破碎刀齒加工工藝研究

李東LI Dong；王艷麗WANG Yan-li

（寧夏天地奔牛實業集團有限公司，石嘴山753000）

1 概述

隨著煤炭工業的現代化，產煤工藝產生了巨大變革，放頂煤工藝得到了科學的應用。當煤的硬度f＞2 時，煤的強度不易被破壞，極易形成塊狀，當工作面塊狀巖石較多時，塊狀煤和塊狀巖石都不易通過轉載機，并對運輸設備產生碰、撞、砸等破壞，給井下安全運輸帶來困難。破碎機（如圖1）就是將塊狀煤和塊狀巖石充分破碎，使其順利通過轉載機，保證井下安全運輸生產。破碎機主要由出料槽、進料段、動力部、破碎軸組、擋簾、護罩等組成。主要部件之間均采用非金屬嵌件鎖緊螺母進行緊固，提高了安全可靠性。破碎軸組整體安裝在破碎架體中間部位，和調高墊板等與進料端底座固定在一起。目前，煤礦井下使用最多的是顎式破碎機和錘式破碎機。破碎軸組是錘式破碎機破碎物料的主要部件（如圖2），以PL500 破碎機為例，錘頭為分體式結構，錘頭與錘柄為分體式連接。錘頭的材質采用高耐磨性材料，錘頭的分體式結構，使得錘頭更換非常方便。破碎矸石和煤塊時利用該部件較高的轉動慣量，在額定轉速時儲存的動能通過安裝在破碎機軸上的刀體與被碰物料短時間接觸作用而形成的沖擊力擊裂煤炭，在轉子下部，設有篩板、粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級，通過篩孔排出，大于篩孔尺寸的粒級再由刀齒座與刮板鏈、破碎機間的速度差進一步對破碎煤炭進行碾壓和搓拉，而達到破碎煤炭的作用，錘式破碎機的刀齒承擔著破碎煤炭、礦石等任務，使用在工作極其惡劣的條件下，刀齒與礦石之間具有強烈的沖擊力，齒面承受沖蝕磨粒磨損非常嚴重，對于整機而言，刀齒屬于易損件，需求量比較大，制造工藝比較復雜，因此，設計一種合理的刀齒加工方法，對破碎機乃至整個煤炭工業的發展都起著至關重要的作用。

圖1 破碎機

圖2 破碎軸組

2 工藝研究

①刀齒原來結構（如圖3），刀齒前端為圓弧面，上下直段位置相差大，刀齒的尾部為圓柱，有螺紋孔，使用時尾部圓柱面插入刀體，用防松螺栓緊固，破碎機運轉時，帶動刀齒前端圓弧面與被碰物料短時間接觸作用而形成的沖擊力擊裂物料。刀齒加工時，需要將尾部E 面加工到ФL2尺寸，及鉆成ФL1 孔。當加工E 面ФL2 尺寸及鉆ФL1 孔時，由于X 距離比較長，四爪夾盤無法夾到B、C、M、N 面，只能同時夾到A、M、N 面，而只夾A、M、N 面，又無法夾緊工件，加工時機床轉動產生振動，工件裝卡位置出現松動，因此加工E 面ФL2 尺寸及鉆ФL1 孔時加工相當困難，影響加工精度。刀齒尾部圓柱面是與刀齒座裝卡部位，尾部圓柱面加工精度影響裝卡的精確性，刀體隨著破碎軸高速旋轉，在破碎煤炭時承受最大沖擊力，刀體屬于易損件，刀齒尾部裝卡出現問題，在旋轉受沖擊情況下，刀齒座裝卡位置部分極易受到損壞，部分受損將無法安裝刀體，刀齒座破碎軸失去平衡，破碎軸高速旋轉時強烈震動，急劇縮短破碎軸壽命。

圖3 刀齒結構圖

②加工工藝性結構研究。

通過分析產品結構，當加工E 面ФL2 尺寸及鉆ФL1孔時，由于產品是一個四面體（如圖3），只能使用四爪夾盤。由于四爪卡盤必須裝卡四個面，且產品上下面（A、C面）由于位置差X 距離比較長，所以只能裝卡B、C、M、N面，但因為卡盤尺寸有限，四爪卡盤未夾到B、C 面時，刀齒前端圓弧面就與卡盤底部頂住了，四爪夾盤無法裝夾到B、C 面，而只夾A、M、N 面，無法夾緊工件，機床高速旋轉時，產生顫動，工件容易脫落，發生安全事故，同時加工E面ФL2 尺寸及鉆ФL1 孔時加工相當困難，造成尾部加工困難，影響加工質量。

解決方法，考慮到加工需要，可將A、C 面位置相差的部分用工藝方法改進過來。如圖4 所示，延長C 面與A面大致平齊，寬度比卡爪寬度一側大一點即可，即增加工藝臺。

③改進后的刀齒的結構。

改進后的結構（如圖4），在制造刀齒毛坯時就在產品上增加一個工藝臺，加工時先用四爪卡盤夾住E 面毛坯面，在工藝臺上與ФL1 孔同軸方向上鉆成一個工藝孔，之后調個，用頂尖頂住工藝孔，同時四爪夾盤夾住A、D、M、N四個面，使工件夾緊牢固，以便于車成ФL1 孔，進而加工成E 面ФL2 尺寸，使加工工藝變的更加方便，質量也得到保證。根據刀齒的作用，在刀齒加工完成后，工藝臺不用去掉，可保留到刀齒，并不影響刀齒的使用性能，同時也省去了去除工藝臺的麻煩，也不會因去掉工藝臺而留下缺陷，減小刀齒座壽命。

圖4 刀齒結構圖

3 結語

錘式破碎機設計工藝先進，結構性強，抗沖擊，入料粒度大，超強破碎，粗、中、細碎一部到位，是煤礦設備的重要組成部件，刀齒部分采用高硬度高耐磨性合金鋼，硬度可達HRC62－65，刀齒柄部采用高韌性的錳鋼材料，因為兩種合金是冶金液液復合，所以不用擔心會脫落。解決了單一合金材料硬度高容易斷、韌性好不耐磨的缺點，從而大大提高刀齒的使用壽命和工作效率。高耐磨雙合金復合刀齒廣泛用于焦碳、煤炭、煤矸石、冶金、玻璃、礦山礦石、水泥廠石灰石、熟料、磚廠葉巖等多種破碎行業，在刀齒的加工中，刀齒尾部是與刀齒座裝卡部位，由于其使用特性，尾部加工精度直接關系刀體、破碎軸壽命。通過對實際加工操作的觀察分析，結合產品結構及使用方法，在產品上增加工藝臺，解決了刀齒尾部加工時，工件無法裝卡牢固的問題，避免了由此帶來的質量、安全隱患。質量的提高，提高了刀齒的壽命，破碎軸組的壽命也得到提升，所帶來經濟效益也非常可觀。