采煤机摇臂壳体的深孔加工工艺方法

采煤机摇臂壳体的深孔加工工艺方法

张红

上海创力集团股份有限公司，上海市200000

摘要：在采煤机摇臂壳体的加工过程中，深孔加工是一个重要环节。由于深孔加工具有深度大、空间小、刚性差等特点，因此需要采用合理的加工工艺方法，以满足图纸设计的形位公差及表面粗糙度要求。希望通过本文的探究，能够实现制造高精度采煤机的目的，从而为采煤业的健康可持续发展奠定良好的基础。

关键词：采煤机；摇臂壳体；深孔加工；精度

1.采煤机摇臂壳体结构分析与加工要求

采煤机摇臂壳体通常采用高强度钢、铸钢或铸铁等材料制成。这些材料具有高强度、高韧性和高耐磨性，以满足采煤机摇臂在恶劣工作环境下承受巨大载荷和频繁冲击的要求。摇臂壳体的尺寸规格根据采煤机的型号和采煤工艺的不同而有所差异，例如，mg500/1130-wd型采煤机摇臂的长×宽×高为6400mm×1920mm×710mm，重量达到18t。这些尺寸规格反映了摇臂壳体在采煤机中的重要地位和作用。由于采煤机摇臂壳体在采煤过程中需要承载大量的静载荷和动载荷，因此对其加工精度有很高的要求。在加工过程中，需要严格控制行孔尺寸精度、表面粗糙程度、孔间平行度和同轴度等参数，以确保摇臂壳体的稳定性和可靠性。具体来说，行孔内孔加工公差应控制在0.029～0.046mm之间，表面粗糙程度应控制在Ra=1.6μm，孔间平行度不超过0.04mm，同轴度也需严格把控。这些精度要求体现了摇臂壳体在采煤机中重要的支撑和传动作用[1]。通过对采煤机摇臂壳体的结构特点和加工要求的详细分析，可以为后续的深孔加工工艺方法制定提供重要的参考依据。在加工过程中，需要充分考虑材料属性、尺寸规格和精度要求等因素，以确保摇臂壳体的加工质量和性能满足采煤机的使用要求。

2.采煤机摇臂壳体的深孔加工工艺流程

2.1粗加工、半精加工、精加工

2.1.1粗加工阶段

在粗加工阶段，主要目标是快速去除摇臂壳体上大部分多余材料，形成基本的孔形，为后续加工提供基础。这一过程中，使用较大直径的钻头或镗刀进行初步加工，通过调整切削速度（Vc）、进给量（f）和切削深度（ap），控制切削力和切削温度，以减少加工变形。同时，确保加工设备稳定、刀具锋利，避免产生过大的切削力和振动，影响加工表面质量。

2.1.2半精加工阶段

半精加工阶段在粗加工的基础上，进一步去除加工余量，提高孔的精度和表面质量。使用较小直径的钻头或镗刀进行加工，通过多次切削和测量，逐步接近最终尺寸。此时，切削速度（Vc）和进给量（f）相对于粗加工时有所降低，以提高加工精度和表面质量。同时，切削深度（ap）也相应减小，以避免过大的切削力。在此过程中，注意切削液的选用和冷却润滑效果，减少切削热和切削力对加工表面的影响。及时更换磨损的刀具，确保加工质量[2]。

2.1.3精加工阶段

精加工阶段是确保摇臂壳体深孔加工达到最终尺寸精度和表面质量要求的关键阶段，使用高精度的刀具和测量工具进行加工和检测，通过多次切削和测量调整，达到设计要求。在这一阶段，切削速度（Vc）和进给量（f）进一步降低，切削深度（ap）也减小到最小值，确保加工过程稳定、切削力小、切削热低。同时，加强加工设备的精度和稳定性控制，确保加工过程不受外界干扰。通过严格的检测和监控，及时发现并解决问题，确保最终产品满足设计要求和使用要求。

2.2冷却润滑处理

在采煤机摇臂壳体的深孔加工工艺流程中，冷却润滑处理是至关重要的一环。有效的冷却润滑不仅能降低切削温度，提高加工质量，还能延长刀具的使用寿命，确保整个加工过程的顺利进行。

冷却润滑方式主要分为外部冷却和内部冷却两种：外部冷却通过冷却液供应装置将冷却液喷洒在加工区域和刀具上，降低切削温度；而内部冷却则是在刀具内部设置冷却通道，通过冷却液循环流动实现刀具的内部冷却。选择合适的冷却润滑方式，需要根据加工材料、切削条件以及设备性能等因素综合考虑。

冷却液流量和压力的合理控制对冷却效果具有重要影响。过大的流量和压力可能导致冷却液浪费和加工成本增加，而过小的流量和压力则可能无法满足冷却要求。因此，在实际操作中，应根据加工要求和切削条件，合理设置冷却液流量和压力，确保切削区域温度控制在合理范围内[3]。

需要注意的是，在整个冷却润滑环节，要通过温度传感器监控加工区域的温度变化，及时调整冷却液的供应量和循环速度，是确保冷却效果的关键。同时，在冷却润滑处理过程中，还需注意以下事项：定期更换冷却液，保持冷却液清洁，以及选用合适的冷却液等。这些措施能够确保冷却润滑系统的稳定运行，提高加工效率和质量。

3.关键参数设置与加工精度控制

3.1切削参数设置

在深孔加工过程中，关键参数的设置直接决定了加工效率和加工质量。切削速度（Vc）、进给量（f）和切削深度（ap）是其中最为关键的三个参数。切削速度（Vc）是切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，计算公式为Vc = (πdn) / 1000（m/s 或 m/min），其中d为工件或刀具上某一点的回转直径，n为工件或刀具的转速。切削速度的选择应综合考虑工件材料、刀具材料、加工精度和表面质量要求，确保在加工质量不受影响的前提下，尽可能提高加工效率。进给量（f）的确定则主要依据工件材料、加工精度和表面质量要求，以及机床性能和刀具材料。合适的进给量能够在保证加工质量的同时，减少切削力和切削热对加工表面的影响。切削深度（ap）的选择则涉及加工余量、工件材料、刀具材料和加工精度等多个因素

[4]。在粗加工时，应尽可能一次走刀切除全部粗加工余量，而在加工余量过大或工艺系统刚度不足时，则应分成多次走刀进行加工。通过合理设置这些关键参数，可以确保采煤机摇臂壳体的深孔加工在高效、稳定的同时，达到预期的加工精度和表面质量要求。

3.2加工精度控制方法

3.2.1在线检测技术

在线检测技术通过实时收集加工过程中的数据，对加工质量进行实时监控和评估。这种技术能够及时发现并纠正加工误差，保证加工精度的稳定。在深孔加工中，超声波连续在线检测法等技术被广泛应用，其能够实时反馈孔轴线的偏斜情况，为加工参数的调整提供数据支持。在线检测技术不仅提高了加工过程的自动化程度，还显著提升了加工精度和产品质量。

3.2.2误差补偿技术

误差补偿技术通过预先计算或测量出加工过程中可能出现的误差，并在加工过程中采取相应措施来补偿这些误差，从而提高加工精度。在深孔加工中，偏心式、斜盘式等特殊机构以及刀杆或刀夹的弹性变形等方式被用于实现误差补偿。这些技术能够有效地减少加工误差，提高加工精度。然而，由于补偿方式的机械传输环节较多，误差补偿技术的精度受到一定限制[5]。因此，在精密加工中，需要综合考虑各种因素，选择适合的误差补偿方式。

3.2.3加工过程监控与调整

加工过程监控与调整是确保加工精度稳定的关键环节，通过实时监控切削力、切削温度、切削液温度等参数的变化，可以及时发现加工过程中的异常情况，并采取相应的调整措施。例如，根据切削力和扭矩的变化，可以判断刀具的磨损情况，及时更换刀具；根据切削液温度的变化，可以调整切削液流量，控制切削区域温度。此外，还可以利用数据分析技术，对监控数据进行处理和分析，为加工参数的优化提供数据支持。通过加工过程监控与调整，可以确保加工过程的稳定性和加工精度的提高。

结束语：

综上，采煤机摇臂壳体的深孔加工工艺方法通过合理设置切削参数、采用有效的加工精度控制方法以及解决深孔加工中的难点，可以确保加工精度和加工效率，满足采煤机摇臂壳体的使用要求。在实际加工过程中，还需根据具体的加工条件和工件要求进行调整和优化。

参考文献：

[1]裴斐. 采煤机摇臂关键部件静力学分析[J]. 机械管理开发, 2022, 37 (12): 102-104.

[2]尹玉玺, 周常飞, 史春祥, 徐卫鹏, 慕杰, 许志鹏. 采煤机摇臂齿轮箱故障诊断研究现状及展望[J]. 煤炭工程, 2022, 54 (11): 107-112.

[3]陈晓海. 采煤机截割部摇臂壳体瞬态动力学分析[J]. 价值工程, 2022, 41 (25): 57-59.

[4]郭强强. 采煤机摇臂部件设计研究[J]. 机械管理开发, 2022, 37 (05): 28-29.

[5]王晓波, 丁华, 张小刚, 杨亮亮. 采煤机摇臂传感器优化配置[J]. 机械设计与制造, 2022, (05): 64-68.