國(guó)產(chǎn)化采煤機(jī)行走輪高速切削加工應(yīng)用

■常熟天地煤機(jī)裝備有限公司 （江蘇 215500） 李 超

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采煤機(jī)行走輪在引進(jìn)外國(guó)產(chǎn)品和技術(shù)時(shí)，注意消化吸收，逐步把原來(lái)靠從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備、產(chǎn)品和零部件，轉(zhuǎn)化為在本國(guó)生產(chǎn)制造的過(guò)程。我公司承接美國(guó)產(chǎn)某型號(hào)采煤機(jī)行走輪國(guó)產(chǎn)化，為保證行走輪有較好耐磨性和沖擊韌性，采用低碳高合金材料18Cr2Ni4WE，進(jìn)行滲碳淬火處理。其毛坯采用自由鍛工藝，加工余量較大，傳統(tǒng)的加工方法大多采用線切割，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，且在行走輪齒面產(chǎn)生軸向的切削紋路，產(chǎn)生應(yīng)力集中失效。

數(shù)控機(jī)床作為先進(jìn)的制造設(shè)備，在采煤機(jī)制造業(yè)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，有高速切削的設(shè)備基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始研究陶瓷刀具高速切削淬硬鋼并在生產(chǎn)中應(yīng)用，在采煤機(jī)零部件制造行業(yè)也逐漸應(yīng)用。采用高速切削可以大幅縮短生產(chǎn)周期，提高行走輪精度及表面質(zhì)量，提升行走輪的使用壽命。

（1）裝夾方案設(shè)計(jì)。在整個(gè)切削過(guò)程中，由于加工量比較大，所以帶來(lái)切削力非常大，合理的裝夾是不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。以?xún)?nèi)孔定位，在端面上蓋一個(gè)法蘭盤(pán)作為壓板，用螺栓固定（見(jiàn)圖1）。

（2）走刀路徑設(shè)計(jì)。齒廓的銑削過(guò)程是一個(gè)斷續(xù)切削過(guò)程。銑削過(guò)程中，刀齒不但受機(jī)械沖擊和溫度變化影響很大，還要經(jīng)受沖擊載荷和機(jī)械摩擦，所以走刀路徑的設(shè)計(jì)是行走輪齒廓加工的首要任務(wù)。通過(guò)我們大量的長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，確定如圖2的走刀路徑。

圖1 行走輪裝夾

（3） 工藝路線設(shè)計(jì)：粗加工→ 半精加工→精加工。

粗加工余量較大，需要考慮刀具剛性對(duì)加工質(zhì)量的影響，采用分體式盤(pán)式銑刀（見(jiàn)圖3），按圖2的走刀路徑粗銑齒廓，背吃刀量在1mm左右，進(jìn)給量2 500～3 500mm/min，主軸轉(zhuǎn)速2 000～1 500r/min。

圖2 走刀路徑

半精加工由于余量較小，我們選用同高速銑刀，半精加工背吃刀量0.5mm，進(jìn)給量8 000～6 000mm/min，主軸轉(zhuǎn)速4 000～3 000r/min，此刀具容易控制精刀余量，留單面0.1～0.15mm精加工余量。

精加工時(shí)根據(jù)齒的厚度來(lái)確定刀徑的大小，防止加工后讓刀，從而難以保證尺寸，因此選用指狀硬質(zhì)合金立銑刀（見(jiàn)圖4），并使用液壓刀柄（見(jiàn)圖5），線速為60m/min進(jìn)給量0.08～0.1r/z，此刀具容易控制尺寸及保證表面粗糙度。

圖3 分體式盤(pán)式銑刀

圖4 指狀硬質(zhì)合金立銑刀

圖5 液壓刀柄

（4）程序設(shè)計(jì)。

主程序

Rough machining

T1M06

#1=1500

#2=2500

#13001=D/2+0.5

G90G54G0X20.Y430.S#1M03

G43H1Z50.0

Z3.0

#10=-1.0

#11=-60.0

WHILE[#10>=#11]DO1

M98P0001

#10=#10-1

END1

G0Z100.0

M05

G91G28Z0.0

M00

M00

Semi-finishing

T2M06

#1=3500

#2=6000

#13001=D/2+0.1

G90G54G0X20.Y430.S#1M03

G43H2Z50.0

Z3.0

#10=-0.5

#11=-60.0

WHILE[#10>=#11]DO1

M98P0001

（部分程序略，有需要的讀者可向本刊索取）

應(yīng)用本工藝加工的采煤機(jī)行走輪的各項(xiàng)性能指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)均滿足設(shè)計(jì)要求，已投入煤礦生產(chǎn)。高速切削加工技術(shù)應(yīng)用在采煤機(jī)行走輪的制造中，還有大量研究、開(kāi)發(fā)工作需要進(jìn)行。只要充分熟悉高速切削加工技術(shù)的優(yōu)越性和巨大經(jīng)濟(jì)效益的潛力，完全有可能迅速把采煤機(jī)零部件制造推進(jìn)到一個(gè)新水平。