带式运输机零件键槽工艺改进探究

陈建光

（山西汾西矿业集团有限责任公司设备修造厂， 山西 介休 032000）

1 键槽作用及技术要求

键槽主要指的是在轴或孔内加工出与键相配的槽，其主要被用于安装键，用以传递扭矩。普通平键两侧面为工作面，为了保障基本的装配要求，技术人员应严格参照键槽的设计标准，明确键槽深度、键槽宽度、键槽与轴线对称度以及键槽两侧面表面粗糙度等参数，之后进行对称加工。加工期间，对键槽深度尺寸、键槽底面粗糙度的要求较低[1]。

2 零件键槽加工工艺介绍

2.1 轴类零件外圆键槽加工

立式铣床属于轴类零件键槽的主要加工器械，且主要采用铣削加工方法，保证键槽位置公差的关键因素在于找准铣刀与工件中心的对正精度。以往加工前期间，技术人员更多采用对刀方法，根据划好的键槽外形线确定对刀，但此种找正方法精确度较低，无法满足基本的键槽加工质量标准。对此，应在铣床工作台上利用转头与顶尖对工件进行键定位，保证工件中心线平行于工作台横向运动方向。之后利用深度尺将铣刀与工件中心找正，确保工件中心与铣头重合，从而有效确保键槽加工的位置精度。

2.2 盘类零件内孔键槽加工

插床属于盘类零件内孔键槽的主要加工平台，且加工期间主要采用内孔与端面定位方法，在采用插削加工方法的基础上利用插刀进行找正。但定位期间，工装与零件内孔存在间隙，以致影响了键槽插削位置的精确度。为了降低间隙对内孔与键槽定位精确度的影响，加工时应使用缺边圆定位方法，这种方法使用了接近直径的弦，因此定位精度更高。同时，定位工装上除了弦具备定位作用外，其余外圆不存在定位作用，因此可尽量减少其面积。在零件定位中，使用两个圆柱销取代弦两端的弧线，并在工装上设置多组援圆柱销孔，以增大工装的通用性[2]。

生产制造时，技术人员应注意下列问题，一是应确保对刀槽与定位销孔的对称性，且确保基面与两者中心线的平行度；二是基面还应垂直于对刀槽；三是上下两面应保持平行且与销孔垂直；四是应尽量选择规格较大的对刀槽，且加工小尺寸键槽时应借助厚垫片、塞尺等工具。在工装使用期间应注意以下问题，一是使用之前，技术人员做好插床工作平台以及工装基面的找平工作；二是利用最接近定位孔直径的定位销确定定位孔直径；三是保证键槽所在孔与零件定位孔的同轴度；四是利用垫铁有效压实零件键槽。

2.3 盘类零件外圆键槽加工

卧铣与镗床属于盘类零件外圆键槽的加工平台，且加工期间采用类似盘类内控键槽的工装定位方法，其工装制造及使用也与盘类内控键槽插削相同。

3 带式运输机零件键槽工艺改进

某企业使用的TD75型带式输送机滚筒轮壳主要由A3钢制成，且按照设计标准，键槽侧面光洁度要求达到5级，目前很多加工厂的工艺水平无法满足此要求，且在产品质量检查工作中，此问题已经严重影响带式输送机产品的合格率。基于此，煤矿企业利用专用刀具与工艺对输送机零件键槽工艺进行了改进，效果显著[3]。

3.1 改进拉削工艺及专用拉刀

当前，在带式输送机零件键槽工艺改进期间，内孔键槽拉刀属于最常用的多齿高效刀具，它可以一次性完成键槽的整个加工工作，但在加工A3钢材键槽时存在一些问题，比如加工面的纵向波纹与光洁度低等问题会降低产品质量。基于此，某煤矿企业利用数理统计方法明确了拉刀几何参数、冷却润滑液以及导向配合间隙等技术参数，并进行了有效改进。

3.1.1 确定拉刀几何参数

键槽拉刀期间主要采用类似于普通刀具的切削方法，被加工的塑性材料会在刀面上滑移，且此滑移过程直接影响着加工后键槽的光洁度。加工期间，键槽拉刀前角具备统一要求，因此拉削普通碳钢材料不存在明显问题，而在拉削A3钢材轮壳时，15°标准角无法满足拉削要求，应将前角改为18°，以改进拉削效果。同时，技术人员切削时应有效控制刀口的锋利度与刀面光洁度，若刃口圆弧半径较大，切削期间容易出现拉毛现象，出现积削瘤以及鳞刺问题，如图1所示。

图1 拉削过程切屑前移

同时，容屑槽与刀具的接触不良会导致拉刀发生凸起或凹陷问题，增大了刀具的摩擦力，以致发生拉毛、切屑折断挤塞等问题，影响了表面的光洁度。当拉刀后面磨损时，刃口会出现小棱面，摩擦力增大，降低了表面质量，尤其副工作后角其余零或为负值时，黏结金属微粒的侧齿副偏角会导致拉刀表面出现纵向划痕。对此，使用过程中应定期检查。为了有效保证拉削光洁度，技术人员还应在普通键槽拉刀校正齿的后部增加刮削齿，通过削齿的专用拉刀提高键槽两侧的光洁稳定性[4]。

3.1.2 选择合理的冷却润滑液

在使用键槽拉刀时，为了避免影响加工光洁度，影响冷却润滑条件，技术人员应充分注意冷却液浓度变稀或变质问题。对此，技术人员应选择合理的冷却液，并定期进行更换，以有效保证拉削的光洁度。在拉削A3钢材时应选择硫化切削油或植物油，通过利用两种油中的硫化物质使钢铁接触面发生化学变化。同时，为了获得良好的润滑效果，降低拉刀前面、后面铁屑与工件的摩擦力，应通过上述化学变化中的化学键力形成吸附膜，有效提升低碳钢性能。

3.1.3 确定合理的导向套的配合间隙

在拉削过程中，拉刀与导向套配合存在较大间隙时，拉刀的左右摆尾会影响切削稳定性，降低加工面的光洁度。且若两者之间配合间隙过小，则装卸拉刀时存在一定困难。对此，拉削期间应尽量采用动配合方式，且技术人员还应利用软刷定期清除下个套种存在的铁屑等杂质，保证良好的润滑度。

3.1.4 确定合理的拉削速度

提高切削速度会增大生产效率，但若键槽拉刀结构较为复杂时应选择合理且经济性较高的切削速度，以提高工件的质量水平，延长刀具的使用寿命，确保切削工作的正常进行。根据带式输送机运行情况及试验可以得出，当拉削速度大于2 m/min时，切削刃会出现刀瘤问题；当拉削速度大于5 m/min时，速度的递增会导致刀瘤随之增大，且尤其在切削A3钢材时更易出现刀瘤。对此，企业应选择合理的切削速度，具体如表1所示。

表1 切削速度推荐数据

3.1.5 其他注意事项

技术人员在使用拉刀时，工件拉削长度应满足达到的基本标准，以有效确保内孔键槽拉削的光洁度。且期间若技术人员发现刀具磨损问题，还应有效修磨，并采用图2方法进行改进完善。同时，技术人员若发现拉刀个别齿出现崩刃问题，则应立即停止拉削作业，有效磨去崩刃刀齿，利用其他刀齿平分齿升量，平衡各齿负载力，从而确保拉削工作的顺利进行。

图2 刃磨拉刀前刃面改进方法

3.2 改进后的效果

通过改进设计，该煤矿企业适用的TD75型带式输送机滚筒轮壳键槽光洁度得到明显提升，产品质量水平也明显提升，达到了优质水平，并得到了行业检查组的肯定。拉削表面不平度由原来的21.9 μm下降至5.5 μm，滚筒承载能力得到大幅度提升，主机的使用寿命明显延长。