01

前言

掘錨一體機(jī)是綜采和高檔普采工作面巷道掘進(jìn)和錨固的機(jī)械設(shè)備。該機(jī)滿(mǎn)足煤礦長(zhǎng)壁開(kāi)采技術(shù)的需要，可實(shí)現(xiàn)巷道一次成型。可配套錨桿運(yùn)輸設(shè)備使用，實(shí)現(xiàn)切削面的及時(shí)支護(hù)和切削材料的連續(xù)運(yùn)輸，真正實(shí)現(xiàn)挖錨同步，大大提高勞動(dòng)效率，具有整機(jī)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(diǎn)。

截割部作為挖錨一體機(jī)的執(zhí)行單元，其質(zhì)量直接影響整機(jī)的可靠性。切割部分由切割減速器和切割臂組成，兩者通過(guò)螺紋銷(xiāo)緊密連接。連接部件如圖1所示。為保證連接強(qiáng)度和精度，螺紋孔深度設(shè)計(jì)較深，在螺紋孔外使用銷(xiāo)孔，保證連接精度。在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求的前提下，通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)用刀具和優(yōu)化工藝方法，對(duì)此類(lèi)工件進(jìn)行加工。

02

工藝方案分析

挖錨一體機(jī)截割減速器主殼體螺紋銷(xiāo)接頭結(jié)構(gòu)如下:8個(gè)M42、8個(gè)M45螺紋底孔深298mm，螺紋有效深度80mm，長(zhǎng)徑比6 ~ 7，孔銷(xiāo)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(guò)程中涉及的切削刃較長(zhǎng)，扭矩較大，與工件表面的摩擦力較大，而絲錐截面強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)絲錐無(wú)法滿(mǎn)足加工要求，需要專(zhuān)門(mén)定制加長(zhǎng)絲錐，缺點(diǎn)比較突出，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，加工難度大，有一定風(fēng)險(xiǎn)。

(2)使用螺紋銑刀配合機(jī)床中的冷卻系統(tǒng)進(jìn)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(jī)床編程控制，可實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的螺紋孔加工，切削過(guò)程穩(wěn)定可靠；加工效率遠(yuǎn)高于絲錐；銑出的螺紋表面質(zhì)量好；萬(wàn)一破損，很容易取出，不會(huì)造成工件損壞[2]。

因此，確定了螺紋孔采用專(zhuān)用螺紋銑刀銑削完成的工藝方案[3]。

03

刀具設(shè)計(jì)

工件由鑄鋼制成，熱處理硬度為240 ~ 280 HBW。由于要加工的8個(gè)M42和8個(gè)M45螺紋內(nèi)徑相近，螺距為4.5毫米，所以只需設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)用的加長(zhǎng)螺紋銑刀來(lái)加工該零件的螺紋孔?？紤]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(jì)如圖3所示，可以滿(mǎn)足加工質(zhì)量穩(wěn)定、制造成本低、開(kāi)發(fā)周期短的要求。

螺紋銑刀的特點(diǎn)如下。

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

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

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

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

5)前端長(zhǎng)φ29.5mm，長(zhǎng)100mm，使螺紋有效深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6)中端φ39mm長(zhǎng)200mm，有足夠的空間避開(kāi)銷(xiāo)孔，保證螺紋銑削的排屑效果。

7)尾部φ40h6長(zhǎng)70mm，與手柄連接緊密，保證夾緊剛性。

8)采用彈簧卡盤(pán)夾緊，保證夾緊精度。

9)刀體設(shè)計(jì)有冷卻系統(tǒng)，保證螺紋銑削時(shí)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(kuò)大粗鏜銷(xiāo)孔，將φ47H7和φ50H7的銷(xiāo)孔粗鏜成φ46.8毫米和φ49.8毫米..

(3)精鏜底孔。用加長(zhǎng)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(jì)的專(zhuān)用螺紋銑刀銑削螺紋，用螺紋加工程序多次銑削，適時(shí)用塞規(guī)檢測(cè)螺紋。

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

經(jīng)過(guò)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(jìn)給速度Vf設(shè)定為1000mm/min，切削量為0.2 ~ 0.4 mm。

經(jīng)檢測(cè)，螺紋和銷(xiāo)孔的加工均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和使用要求。處理效果如圖6所示。

05

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)一個(gè)深螺紋孔的工藝研究，分析了攻絲和銑削的優(yōu)缺點(diǎn)。確定螺紋銑削工藝方案，設(shè)計(jì)定制的加長(zhǎng)螺紋銑刀，安排科學(xué)合理的工藝。通過(guò)螺紋銑削參數(shù)的工藝試驗(yàn)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(jì)方案和加工方法。