帶式運輸機零件鍵槽工藝改進探究

陳建光

（山西汾西礦業集團有限責任公司設備修造廠， 山西 介休 032000）

1 鍵槽作用及技術要求

鍵槽主要指的是在軸或孔內加工出與鍵相配的槽，其主要被用于安裝鍵，用以傳遞扭矩。普通平鍵兩側面為工作面，為了保障基本的裝配要求，技術人員應嚴格參照鍵槽的設計標準，明確鍵槽深度、鍵槽寬度、鍵槽與軸線對稱度以及鍵槽兩側面表面粗糙度等參數，之后進行對稱加工。加工期間，對鍵槽深度尺寸、鍵槽底面粗糙度的要求較低[1]。

2 零件鍵槽加工工藝介紹

2.1 軸類零件外圓鍵槽加工

立式銑床屬于軸類零件鍵槽的主要加工器械，且主要采用銑削加工方法，保證鍵槽位置公差的關鍵因素在于找準銑刀與工件中心的對正精度。以往加工前期間，技術人員更多采用對刀方法，根據劃好的鍵槽外形線確定對刀，但此種找正方法精確度較低，無法滿足基本的鍵槽加工質量標準。對此，應在銑床工作臺上利用轉頭與頂尖對工件進行鍵定位，保證工件中心線平行于工作臺橫向運動方向。之后利用深度尺將銑刀與工件中心找正，確保工件中心與銑頭重合，從而有效確保鍵槽加工的位置精度。

2.2 盤類零件內孔鍵槽加工

插床屬于盤類零件內孔鍵槽的主要加工平臺，且加工期間主要采用內孔與端面定位方法，在采用插削加工方法的基礎上利用插刀進行找正。但定位期間，工裝與零件內孔存在間隙，以致影響了鍵槽插削位置的精確度。為了降低間隙對內孔與鍵槽定位精確度的影響，加工時應使用缺邊圓定位方法，這種方法使用了接近直徑的弦，因此定位精度更高。同時，定位工裝上除了弦具備定位作用外，其余外圓不存在定位作用，因此可盡量減少其面積。在零件定位中，使用兩個圓柱銷取代弦兩端的弧線，并在工裝上設置多組援圓柱銷孔，以增大工裝的通用性[2]。

生產制造時，技術人員應注意下列問題，一是應確保對刀槽與定位銷孔的對稱性，且確保基面與兩者中心線的平行度；二是基面還應垂直于對刀槽；三是上下兩面應保持平行且與銷孔垂直；四是應盡量選擇規格較大的對刀槽，且加工小尺寸鍵槽時應借助厚墊片、塞尺等工具。在工裝使用期間應注意以下問題，一是使用之前，技術人員做好插床工作平臺以及工裝基面的找平工作；二是利用最接近定位孔直徑的定位銷確定定位孔直徑；三是保證鍵槽所在孔與零件定位孔的同軸度；四是利用墊鐵有效壓實零件鍵槽。

2.3 盤類零件外圓鍵槽加工

臥銑與鏜床屬于盤類零件外圓鍵槽的加工平臺，且加工期間采用類似盤類內控鍵槽的工裝定位方法，其工裝制造及使用也與盤類內控鍵槽插削相同。

3 帶式運輸機零件鍵槽工藝改進

某企業使用的TD75型帶式輸送機滾筒輪殼主要由A3鋼制成，且按照設計標準，鍵槽側面光潔度要求達到5級，目前很多加工廠的工藝水平無法滿足此要求，且在產品質量檢查工作中，此問題已經嚴重影響帶式輸送機產品的合格率。基于此，煤礦企業利用專用刀具與工藝對輸送機零件鍵槽工藝進行了改進，效果顯著[3]。

3.1 改進拉削工藝及專用拉刀

當前，在帶式輸送機零件鍵槽工藝改進期間，內孔鍵槽拉刀屬于最常用的多齒高效刀具，它可以一次性完成鍵槽的整個加工工作，但在加工A3鋼材鍵槽時存在一些問題，比如加工面的縱向波紋與光潔度低等問題會降低產品質量。基于此，某煤礦企業利用數理統計方法明確了拉刀幾何參數、冷卻潤滑液以及導向配合間隙等技術參數，并進行了有效改進。

3.1.1 確定拉刀幾何參數

鍵槽拉刀期間主要采用類似于普通刀具的切削方法，被加工的塑性材料會在刀面上滑移，且此滑移過程直接影響著加工后鍵槽的光潔度。加工期間，鍵槽拉刀前角具備統一要求，因此拉削普通碳鋼材料不存在明顯問題，而在拉削A3鋼材輪殼時，15°標準角無法滿足拉削要求，應將前角改為18°，以改進拉削效果。同時，技術人員切削時應有效控制刀口的鋒利度與刀面光潔度，若刃口圓弧半徑較大，切削期間容易出現拉毛現象，出現積削瘤以及鱗刺問題，如圖1所示。

圖1 拉削過程切屑前移

同時，容屑槽與刀具的接觸不良會導致拉刀發生凸起或凹陷問題，增大了刀具的摩擦力，以致發生拉毛、切屑折斷擠塞等問題，影響了表面的光潔度。當拉刀后面磨損時，刃口會出現小棱面，摩擦力增大，降低了表面質量，尤其副工作后角其余零或為負值時，黏結金屬微粒的側齒副偏角會導致拉刀表面出現縱向劃痕。對此，使用過程中應定期檢查。為了有效保證拉削光潔度，技術人員還應在普通鍵槽拉刀校正齒的后部增加刮削齒，通過削齒的專用拉刀提高鍵槽兩側的光潔穩定性[4]。

3.1.2 選擇合理的冷卻潤滑液

在使用鍵槽拉刀時，為了避免影響加工光潔度，影響冷卻潤滑條件，技術人員應充分注意冷卻液濃度變稀或變質問題。對此，技術人員應選擇合理的冷卻液，并定期進行更換，以有效保證拉削的光潔度。在拉削A3鋼材時應選擇硫化切削油或植物油，通過利用兩種油中的硫化物質使鋼鐵接觸面發生化學變化。同時，為了獲得良好的潤滑效果，降低拉刀前面、后面鐵屑與工件的摩擦力，應通過上述化學變化中的化學鍵力形成吸附膜，有效提升低碳鋼性能。

3.1.3 確定合理的導向套的配合間隙

在拉削過程中，拉刀與導向套配合存在較大間隙時，拉刀的左右擺尾會影響切削穩定性，降低加工面的光潔度。且若兩者之間配合間隙過小，則裝卸拉刀時存在一定困難。對此，拉削期間應盡量采用動配合方式，且技術人員還應利用軟刷定期清除下個套種存在的鐵屑等雜質，保證良好的潤滑度。

3.1.4 確定合理的拉削速度

提高切削速度會增大生產效率，但若鍵槽拉刀結構較為復雜時應選擇合理且經濟性較高的切削速度，以提高工件的質量水平，延長刀具的使用壽命，確保切削工作的正常進行。根據帶式輸送機運行情況及試驗可以得出，當拉削速度大于2 m/min時，切削刃會出現刀瘤問題；當拉削速度大于5 m/min時，速度的遞增會導致刀瘤隨之增大，且尤其在切削A3鋼材時更易出現刀瘤。對此，企業應選擇合理的切削速度，具體如表1所示。

表1 切削速度推薦數據

3.1.5 其他注意事項

技術人員在使用拉刀時，工件拉削長度應滿足達到的基本標準，以有效確保內孔鍵槽拉削的光潔度。且期間若技術人員發現刀具磨損問題，還應有效修磨，并采用圖2方法進行改進完善。同時，技術人員若發現拉刀個別齒出現崩刃問題，則應立即停止拉削作業，有效磨去崩刃刀齒，利用其他刀齒平分齒升量，平衡各齒負載力，從而確保拉削工作的順利進行。

圖2 刃磨拉刀前刃面改進方法

3.2 改進后的效果

通過改進設計，該煤礦企業適用的TD75型帶式輸送機滾筒輪殼鍵槽光潔度得到明顯提升，產品質量水平也明顯提升，達到了優質水平，并得到了行業檢查組的肯定。拉削表面不平度由原來的21.9 μm下降至5.5 μm，滾筒承載能力得到大幅度提升，主機的使用壽命明顯延長。