采煤機截割部行星架齒圈鉆孔工裝的設制與應用

趙忠剛 史仁貴 陸興龍

摘 要：通過對采煤機截割部行星架齒圈的螺栓孔周向偏差產生的原因分析，論述了鉆削該齒圈螺栓孔的工裝設計理念，并詳細闡述了制做、使用該工裝的過程細節及注意事項。

關鍵詞：齒圈;模板;鉆孔;倒個;周向;定位銷;同軸度

前言

安裝圖1所示的采煤機截割部行星架齒圈時，有時會遇到因齒圈螺栓孔偏斜造成孔距偏差過大而導致無法裝入其緊固螺栓的現象，需要拆下后修復偏斜嚴重的孔，直接致使人力物力的浪費和延誤生產工期。經過多年琢磨其螺栓孔加工過程和使用條件，研究出了一套較為科學的齒圈鉆孔工藝和工裝，現介紹如下。

1.原采煤機截割部行星架齒圈鉆孔的方法

首先，由鉗工劃出采煤機截割部齒圈螺栓孔和穩銷孔的孔位線或在加工中心上對其各孔進行預鉆中心定位孔;然后，轉到鉆床上按照各孔的孔位線或預鉆的中心定位孔對各孔進行鉆削，按照圖紙標注的深度鉆、鉸穩銷孔，鉆透各螺栓孔（周向均布）。

2.原采煤機截割部行星架齒圈鉆孔的缺陷及其形成原因

原采煤機行星架齒圈的螺栓孔的主要缺陷是孔心線偏斜，嚴重者導致齒圈鉆螺栓孔鉆孔末端的孔中心距尺寸偏差達到2mm以上，致使安裝齒圈時，出現一、兩條螺栓無法同時穿入截割部、齒圈、軸承座螺栓孔的現象。

齒圈螺栓孔偏斜的主要原因：鉆頭的兩個主切削刃不對稱，鉆孔時其切削刃所受的徑向力不相等，使鉆頭的軸心線發生偏斜，致使鉆孔偏斜;鉆孔深度增加后會發生排屑困難的現象，孔中的鐵屑擠壓力就會使鉆頭發生偏斜，從而導致鉆孔偏斜;鉆頭軸心線與工件端面不垂直也會導致鉆孔偏斜，即齒圈安置不正;鉆頭太長使其在鉆孔過程中容易發生彎曲，進而造成鉆孔偏斜;進給量過大使鉆頭使鉆頭發生彎曲，導致鉆孔偏斜;鉆頭切削刃磨鈍、切削刃有積屑瘤、橫刃太長等都會使鉆孔偏斜;劃線時的樣沖眼不正也會導致鉆頭鉆孔時發生偏擺而造成鉆孔偏斜現象;工件的材質不均勻使鉆頭兩切削刃受力不平衡，從而導致鉆孔偏斜現象。

綜上所述，所有被鉆孔的偏斜量都會隨孔的深度增加和鉆頭的長度增加而增大。所以，解決孔的深度和縮短鉆頭的長度是減小鉆孔偏斜量的最根本措施。

3.采煤機截割部行星架齒圈鉆孔工裝的設計理念與制做

基于“解決孔的深度和縮短鉆頭的長度是減小鉆孔偏斜量的最根本措施”的理念，對于減小采煤機截割部行星架齒圈上的螺栓孔偏斜量的問題，只能采取從齒圈兩端鉆削的方式來實現，即達到了減小孔的深度，又可以縮短鉆頭的長度。如果鉆孔時能使其兩端的孔位保持在同一位置，即可保證孔的同軸度。由于此時鉆頭縮短近一半，其剛性會大大提高，并且排屑也順暢，杜絕了鐵屑在孔中擠壓鉆頭的現象，能大大減小鉆孔的偏斜量。但從孔的兩端鉆削時，保證孔的同軸度是關鍵環節。可以先用模板定位鉆齒圈帶穩銷孔側的各個孔，然后，倒個利用齒圈上的任一螺栓孔和齒圈內止口對齒圈進行定位裝卡，通過模板使齒圈每個螺栓孔的孔位在齒圈的圓周方向上分度不變，再鉆另一側的所有螺栓孔，直至鉆透。模板在齒圈圓周方向上必須定位，且其中心必須與齒圈軸心線重合，方能使齒圈的每個螺栓孔由兩端鉆削達到同軸。為此，設計采煤機截割部行星架齒圈鉆孔工裝如圖2所示，底座的凸臺定位齒圈的內止口，模板的凸臺安裝在齒圈的內止口上，使模板軸心線與齒圈軸心線和底座軸心線重合，底座兩側的定位槽板限制了模板的周向移動，底座上的穩銷限制了齒圈的周向移動，并且該穩銷軸心線與模板上的任一定位鉆螺栓孔的導向孔軸心線重合，以保證齒圈螺栓孔的同軸度和位置度。

制做該工裝步驟：首先，數控下料底座與模板及定位槽板的毛坯;其次，在大車上車削其兩端面及各圓臺和模板中心孔及底座螺栓孔;然后，在加工中心上以模板凸臺校正后鉆削各螺栓孔及穩銷孔的導向孔，并銑削模板兩側的定位耳邊，同時，將定位槽板按照圖2方式組焊在底座上，并在加工中心上以底座凸臺校正后銑削定位槽板的定位槽及鉆削其上的小螺栓孔;最后，將模板安裝在定位槽板的定位槽上，用鉸刀校正其上一穩銷孔的鉆削導向孔，取下模板，機床工作臺不動，只是主軸推進鉆頭，在底座上鉆、鉸安裝定位銷的孔即可。

4.采煤機截割部行星架齒圈鉆孔工裝的應用及注意事項

使用該工裝鉆削采煤機截割部行星架齒圈的螺栓孔及穩銷孔步驟：首先，將工裝的底座部分通過其小螺栓緊固在擦凈的鉆床工作臺上;其次，將齒圈安裝在底座上，并蓋上模板，緊固大螺栓螺母;然后，通過模板對應的導向孔鉆、鉸齒圈穩銷孔，鉆削齒圈螺栓孔至一半深度;最后，卸下齒圈，在底座上插入定位銷，將齒圈倒個安裝在底座上，使定位銷插入其一穩銷孔，蓋上模板并壓實，鉆削各螺栓孔至通透即可。

注意：模板各導向孔需鑲嵌導向套;最好使用適當長度的鉆頭，能有效提高鉆頭的剛性和鉆孔質量與效率;鉆削時使用切削液冷卻和潤滑;裝卸工件時嚴禁碰撞定位槽板;使用工裝前擦凈各面，做好首件檢驗;用后擦凈切削液和鐵屑等雜質，并涂油。

5.結束語

使用該工裝鉆削采煤機截割部行星架齒圈的螺栓孔及穩銷孔，能大大減小各螺栓孔的偏斜量，并且省略了對各孔的劃線工序或預鉆中心孔工序，節約了轉遞時間;通過利用短鉆頭鉆削還可適當提高鉆削進給量，縮短了工件的生產周期，節約了生產成本;同時，還可降低對操作工的技能要求，并且確保了齒圈的鉆孔質量。該工裝設計新穎、制做成本低廉，很值得在同行業中推廣應用，有較好的參考價值。

參考文獻：

[1]成大先主編.機械設計手冊（第五版第1卷）. 北京：化學工業出版社，2010.

[2]吳拓主編.機床夾具設計.北京：機械工業出版社，2009

作者簡介：趙忠剛（1969—），男，山東泰安市人，畢業于山東科技大學：機電一體化，專科。在省級和國家級刊物發表科技論文30余篇，國家鏜工技師，山東能源機械集團機加工首席技師，山東能源機械集團中礦采煤機制造有限公司副總經理，現主要從事企業管理體系研究和工藝裝備開發。