采煤機齒輪加工中誤差分析和加工工藝研究

李揚

摘 要：采煤行業(yè)屬于我國工業(yè)主要支撐行業(yè)，屬于國民經(jīng)濟中重大項目。為保證采煤業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)確保設(shè)備精度可靠，提高工作效率。文章對采煤機齒輪加工誤差詳細分析，并對其加工工藝進行介紹分析，旨在為提高采煤機工作效率，提高齒輪精準度奠定堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：采煤機；齒輪加工；誤差分析；加工工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.054

我國地域遼闊，煤炭資源豐富，采煤中采煤機效率及質(zhì)量直接影響采煤數(shù)量及其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益[1]。為促進采煤業(yè)持續(xù)發(fā)展，需對設(shè)備精度詳細分析，要求零部件滿足精度要求。齒輪是采煤機重要部件，齒輪精度直接影響設(shè)備作業(yè)性能。導(dǎo)致采煤機齒輪誤差的原因具有多樣性，誤差將影響齒輪精度，降低采煤作業(yè)效率。

1 齒輪誤差

1.1 機床精度影響

機床工作臺、頂尖徑向跳動，或上下頂尖并不同軸，將導(dǎo)致齒輪加工出現(xiàn)誤差，此外，工作臺分度誤差也會影響齒輪加工精度[2]。

1.2 工件及工件加裝誤差

此方面內(nèi)容包涵工件基準孔、夾具心軸等方面實際誤差，夾具心軸發(fā)生徑向跳動，或者工件和基準孔軸線出現(xiàn)明顯調(diào)動誤差， 以及胎具中心及工作臺回轉(zhuǎn)中心出現(xiàn)未重合現(xiàn)象，直接影響齒輪精度。

1.3 提高齒輪加工精度的途徑

（1）提高齒輪機床制造精度，以此加工出高質(zhì)量齒輪。

（2）合理利用誤差補償技術(shù)，在不同情況下，以機床實際制造精度在技術(shù)及經(jīng)濟上無法解決問題，想采用誤差補償技術(shù)，適當改變工藝方法、工裝結(jié)構(gòu)，以此提高采煤機齒輪實際加工制造精度[3]。

2 減少采煤機齒輪加工誤差、提高精度的方式

2.1 優(yōu)化齒坯端面

齒坯端面直徑影響齒輪制造加工精度，正常情況下，齒坯基準面以內(nèi)孔定位實現(xiàn)，端面跳動程度雖端面直徑增加而加劇，因此，需計算齒坯端面跳動程度，判斷齒坯端面直徑。對齒坯端面跳動而言，主要通過以下公式計算：

其中，Di為基準面直徑，△g為齒坯定位端面跳動量。若齒坯端面跳動數(shù)據(jù)超出標準規(guī)范，將嚴重影響加工精度。實際加工中，可通過控制齒坯端面面積，以此確保內(nèi)孔定位穩(wěn)定，減少齒輪加工誤差。

2.2 優(yōu)化夾具

優(yōu)化夾具主要體現(xiàn)在設(shè)計方面，若工件孔及夾具心軸有較大間隙，將影響齒輪精準度。若間隙設(shè)計誤差大，不僅導(dǎo)致齒輪有偏心，還會導(dǎo)致夾具出現(xiàn)變形，加大齒坯端面跳動產(chǎn)生，影響端面內(nèi)孔定位精準度。因此，需盡量減少端面振擺，避免對定位產(chǎn)生較大影響，合理調(diào)整夾具心軸定位，推薦采用短圓柱代替長圓柱，以此優(yōu)化內(nèi)孔定位精度。

采用短圓柱定位方式具有科學(xué)性，其定位精確，軸向位置距軸心較近，可針對需求計進行合理調(diào)整，正常控制長度在5-8mm左右。采用短圓柱支持設(shè)計加工，安裝便捷，齒輪軸頸直徑針對圓柱直徑合理選擇，避免夾具不合理夾持，出現(xiàn)過緊變形，影響夾持效果，出現(xiàn)偏心。對夾具心軸度而言，需考慮不同情況，若齒坯夾緊，則夾具中心偏心率得到有效控制。此外，為進一步降低齒輪加工誤差，需提高齒坯精度，以高精度齒坯和定位心軸間隙合理化操作，夾具底固定止口，確保工作臺中心和夾具心軸兩者軸心保持一致性，此時和夾具配合間仍存在間隙，存在一定誤差。以微調(diào)螺絲釘進行改進，將夾具固定為可微調(diào)偏心止口，確保夾具可快速找正，且趨于零。

對于Di/B<1的實際情況，需以球面墊圈對基準端面合理定位，在4自由度當中，僅對1個自由度進行限制，避免齒坯斷面跳動對整體加工穩(wěn)定性造成嚴重影響，將誤差降到最低。為避免圓周發(fā)生轉(zhuǎn)動，需融入檔銷，以此控制加工穩(wěn)定，避免球面墊圈作圓周滾銷力影響，向圓周方向滑動，造成較大加工誤差。

2.3 熱處理后磨孔工藝

基準孔受熱后，發(fā)生熱脹冷縮，存在輕微變形，易造成誤差產(chǎn)生。因此，需在磨齒前對的精準控精細化打磨，在磨孔中要求滿足△g，盡可能提高其精度。其端面精度是齒向誤差及齒合歪斜度重要內(nèi)容，因此，在對應(yīng)磨孔中，需提高對△g要求，控制△g≤0.0003（Di+20）。

3 加工工藝選擇

3.1 采用新加工工藝

可采用大圓角凸頭加工技術(shù)的，適當增加的采煤機尺寸的圓角半徑，磨齒后，避免齒根中存在較多應(yīng)力。需外，需對熱處理后的齒輪噴丸處理，確保采煤機的齒輪齒根強度滿足設(shè)計需求。

3.2 提高齒輪外齒及漸開線花鍵質(zhì)量

對齒輪進行淬火及滲碳處理，應(yīng)確保外齒齒面印度達到HRC60，心部硬度達到HRC40，確保齒輪自身可再次完善制造，經(jīng)熱處理之后，要求采煤機齒輪心部硬度滿足HRC32-35以內(nèi)。

4 結(jié)束語

綜上所述，采煤機齒輪加工制造具有一定復(fù)雜性，易受外界因素影響導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，進而增加齒輪誤差出現(xiàn)，影響加工進度，最終影響采煤機實際工作效率。通過詳細研究，發(fā)現(xiàn)采煤機齒輪制造精度影響因素是多方面的，誤差產(chǎn)生原因具有多樣性特點，受制造工藝及設(shè)計工藝影響最大。齒輪齒坯斷面跳動程度將影響內(nèi)控定位合理性，需以短圓柱代替原本長圓柱，以此確保定位準確，減小外界對定位的干擾，便于齒輪高效加工。此外，齒輪制造加工中，需應(yīng)用高精度齒坯，合理處置齒坯及定位心軸間隙，提高齒輪制造精度及實際效率，確保采煤機整體質(zhì)量穩(wěn)定，提高采煤作業(yè)效率，促進采煤業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]馬利，李國平，穆潤青等.不同側(cè)隙下采煤機搖臂齒輪傳動系統(tǒng)的研究[J].煤礦機械，2017（09）：92-93.

[2]王曉麗.數(shù)控插齒機傳動鏈誤差對齒輪加工精度的影響分析與研究[J].機械研究與應(yīng)用，2016，29（02）：110-111.

[3]馬宇航，孫國啟，仝穎.復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤機的應(yīng)用研究[J].煤礦機電，2016（02）：71-72.