（北方重工集團(tuán)有限公司盾構(gòu)機(jī)分公司，遼寧 沈陽 110141）

一、敞開式硬巖刀盤結(jié)構(gòu)

敞開式硬巖刀盤根據(jù)不同的施工要求分體結(jié)構(gòu)也是不同的，主要可分為中心對(duì)分式、偏心對(duì)分式、中方五分式及中六角分式四種形式（見圖1）。

下面分析的為遼西北項(xiàng)目刀盤，因?yàn)橹睆捷^大、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝和運(yùn)輸及刀具布置上的安排選擇了中方五分式結(jié)構(gòu)，分為刀盤上邊塊、刀盤下邊塊、刀盤左邊塊、刀盤右邊塊和刀盤中心塊五部分。本刀盤的分體結(jié)構(gòu)形式必須保證每半連接板連接處必須能和圓，而且必須保證圓的直徑在公差范圍內(nèi)，為此需要制作工裝工具檢測(cè)半徑和角度。本刀盤焊接結(jié)構(gòu)件約124噸，直徑8.53米，因此加工過程要考慮加工的工藝方法，還要考慮選擇機(jī)合適的機(jī)床和天車的起吊能力，以保證刀盤吊運(yùn)和加工精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

二、主要技術(shù)要求

（1）刀盤中心塊最終要求每個(gè)邊長(zhǎng)度為4780mm公差在±0.4mm范圍內(nèi)，垂直度要求和平行度要求控制在±0.05mm范圍內(nèi)，粗糙度都要求在Ra3.2μm，對(duì)大型工件的加工來說都是較難控制的。（2）各邊塊加工后組對(duì)成整園后要求半徑控制在±6范圍內(nèi)。（3）各刀盤邊塊與刀盤中心塊間連接法蘭的間隙要求控制在0.4mm范圍內(nèi)，邊塊與邊塊之間的間隙是6.1mm，將來裝配時(shí)根據(jù)實(shí)際情況要填入墊片組。（4）刀盤各邊塊和中心塊間的把和孔數(shù)量每個(gè)面達(dá)2304個(gè)，其中有16個(gè)φ150銷孔，每個(gè)孔位置精度必須準(zhǔn)確，不允許出現(xiàn)位置錯(cuò)誤，否則將無法修復(fù)。

三、刀盤的加工

1 工藝路線

為減少焊接變形，保證刀具的安裝軌距半徑，對(duì)刀盤的控制要求進(jìn)行兩次退火處理，對(duì)加工面進(jìn)行初、終兩次加工的工藝方法。考慮到粗加工后是焊接刀座，刀座是加工件如果焊接后再進(jìn)行退火將影響加工面，導(dǎo)致刀座位置有變，所以兩次退火是不可以的，但為了減少刀座焊接帶來的應(yīng)力，我們采用震動(dòng)時(shí)效的方式進(jìn)行去應(yīng)力。

具體工藝路線為：

①刀盤本體焊接②退火處理③刀盤各瓣初加工④焊接刀座⑤震動(dòng)時(shí)效⑥刀盤各瓣最終加工⑦焊接其余耐磨板、格柵等

2 刀盤中心塊和各個(gè)邊塊的加工

①在加工之前需要對(duì)工件進(jìn)行對(duì)毛坯的檢查進(jìn)行劃全線。

首先，要參考刀座孔的尺寸確定十字中心線，避免將來安裝刀座嵌塊無法正常進(jìn)行，特別是刀座位置并不是對(duì)稱于十字中心線的；劃邊塊加工線時(shí)還要考慮刀盤半徑R4150，還要考慮刀座孔的位置是否正確。其次，為保證初加工與最終加工能同為一個(gè)中心，十字中心線都必須打印沖孔標(biāo)記。

②加工刀盤中心塊四個(gè)法蘭面必須保證精度，并選擇正確的機(jī)床。

刀盤中心塊初加工時(shí)是邊長(zhǎng)為4800mm的正方形，高度為1624mm。為了保證各個(gè)平面均在±0.05平行度和垂直度范圍內(nèi)，需減少裝卡次數(shù)，和掉個(gè)次數(shù)；中心塊選擇在20m數(shù)控龍門銑床上進(jìn)行加工，而邊塊可以選擇在13m數(shù)控龍門銑床上加工，一次裝卡即可完成多個(gè)面和孔的加工。

③為了將來刀盤各個(gè)邊塊能夠組成合格整圓，保證精度，在加工時(shí)要求特別控制的方面。

首先，刀盤中心塊在初加工時(shí)需要將刀盤法蘭進(jìn)行刀檢。其次，需要加工A1-A9的形狀為R100深度為3.8mm的圓面，作為加工基準(zhǔn)和組對(duì)基準(zhǔn)面，特別注意的是，這幾個(gè)基準(zhǔn)面必須選擇在距離刀座孔較遠(yuǎn)，不易變形的地方。最后，為了保證刀盤中心塊各個(gè)面±0.05的垂直度，特制作了90°角度控制樣板；同時(shí)為了保證將來組對(duì)時(shí)各個(gè)邊塊和中心塊法蘭的間隙均勻，也制作了45°角度控制樣板來控制四個(gè)邊塊的角度，防止將來組對(duì)時(shí)無法配置墊片以保證間隙。

④本刀盤加工比較重要的地方就是刀盤各個(gè)法蘭面把和孔的加工。

圖1

因?yàn)楸镜侗P上共有兩千多個(gè)把和孔，其中有1360個(gè)φ39光孔，且要求背面锪平φ70，有928個(gè)M36螺紋孔，16個(gè)φ150的銷孔需要加工?？椎臄?shù)量較多，一旦孔位置錯(cuò)誤將無法修復(fù)；所以為保證將來各個(gè)邊塊能正確的把和，不能一次性鉆好，采用號(hào)鉆的方式加工各個(gè)法蘭面上的孔。因?yàn)榈侗P結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，螺紋孔出是死腔，無法進(jìn)行操作，必須先將光孔鉆好，然后根據(jù)光孔的位置來號(hào)鉆螺紋孔的位置。中心塊上每個(gè)面上都有兩個(gè)φ150的銷孔，其中一個(gè)是死腔，所以要求中心塊上死腔處的銷孔是被號(hào)鉆出來的，另一個(gè)銷孔需要先鉆好；所以邊塊也一樣對(duì)應(yīng)中心塊死腔處的銷孔需要先鉆出來。

3 組對(duì)是控制刀具軌跡精度的關(guān)鍵過程，是刀盤加工的主要目的。

刀盤的初、終加工目的就是滿足組對(duì)， 各個(gè)邊塊初加工后分別需要和刀盤中心塊組對(duì)一次，利用刀座安裝工具進(jìn)行刀座嵌塊的安裝和焊接，這是確定刀盤刀具軌跡的關(guān)鍵。刀盤各個(gè)邊塊的組對(duì)精度直接影響到刀具的位置，所以要求各個(gè)邊塊初加工后組對(duì)必須將刀盤法蘭刀檢面朝下平放，調(diào)整好垂直和水平，將各邊塊與中心塊組對(duì)，要求水平度控制在0.1/1000mm內(nèi)。同時(shí)控制各個(gè)邊塊與中心塊連接法蘭面的間隙，然后用工藝螺栓連接把和牢固。

結(jié)語

由于敞開式硬巖刀盤的特殊結(jié)構(gòu)類型和性能的特殊要求，刀具軌跡是刀盤質(zhì)量的核心，刀盤又是整臺(tái)掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵，所以刀盤的工藝措施和加工方法則尤為重要。主要采用了數(shù)控機(jī)床加工滿足精度要求，然后采用人工號(hào)孔的方式確保把和精度，利用高科技的先進(jìn)設(shè)備和人工號(hào)孔的準(zhǔn)確結(jié)合，圓滿的高質(zhì)量的完成了刀盤的加工制造。

[1]趙兵，張啟明.重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)（第一卷）[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.