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        牙輪鉆桿分體加工方法

        2022-01-01 06:29:50張佳佳
        金屬加工(冷加工) 2022年12期
        關鍵詞:鏜孔鏜床牙輪

        張佳佳

        河北鋼鐵集團灤縣司家營鐵礦有限公司 河北灤州 063701

        1 序言

        KY-310A牙輪鉆機是現(xiàn)階段露天礦山主要的采礦穿孔設備,近年來隨著露天礦山不斷深入開采,穿孔數(shù)量增多,導致牙輪鉆桿的消耗量呈指數(shù)式增加,牙輪鉆桿外購成本猛增。為了進一步降低外購成本,實現(xiàn)礦山內部加工制作牙輪鉆桿的目的,因此利用現(xiàn)有機械加工設備對牙輪鉆桿的加工方法進行改進。

        2 牙輪鉆桿結構和加工難點分析

        2.1 鉆桿結構

        圖1所示牙輪鉆桿由鉆桿上接頭、無縫鋼管、圓柱銷和鉆桿下接頭4部分組成,鉆桿中空作為排渣氣道。鉆桿全長9.38m、直徑273mm。鉆桿上接頭、無縫鋼管和鉆桿下接頭之間為過盈配合聯(lián)接,配合處均布4個φ36mm圓柱銷以增加扭矩。

        圖1 牙輪鉆桿

        2.2 加工設備

        主要加工設備及用途:①GB4040型臥式帶鋸床,主要用于加工鉆桿上下接頭、無縫鋼管的長度。②TPX6111B型臥式銑鏜床,主要用于對無縫鋼管兩端鏜孔,加工鉆桿上下接頭的槽口。③Z3050×16/1型搖臂鉆床,主要用于粗加工鉆桿上下接頭的中心孔。④CW61100E臥式車床,主要用于加工鉆桿上下接頭。⑤自制小車,主要用于鉆桿上下接頭與無縫鋼管的裝配找正和焊接作業(yè)。

        2.3 加工難點

        經(jīng)過對牙輪鉆桿的結構進行分析,按照外購的牙輪鉆桿的加工工藝進行制作,存在以下困難。

        (1)現(xiàn)有設備加工能力不足 礦山現(xiàn)有最大車床為CW61100E型臥式車床1臺,其最大加工工件長度為5m。牙輪鉆桿屬于超細長、超大備件,全長9.38m,質量約1.5t,如果整體加工,現(xiàn)有設備加工能力不能滿足要求,因此只能采取分體加工的方法。

        (2)鉆孔加工存在難度 按照鉆桿設計要求,鉆桿上接頭長度為630mm、下接頭長度為590mm;上下接頭中心孔作為排渣氣道,為80mm通孔。但是現(xiàn)有搖臂鉆床最大鉆孔長度為380mm,最大加工直徑為60mm,不能一次性將鉆桿上下接頭的φ80mm中心孔打通。

        (3)分體加工難度較大 鉆桿上下接頭可以使用車床加工,但無縫鋼管長度為8.25m,且無縫鋼管兩端與鉆桿上下接頭相配合的孔難以加工,加工完成后,焊接時也會不可避免地產生變形,變形嚴重時鉆桿直線度超差,影響使用。

        3 分體加工方法

        3.1 加工無縫鋼管

        無縫鋼管的具體加工步驟如下。

        1)挑選一根直線度誤差小、壁厚為30mm的無縫鋼管[1],使用GB4040型臥式帶鋸床截取無縫鋼管長度為8.25m。

        2)在TPX6111B型臥式銑鏜床軸向方向5m處安裝V形支架,用于支撐無縫鋼管尾端。

        3)鏜孔。首先轉動臥式銑鏜床工作臺,使工作臺T形槽與臥式銑鏜床主軸徑向平面垂直;然后將無縫鋼管一端安放在臥式銑鏜床工作臺T形槽中,另一端放在V形支架上。

        4)在臥式銑鏜床主軸上安裝激光筆,使用激光筆調整無縫鋼管垂直于臥式銑鏜床主軸徑向平面,保證鏜孔后的同軸度。

        5)調整結束,將無縫鋼管固定在臥式銑鏜床工作臺上,按照圖樣要求對無縫鋼管進行鏜孔并加工焊接坡口。

        6)用上述方法加工另一端。

        3.2 加工鉆桿上下接頭

        鉆桿上下接頭的具體加工步驟如下。

        1)挑選適用于鉆桿上接頭長度為630mm、下接頭長度為590mm的圓鋼。

        2)安裝固定工件。在鉆床底座上安裝工作臺,將鉆桿接頭垂直安裝在鉆床平臺上,使用寬座直角尺和斜鐵將鉆桿接頭找正;使用專用夾具將鉆桿接頭垂直固定在工作臺上;使用Z3050×16/1型搖臂鉆床加工鉆桿上下接頭中心孔。

        3)使用同樣的方法對另一端面進行鉆孔,直至中心孔鉆通為止。

        4)按照圖樣要求,使用CW61100E型臥式車床加工鉆桿接頭;使用TPX6111B型臥式銑鏜床加工鉆桿接頭槽口。

        3.3 整體裝配加工

        整體裝配加工的具體步驟如下。

        1)裝配、找正。在進行無縫鋼管軸端和鉆桿接頭裝配時,一方面將無縫鋼管放置在自制小車上,并將無縫鋼管兩端加熱至合適溫度,鉆桿接頭與無縫鋼管采用過盈熱裝配,用鉆桿接頭的軸肩和無縫鋼管兩端孔的端面保證同軸度[2];另一方面使用千斤頂配合激光筆進行直線度找正,在無縫鋼管與鉆桿接頭的配合處圓周方向間隔90°測量4個點,直至達到同軸度設計要求,并用電焊進行初步固定。

        2)焊接。裝配、找正完成后,使用二氧化碳氣體保護焊對鉆桿接頭和無縫鋼管處進行圓周滿焊。

        3)鉆孔。將鉆桿半成品安裝在搖臂鉆床工作臺上,使用φ36mm鉆頭在圓周方向間隔90°鉆4個深度為50mm的盲孔。

        4)安裝定位銷。將長度40mm的定位銷與銷孔過盈配合安裝,將銷孔剩余部分用電焊填平[3]。

        4 結束語

        經(jīng)過反復研究,依據(jù)現(xiàn)有設備能力實現(xiàn)了牙輪鉆桿的內部加工制作,降低了外購成本。鉆桿加工完成后,經(jīng)過實際使用證明效果良好,牙輪鉆桿使用壽命顯著提高,平均使用壽命提高了6600m,最高可達21000m,每年可節(jié)省費用67.9萬元。

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