01

前言

掘錨一體機是綜采和高檔普采工作面巷道掘進和錨固的機械設(shè)備。該機滿足煤礦長壁開采技術(shù)的需要，可實現(xiàn)巷道一次成型?？膳涮族^桿運輸設(shè)備使用，實現(xiàn)切削面的及時支護和切削材料的連續(xù)運輸，真正實現(xiàn)挖錨同步，大大提高勞動效率，具有整機噸位大、挖錨同步、切削硬度高、切削齒損失小、操作方便、穩(wěn)定可靠等特點。

截割部作為挖錨一體機的執(zhí)行單元，其質(zhì)量直接影響整機的可靠性。切割部分由切割減速器和切割臂組成，兩者通過螺紋銷緊密連接。連接部件如圖1所示。為保證連接強度和精度，螺紋孔深度設(shè)計較深，在螺紋孔外使用銷孔，保證連接精度。在滿足設(shè)計和使用要求的前提下，通過設(shè)計專用刀具和優(yōu)化工藝方法，對此類工件進行加工。

02

工藝方案分析

挖錨一體機截割減速器主殼體螺紋銷接頭結(jié)構(gòu)如下:8個M42、8個M45螺紋底孔深298mm，螺紋有效深度80mm，長徑比6 ~ 7，孔銷孔φ47H7、φ50H7深200mm。螺紋孔的加工方法一般有兩種，一種是用絲錐攻絲，另一種是用螺紋銑刀銑削。

(1)用絲錐攻螺紋由于切削過程中涉及的切削刃較長，扭矩較大，與工件表面的摩擦力較大，而絲錐截面強度較小，容易因排屑不良、剛性不足而造成絲錐折斷或螺紋掉齒等缺陷。而且由于工件有較深的螺紋孔，標準絲錐無法滿足加工要求，需要專門定制加長絲錐，缺點比較突出，開發(fā)周期長，加工難度大，有一定風險。

(2)使用螺紋銑刀配合機床中的冷卻系統(tǒng)進行銑削，可以獲得較大的切削空間，保證排屑順暢；切削量可根據(jù)機床編程控制，可實現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的螺紋孔加工，切削過程穩(wěn)定可靠；加工效率遠高于絲錐；銑出的螺紋表面質(zhì)量好；萬一破損，很容易取出，不會造成工件損壞[2]。

因此，確定了螺紋孔采用專用螺紋銑刀銑削完成的工藝方案[3]。

03

刀具設(shè)計

工件由鑄鋼制成，熱處理硬度為240 ~ 280 HBW。由于要加工的8個M42和8個M45螺紋內(nèi)徑相近，螺距為4.5毫米，所以只需設(shè)計一個專用的加長螺紋銑刀來加工該零件的螺紋孔。考慮到螺紋加工刀具的可靠性和通用性，螺紋銑刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示，可以滿足加工質(zhì)量穩(wěn)定、制造成本低、開發(fā)周期短的要求。

螺紋銑刀的特點如下。

1)為了保證切削刀具在加工時的強度要求，材料選用整體硬質(zhì)合金材料[4]。

2)為了減少過程中的切削量，減少切削余量，刀片為單齒切削，安裝兩個刀片[5]。

3)刀體采用階梯式結(jié)構(gòu)，可以在滿足加工要求的前提下最大化強度。

4)刀體外徑φ36mm根據(jù)M42螺紋底孔φ37.5mm設(shè)計確定。為了滿足銑削最大螺距6mm的要求，刀體前端直徑設(shè)計為29.5mm

5)前端長φ29.5mm，長100mm，使螺紋有效深度滿足設(shè)計要求。

6)中端φ39mm長200mm，有足夠的空間避開銷孔，保證螺紋銑削的排屑效果。

7)尾部φ40h6長70mm，與手柄連接緊密，保證夾緊剛性。

8)采用彈簧卡盤夾緊，保證夾緊精度。

9)刀體設(shè)計有冷卻系統(tǒng)，保證螺紋銑削時排屑順暢。

銑刀如圖4所示。

04

工件加工

由于工件是大型殼體零件，所以工藝安排是在數(shù)控臥式鏜銑床加工中心上一次完成鉆、鏜、銑，螺紋銑削工藝如圖5所示。

具體流程如下。

(1)用麻花鉆預(yù)鉆底孔，將M42和M45底孔分別鉆成φ37.2mm和φ40.2mm。

(2)分別擴大粗鏜銷孔，將φ47H7和φ50H7的銷孔粗鏜成φ46.8毫米和φ49.8毫米..

(3)精鏜底孔。用加長鏜刀將鉆好的底孔鏜成φ37.5圖mm和φ40.5圖mm。

(4)螺紋銑削:用設(shè)計的專用螺紋銑刀銑削螺紋，用螺紋加工程序多次銑削，適時用塞規(guī)檢測螺紋。

(5)精鏜銷孔，分別精鏜φ47H7和φ50H7 200mm深銷孔至成品尺寸。

經(jīng)過試切和切削參數(shù)優(yōu)化[6]，主軸轉(zhuǎn)速N設(shè)定為650r/min，進給速度Vf設(shè)定為1000mm/min，切削量為0.2 ~ 0.4 mm。

經(jīng)檢測，螺紋和銷孔的加工均滿足設(shè)計和使用要求。處理效果如圖6所示。

05

結(jié)束語

通過對一個深螺紋孔的工藝研究，分析了攻絲和銑削的優(yōu)缺點。確定螺紋銑削工藝方案，設(shè)計定制的加長螺紋銑刀，安排科學(xué)合理的工藝。通過螺紋銑削參數(shù)的工藝試驗和優(yōu)化調(diào)整，保證了深螺紋孔的尺寸精度，獲得了良好的表面質(zhì)量，為今后深螺紋孔的數(shù)控銑削提供了刀具設(shè)計方案和加工方法。