采煤機(jī)齒輪加工中誤差分析和加工工藝研究

李揚(yáng)

摘 要：采煤行業(yè)屬于我國(guó)工業(yè)主要支撐行業(yè)，屬于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重大項(xiàng)目。為保證采煤業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)確保設(shè)備精度可靠，提高工作效率。文章對(duì)采煤機(jī)齒輪加工誤差詳細(xì)分析，并對(duì)其加工工藝進(jìn)行介紹分析，旨在為提高采煤機(jī)工作效率，提高齒輪精準(zhǔn)度奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；齒輪加工；誤差分析；加工工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.054

我國(guó)地域遼闊，煤炭資源豐富，采煤中采煤機(jī)效率及質(zhì)量直接影響采煤數(shù)量及其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益[1]。為促進(jìn)采煤業(yè)持續(xù)發(fā)展，需對(duì)設(shè)備精度詳細(xì)分析，要求零部件滿足精度要求。齒輪是采煤機(jī)重要部件，齒輪精度直接影響設(shè)備作業(yè)性能。導(dǎo)致采煤機(jī)齒輪誤差的原因具有多樣性，誤差將影響齒輪精度，降低采煤作業(yè)效率。

1 齒輪誤差

1.1 機(jī)床精度影響

機(jī)床工作臺(tái)、頂尖徑向跳動(dòng)，或上下頂尖并不同軸，將導(dǎo)致齒輪加工出現(xiàn)誤差，此外，工作臺(tái)分度誤差也會(huì)影響齒輪加工精度[2]。

1.2 工件及工件加裝誤差

此方面內(nèi)容包涵工件基準(zhǔn)孔、夾具心軸等方面實(shí)際誤差，夾具心軸發(fā)生徑向跳動(dòng)，或者工件和基準(zhǔn)孔軸線出現(xiàn)明顯調(diào)動(dòng)誤差， 以及胎具中心及工作臺(tái)回轉(zhuǎn)中心出現(xiàn)未重合現(xiàn)象，直接影響齒輪精度。

1.3 提高齒輪加工精度的途徑

（1）提高齒輪機(jī)床制造精度，以此加工出高質(zhì)量齒輪。

（2）合理利用誤差補(bǔ)償技術(shù)，在不同情況下，以機(jī)床實(shí)際制造精度在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上無法解決問題，想采用誤差補(bǔ)償技術(shù)，適當(dāng)改變工藝方法、工裝結(jié)構(gòu)，以此提高采煤機(jī)齒輪實(shí)際加工制造精度[3]。

2 減少采煤機(jī)齒輪加工誤差、提高精度的方式

2.1 優(yōu)化齒坯端面

齒坯端面直徑影響齒輪制造加工精度，正常情況下，齒坯基準(zhǔn)面以內(nèi)孔定位實(shí)現(xiàn)，端面跳動(dòng)程度雖端面直徑增加而加劇，因此，需計(jì)算齒坯端面跳動(dòng)程度，判斷齒坯端面直徑。對(duì)齒坯端面跳動(dòng)而言，主要通過以下公式計(jì)算：

其中，Di為基準(zhǔn)面直徑，△g為齒坯定位端面跳動(dòng)量。若齒坯端面跳動(dòng)數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將嚴(yán)重影響加工精度。實(shí)際加工中，可通過控制齒坯端面面積，以此確保內(nèi)孔定位穩(wěn)定，減少齒輪加工誤差。

2.2 優(yōu)化夾具

優(yōu)化夾具主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方面，若工件孔及夾具心軸有較大間隙，將影響齒輪精準(zhǔn)度。若間隙設(shè)計(jì)誤差大，不僅導(dǎo)致齒輪有偏心，還會(huì)導(dǎo)致夾具出現(xiàn)變形，加大齒坯端面跳動(dòng)產(chǎn)生，影響端面內(nèi)孔定位精準(zhǔn)度。因此，需盡量減少端面振擺，避免對(duì)定位產(chǎn)生較大影響，合理調(diào)整夾具心軸定位，推薦采用短圓柱代替長(zhǎng)圓柱，以此優(yōu)化內(nèi)孔定位精度。

采用短圓柱定位方式具有科學(xué)性，其定位精確，軸向位置距軸心較近，可針對(duì)需求計(jì)進(jìn)行合理調(diào)整，正常控制長(zhǎng)度在5-8mm左右。采用短圓柱支持設(shè)計(jì)加工，安裝便捷，齒輪軸頸直徑針對(duì)圓柱直徑合理選擇，避免夾具不合理夾持，出現(xiàn)過緊變形，影響夾持效果，出現(xiàn)偏心。對(duì)夾具心軸度而言，需考慮不同情況，若齒坯夾緊，則夾具中心偏心率得到有效控制。此外，為進(jìn)一步降低齒輪加工誤差，需提高齒坯精度，以高精度齒坯和定位心軸間隙合理化操作，夾具底固定止口，確保工作臺(tái)中心和夾具心軸兩者軸心保持一致性，此時(shí)和夾具配合間仍存在間隙，存在一定誤差。以微調(diào)螺絲釘進(jìn)行改進(jìn)，將夾具固定為可微調(diào)偏心止口，確保夾具可快速找正，且趨于零。

對(duì)于Di/B<1的實(shí)際情況，需以球面墊圈對(duì)基準(zhǔn)端面合理定位，在4自由度當(dāng)中，僅對(duì)1個(gè)自由度進(jìn)行限制，避免齒坯斷面跳動(dòng)對(duì)整體加工穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，將誤差降到最低。為避免圓周發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，需融入檔銷，以此控制加工穩(wěn)定，避免球面墊圈作圓周滾銷力影響，向圓周方向滑動(dòng)，造成較大加工誤差。

2.3 熱處理后磨孔工藝

基準(zhǔn)孔受熱后，發(fā)生熱脹冷縮，存在輕微變形，易造成誤差產(chǎn)生。因此，需在磨齒前對(duì)的精準(zhǔn)控精細(xì)化打磨，在磨孔中要求滿足△g，盡可能提高其精度。其端面精度是齒向誤差及齒合歪斜度重要內(nèi)容，因此，在對(duì)應(yīng)磨孔中，需提高對(duì)△g要求，控制△g≤0.0003（Di+20）。

3 加工工藝選擇

3.1 采用新加工工藝

可采用大圓角凸頭加工技術(shù)的，適當(dāng)增加的采煤機(jī)尺寸的圓角半徑，磨齒后，避免齒根中存在較多應(yīng)力。需外，需對(duì)熱處理后的齒輪噴丸處理，確保采煤機(jī)的齒輪齒根強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)需求。

3.2 提高齒輪外齒及漸開線花鍵質(zhì)量

對(duì)齒輪進(jìn)行淬火及滲碳處理，應(yīng)確保外齒齒面印度達(dá)到HRC60，心部硬度達(dá)到HRC40，確保齒輪自身可再次完善制造，經(jīng)熱處理之后，要求采煤機(jī)齒輪心部硬度滿足HRC32-35以內(nèi)。

4 結(jié)束語

綜上所述，采煤機(jī)齒輪加工制造具有一定復(fù)雜性，易受外界因素影響導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，進(jìn)而增加齒輪誤差出現(xiàn)，影響加工進(jìn)度，最終影響采煤機(jī)實(shí)際工作效率。通過詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)采煤機(jī)齒輪制造精度影響因素是多方面的，誤差產(chǎn)生原因具有多樣性特點(diǎn)，受制造工藝及設(shè)計(jì)工藝影響最大。齒輪齒坯斷面跳動(dòng)程度將影響內(nèi)控定位合理性，需以短圓柱代替原本長(zhǎng)圓柱，以此確保定位準(zhǔn)確，減小外界對(duì)定位的干擾，便于齒輪高效加工。此外，齒輪制造加工中，需應(yīng)用高精度齒坯，合理處置齒坯及定位心軸間隙，提高齒輪制造精度及實(shí)際效率，確保采煤機(jī)整體質(zhì)量穩(wěn)定，提高采煤作業(yè)效率，促進(jìn)采煤業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬利，李國(guó)平，穆潤(rùn)青等.不同側(cè)隙下采煤機(jī)搖臂齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的研究[J].煤礦機(jī)械，2017（09）：92-93.

[2]王曉麗.數(shù)控插齒機(jī)傳動(dòng)鏈誤差對(duì)齒輪加工精度的影響分析與研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2016，29（02）：110-111.

[3]馬宇航，孫國(guó)啟，仝穎.復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤機(jī)的應(yīng)用研究[J].煤礦機(jī)電，2016（02）：71-72.