采煤机截割部行星架齿圈钻孔工装的设制与应用

赵忠刚 史仁贵 陆兴龙

摘 要：通过对采煤机截割部行星架齿圈的螺栓孔周向偏差产生的原因分析，论述了钻削该齿圈螺栓孔的工装设计理念，并详细阐述了制做、使用该工装的过程细节及注意事项。

关键词：齿圈;模板;钻孔;倒个;周向;定位销;同轴度

前言

安装图1所示的采煤机截割部行星架齿圈时，有时会遇到因齿圈螺栓孔偏斜造成孔距偏差过大而导致无法装入其紧固螺栓的现象，需要拆下后修复偏斜严重的孔，直接致使人力物力的浪费和延误生产工期。经过多年琢磨其螺栓孔加工过程和使用条件，研究出了一套较为科学的齿圈钻孔工艺和工装，现介绍如下。

1.原采煤机截割部行星架齿圈钻孔的方法

首先，由钳工划出采煤机截割部齿圈螺栓孔和稳销孔的孔位线或在加工中心上对其各孔进行预钻中心定位孔;然后，转到钻床上按照各孔的孔位线或预钻的中心定位孔对各孔进行钻削，按照图纸标注的深度钻、铰稳销孔，钻透各螺栓孔（周向均布）。

2.原采煤机截割部行星架齿圈钻孔的缺陷及其形成原因

原采煤机行星架齿圈的螺栓孔的主要缺陷是孔心线偏斜，严重者导致齿圈钻螺栓孔钻孔末端的孔中心距尺寸偏差达到2mm以上，致使安装齿圈时，出现一、两条螺栓无法同时穿入截割部、齿圈、轴承座螺栓孔的现象。

齿圈螺栓孔偏斜的主要原因：钻头的两个主切削刃不对称，钻孔时其切削刃所受的径向力不相等，使钻头的轴心线发生偏斜，致使钻孔偏斜;钻孔深度增加后会发生排屑困难的现象，孔中的铁屑挤压力就会使钻头发生偏斜，从而导致钻孔偏斜;钻头轴心线与工件端面不垂直也会导致钻孔偏斜，即齿圈安置不正;钻头太长使其在钻孔过程中容易发生弯曲，进而造成钻孔偏斜;进给量过大使钻头使钻头发生弯曲，导致钻孔偏斜;钻头切削刃磨钝、切削刃有积屑瘤、横刃太长等都会使钻孔偏斜;划线时的样冲眼不正也会导致钻头钻孔时发生偏摆而造成钻孔偏斜现象;工件的材质不均匀使钻头两切削刃受力不平衡，从而导致钻孔偏斜现象。

综上所述，所有被钻孔的偏斜量都会随孔的深度增加和钻头的长度增加而增大。所以，解决孔的深度和缩短钻头的长度是减小钻孔偏斜量的最根本措施。

3.采煤机截割部行星架齿圈钻孔工装的设计理念与制做

基于“解决孔的深度和缩短钻头的长度是减小钻孔偏斜量的最根本措施”的理念，对于减小采煤机截割部行星架齿圈上的螺栓孔偏斜量的问题，只能采取从齿圈两端钻削的方式来实现，即达到了减小孔的深度，又可以缩短钻头的长度。如果钻孔时能使其两端的孔位保持在同一位置，即可保证孔的同轴度。由于此时钻头缩短近一半，其刚性会大大提高，并且排屑也顺畅，杜绝了铁屑在孔中挤压钻头的现象，能大大减小钻孔的偏斜量。但从孔的两端钻削时，保证孔的同轴度是关键环节。可以先用模板定位钻齿圈带稳销孔侧的各个孔，然后，倒个利用齿圈上的任一螺栓孔和齿圈内止口对齿圈进行定位装卡，通过模板使齿圈每个螺栓孔的孔位在齿圈的圆周方向上分度不变，再钻另一侧的所有螺栓孔，直至钻透。模板在齿圈圆周方向上必须定位，且其中心必须与齿圈轴心线重合，方能使齿圈的每个螺栓孔由两端钻削达到同轴。为此，设计采煤机截割部行星架齿圈钻孔工装如图2所示，底座的凸台定位齿圈的内止口，模板的凸台安装在齿圈的内止口上，使模板轴心线与齿圈轴心线和底座轴心线重合，底座两侧的定位槽板限制了模板的周向移动，底座上的稳销限制了齿圈的周向移动，并且该稳销轴心线与模板上的任一定位钻螺栓孔的导向孔轴心线重合，以保证齿圈螺栓孔的同轴度和位置度。

制做该工装步骤：首先，数控下料底座与模板及定位槽板的毛坯;其次，在大车上车削其两端面及各圆台和模板中心孔及底座螺栓孔;然后，在加工中心上以模板凸台校正后钻削各螺栓孔及稳销孔的导向孔，并铣削模板两侧的定位耳边，同时，将定位槽板按照图2方式组焊在底座上，并在加工中心上以底座凸台校正后铣削定位槽板的定位槽及钻削其上的小螺栓孔;最后，将模板安装在定位槽板的定位槽上，用铰刀校正其上一稳销孔的钻削导向孔，取下模板，机床工作台不动，只是主轴推进钻头，在底座上钻、铰安装定位销的孔即可。

4.采煤机截割部行星架齿圈钻孔工装的应用及注意事项

使用该工装钻削采煤机截割部行星架齿圈的螺栓孔及稳销孔步骤：首先，将工装的底座部分通过其小螺栓紧固在擦净的钻床工作台上;其次，将齿圈安装在底座上，并盖上模板，紧固大螺栓螺母;然后，通过模板对应的导向孔钻、铰齿圈稳销孔，钻削齿圈螺栓孔至一半深度;最后，卸下齿圈，在底座上插入定位销，将齿圈倒个安装在底座上，使定位销插入其一稳销孔，盖上模板并压实，钻削各螺栓孔至通透即可。

注意：模板各导向孔需镶嵌导向套;最好使用适当长度的钻头，能有效提高钻头的刚性和钻孔质量与效率;钻削时使用切削液冷却和润滑;装卸工件时严禁碰撞定位槽板;使用工装前擦净各面，做好首件检验;用后擦净切削液和铁屑等杂质，并涂油。

5.结束语

使用该工装钻削采煤机截割部行星架齿圈的螺栓孔及稳销孔，能大大减小各螺栓孔的偏斜量，并且省略了对各孔的划线工序或预钻中心孔工序，节约了转递时间;通过利用短钻头钻削还可适当提高钻削进给量，缩短了工件的生产周期，节约了生产成本;同时，还可降低对操作工的技能要求，并且确保了齿圈的钻孔质量。该工装设计新颖、制做成本低廉，很值得在同行业中推广应用，有较好的参考价值。

参考文献：

[1]成大先主编.机械设计手册（第五版第1卷）. 北京：化学工业出版社，2010.

[2]吴拓主编.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，2009

作者简介：赵忠刚（1969—），男，山东泰安市人，毕业于山东科技大学：机电一体化，专科。在省级和国家级刊物发表科技论文30余篇，国家镗工技师，山东能源机械集团机加工首席技师，山东能源机械集团中矿采煤机制造有限公司副总经理，现主要从事企业管理体系研究和工艺装备开发。