。

3 研究空心鉆頭修磨技術的具體內容

3.1 研究實現的目標

1）鋼軌鉆眼機的任何空心鉆頭都能進行修磨，最大限度降低成本支出。

2）經修磨的空心鉆頭使用壽命不低于新鉆頭的70%。

3.2 主要研究的內容

1）三相異步電機與碗型砂輪固定一體的進給機構。采用細牙螺紋傳動，電機底座與螺母進行固定連接，在旋轉細牙絲杠時，螺母、電機、碗型砂輪一起沿著絲杠的軸線移動，實現刀具的進給系統。

2）操作平臺垂直于碗型砂輪軸線的往返運動機構。利用一個圓柱齒輪和一根模數一樣的齒條進行傳動，齒條與操作工作臺進行固定連接。通過旋轉齒輪實現操作臺在規定方向上進行移動。

3）不同刀具的固定機構。根據不同刀具都是鋼軌打眼而用，而鉆眼機的鉆頭卡具是一樣的特點，從而解決刀具的固定。

4）待修磨刀具切削齒的轉換機構。根據每個刀具都有出銷槽，而且都是平均分布，通過彈簧卡片進行定位，實現帶磨刀具切削齒的均勻磨削。

5）切削刃的磨削轉換機構。由于各種刀具的每個切削齒，最少有兩個切削刃，通過刀具的固定機構在操作平臺上，繞一個固定點旋轉一定角度即可實現切削刃磨削的轉換。

3.3 具體實施方案

3.3.1 三相異步電機與碗型砂輪固定一體的進給機構

采用細牙螺紋傳動，電機底座與螺母進行固定連接，在旋轉細牙絲杠時，螺母、電機、碗型砂輪一起沿著絲杠的軸線移動，實現刀具的進給系統。如照片所示：

工作結構原理：

碗型砂輪固定在電機的前端，電機底座與燕尾滑塊進行固定連接，燕尾滑塊與細牙絲杠上的螺母固定連接。通過旋轉絲杠手柄帶動絲杠旋轉，在螺母與絲杠的作用下，螺母帶動燕尾滑塊在燕尾槽內，精確平穩滑動，從而完成碗型砂輪的精確平穩進給或退刀工作。

3.3.2操作平臺垂直于碗型砂輪軸線的往返運動機構

利用一個圓柱齒輪和一根模數一樣的齒條進行傳動，齒條與操作工作臺進行固定連接。通過旋轉齒輪實現操作臺在規定方向上進行移動。其外形照片如下：

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工作結構原理：

工作臺下面固定一根齒條，齒條與圓柱齒輪軸上的齒輪向嚙合，圓柱齒輪軸固定在機架上。工作時，搖擺操作手柄，圓柱齒輪軸旋轉，通過圓柱齒輪和齒條帶動工作臺作往復運動，實現修磨時的橫向進給量，從而達到修磨的目的。

3.3.3不同刀具的固定機構

根據不同刀具都是鋼軌打眼而用，而鉆眼機的鉆頭卡具是一樣的特點，從而解決刀具的固定。如照片：

工作結構原理：

由于鉆頭的緊固部分都是一樣的，所以設計一種鉆頭固定座。把待磨鉆頭插入鉆頭固定座中，用固定螺釘緊固，實現刀具固定機構。

3.3.4待修磨刀具切削齒的轉換機構

根據每個刀具都有出銷槽，而且都是平均分布，通過彈簧卡片進行定位，實現帶磨刀具切削齒的均勻磨削。如照片：

工作結構原理：

彈簧卡片固定在彈簧卡片支架上，當旋轉手柄旋轉到一定角度，彈簧卡片正好卡在出銷槽內，開始修磨一個切削齒，修磨完畢后進行下一個切削齒的修磨。對于不同的鉆頭，調整彈簧卡片的位置即可。

3.3.5切削刃的磨削轉換機構

由于各種刀具的每個切削齒，最少有兩個兩個切削刃，通過刀具的固定機構在操作平臺上，繞一個固定點旋轉一定角度即可實現切削刃磨削的轉換。如照片：

工作結構原理：

鉆頭固定支架繞中心軸在旋轉槽內進行旋轉，旋轉到鉆頭的切削刃與砂輪的磨削面相吻合后，用固定螺釘進行固定，開始修磨。根據不同的鉆頭，切削刃的角度也不同，因此，旋轉槽是一個半圓形狀，以適應于不同的鉆頭。

通過研究試制，完成了一臺空心鉆頭試用機，其工作狀態照片如下：

4 研究空心鉆頭修磨技術的實際效果

通過研制空心鉆頭磨削機具，徹底改變了一次性使用的現狀，使鉆頭的使用壽命平均延長十倍以上（每只鉆頭最少可以磨削10次以上），按國產鉆頭350元一只，我段僅今年上半年就修磨了200余只鉆頭，最少可為段節省成本200*350*10=70萬元。在我們新段經營困難條件下，彌補了資金短缺的不足。

5 結論

面對繁雜的小型養路機械現狀，工務段必須堅持修舊利廢、技術改造，大力回收老舊閑置設備，充分利用綜合機修車間的技術能量，進行二次開發，穩定機械設備總體規模；堅持機械設備維護修程，分工負責，落實責任，保證機械設備的全過程管理；堅持人員的培訓，不斷提高設備的操作、保養和修理水平；依靠科學技術手段，最大化降低成本支出。

作者簡介：張立昌，工程師。