全斷面巖巷掘進機刀盤的加工

李曉光

摘 ? 要：隨著我國大力發展全斷面隧道掘進機進行地下施工技術，國內許多大型煤礦也同時將這項技術應用到了煤礦巖巷的施工中，煤礦采用盾構施工法進行施工我國在全球范圍內處于領先地位，為更好地適應礦井建設和采區的準備，就需要提供高質量的掘進機進行施工。刀盤是整臺掘進機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，才是完成井下掘進施工的根本條件。本文介紹了全斷面巖巷掘進機分瓣式刀盤的加工及制造難點。

關鍵詞：刀盤邊塊 ?刀盤中心塊 ?基準面 ?加工角度

中圖分類號：TH132.425 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）02（c）-0101-02

1 ?巖巷掘進機刀盤組成及煤礦巖巷特點

（1）下面針對某煤礦項目采用的巖巷隧道掘進機的刀盤進行分析介紹，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，組成一個直徑6.1m公差5mm范圍內的圓形刀盤。刀盤的各邊塊及中心塊需要分別通過精確加工結合面和結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氣體爆炸風險同時煤礦的起重能力也限制了刀盤的結構組成，因此對掘進機刀盤的加工難度、加工質量和設備安全性要求極其嚴格。刀盤體位于掘進機的最前端也是掘進機最主要的工作部件，刀盤的制造質量直接影響整臺設備的工作質量和工作效率。

2 ?刀盤的技術要求

（1）刀盤邊塊為外側圓弧形，內側多邊形結構，邊塊上表面分布多個刀箱，刀箱半徑尺寸需控制在±2mm范圍內，兩側90°斜面需保證垂直關系并確保把合面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2051個。

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

3 ?刀盤各瓣體的加工及難點

（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。根據工件圖紙尺寸信息，參考我公司現有機床配制能力選用13米數控龍門銑及數控落地鏜進行加工。

（2）首先需要對刀盤邊塊各加工面劃加工基準參考線，以保證各加工面的均勻切削，同時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程中由切削熱及殘余應力釋放所帶來的工件變形，保證0.1mm的形位公差。

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

（4）準備工作完成后，首先在刀盤掌子面上指定合適位置加工出4處200mm×200mm深5mm加工基準面，以備后續精加工各把合面及裝配時作為找正和測量基準使用，然后開始粗加工把合面并預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度關系，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方基準為定位基準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，需要進入焊接車間將刀座焊接到刀箱內，這一步焊接既要保證刀具在裝配時的精度尺寸又要控制焊接刀箱對刀盤本體特別是各結合面的變形情況。焊接后進行整體組對，由于各結合面均留有加工余量，所以需要設計了專用工裝測量尺進行檢測，確定每一把刀箱位置都滿足設計要求，確保尺寸無誤后方可根據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，分別采用數控機床進行精加工刀盤各瓣邊塊及中心塊的把合面，同時加工把合面上的各把合光孔。由于把合面上的把合孔數量多達幾千個，且分為光孔和螺紋孔無規律的交替出現，加工前需先在加工位置上做好標記，一次性將所有光孔加工出來，否則一旦孔的位置或者孔的大小出現錯誤將很難修復糾正，帶來巨大的經濟損失。各瓣邊塊及中心塊把合面及光孔加工完成后，再進行一次組對，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確無誤，精確加工各處把合螺紋孔及銷孔。同時刀盤體各瓣把合孔數量較多，采用分時段加工可以有效降低加工出錯的幾率，此種方法的實施有效的提高了刀盤的制造質量，保證了圖紙要求的粗超度、形位公差及尺寸公差要求同時也降低了制造成本，特別是在緩解機床分配上的壓力。

（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，連接法蘭的技術難點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動把合時的接觸關系，才能有效的將主軸承的扭矩傳遞輸出給刀盤，使刀盤有效發揮作用。

4 ?結語

綜上所述，此類型刀盤結構較為復雜，所涉及的角度面和孔較多，刀具軌跡半徑要求較為嚴格，采用合理的工藝措施和加工方法可以很好的提高制造質量和縮短制造周期。在當今激烈的市場競爭環境下，開發出領先的技術產品，改善獨有的生產工藝，才能有給企業創造更大的市場，才會在不斷更新的制造技術和方法上獲得優勢。

參考文獻

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