國產化采煤機行走輪高速切削加工應用

■常熟天地煤機裝備有限公司 （江蘇 215500） 李 超

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采煤機行走輪在引進外國產品和技術時，注意消化吸收，逐步把原來靠從國外引進的設備、產品和零部件，轉化為在本國生產制造的過程。我公司承接美國產某型號采煤機行走輪國產化，為保證行走輪有較好耐磨性和沖擊韌性，采用低碳高合金材料18Cr2Ni4WE，進行滲碳淬火處理。其毛坯采用自由鍛工藝，加工余量較大，傳統的加工方法大多采用線切割，生產周期較長，且在行走輪齒面產生軸向的切削紋路，產生應力集中失效。

數控機床作為先進的制造設備，在采煤機制造業中已經廣泛應用，有高速切削的設備基礎。20世紀80年代中期開始研究陶瓷刀具高速切削淬硬鋼并在生產中應用，在采煤機零部件制造行業也逐漸應用。采用高速切削可以大幅縮短生產周期，提高行走輪精度及表面質量，提升行走輪的使用壽命。

（1）裝夾方案設計。在整個切削過程中，由于加工量比較大，所以帶來切削力非常大，合理的裝夾是不可忽視的一個重要環節。以內孔定位，在端面上蓋一個法蘭盤作為壓板，用螺栓固定（見圖1）。

（2）走刀路徑設計。齒廓的銑削過程是一個斷續切削過程。銑削過程中，刀齒不但受機械沖擊和溫度變化影響很大，還要經受沖擊載荷和機械摩擦，所以走刀路徑的設計是行走輪齒廓加工的首要任務。通過我們大量的長期的生產實踐，確定如圖2的走刀路徑。

圖1 行走輪裝夾

（3） 工藝路線設計：粗加工→ 半精加工→精加工。

粗加工余量較大，需要考慮刀具剛性對加工質量的影響，采用分體式盤式銑刀（見圖3），按圖2的走刀路徑粗銑齒廓，背吃刀量在1mm左右，進給量2 500～3 500mm/min，主軸轉速2 000～1 500r/min。

圖2 走刀路徑

半精加工由于余量較小，我們選用同高速銑刀，半精加工背吃刀量0.5mm，進給量8 000～6 000mm/min，主軸轉速4 000～3 000r/min，此刀具容易控制精刀余量，留單面0.1～0.15mm精加工余量。

精加工時根據齒的厚度來確定刀徑的大小，防止加工后讓刀，從而難以保證尺寸，因此選用指狀硬質合金立銑刀（見圖4），并使用液壓刀柄（見圖5），線速為60m/min進給量0.08～0.1r/z，此刀具容易控制尺寸及保證表面粗糙度。

圖3 分體式盤式銑刀

圖4 指狀硬質合金立銑刀

圖5 液壓刀柄

（4）程序設計。

主程序

Rough machining

T1M06

#1=1500

#2=2500

#13001=D/2+0.5

G90G54G0X20.Y430.S#1M03

G43H1Z50.0

Z3.0

#10=-1.0

#11=-60.0

WHILE[#10>=#11]DO1

M98P0001

#10=#10-1

END1

G0Z100.0

M05

G91G28Z0.0

M00

M00

Semi-finishing

T2M06

#1=3500

#2=6000

#13001=D/2+0.1

G90G54G0X20.Y430.S#1M03

G43H2Z50.0

Z3.0

#10=-0.5

#11=-60.0

WHILE[#10>=#11]DO1

M98P0001

（部分程序略，有需要的讀者可向本刊索?。?/p>

應用本工藝加工的采煤機行走輪的各項性能指標經檢測均滿足設計要求，已投入煤礦生產。高速切削加工技術應用在采煤機行走輪的制造中，還有大量研究、開發工作需要進行。只要充分熟悉高速切削加工技術的優越性和巨大經濟效益的潛力，完全有可能迅速把采煤機零部件制造推進到一個新水平。