采煤机齿轮加工中误差分析和加工工艺研究

李扬

摘 要：采煤行业属于我国工业主要支撑行业，属于国民经济中重大项目。为保证采煤业稳定发展，应确保设备精度可靠，提高工作效率。文章对采煤机齿轮加工误差详细分析，并对其加工工艺进行介绍分析，旨在为提高采煤机工作效率，提高齿轮精准度奠定坚实基础。

关键词：采煤机；齿轮加工；误差分析；加工工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.054

我国地域辽阔，煤炭资源丰富，采煤中采煤机效率及质量直接影响采煤数量及其产生的经济效益[1]。为促进采煤业持续发展，需对设备精度详细分析，要求零部件满足精度要求。齿轮是采煤机重要部件，齿轮精度直接影响设备作业性能。导致采煤机齿轮误差的原因具有多样性，误差将影响齿轮精度，降低采煤作业效率。

1 齿轮误差

1.1 机床精度影响

机床工作台、顶尖径向跳动，或上下顶尖并不同轴，将导致齿轮加工出现误差，此外，工作台分度误差也会影响齿轮加工精度[2]。

1.2 工件及工件加装误差

此方面内容包涵工件基准孔、夹具心轴等方面实际误差，夹具心轴发生径向跳动，或者工件和基准孔轴线出现明显调动误差， 以及胎具中心及工作台回转中心出现未重合现象，直接影响齿轮精度。

1.3 提高齿轮加工精度的途径

（1）提高齿轮机床制造精度，以此加工出高质量齿轮。

（2）合理利用误差补偿技术，在不同情况下，以机床实际制造精度在技术及经济上无法解决问题，想采用误差补偿技术，适当改变工艺方法、工装结构，以此提高采煤机齿轮实际加工制造精度[3]。

2 减少采煤机齿轮加工误差、提高精度的方式

2.1 优化齿坯端面

齿坯端面直径影响齿轮制造加工精度，正常情况下，齿坯基准面以内孔定位实现，端面跳动程度虽端面直径增加而加剧，因此，需计算齿坯端面跳动程度，判断齿坯端面直径。对齿坯端面跳动而言，主要通过以下公式计算：

其中，Di为基准面直径，△g为齿坯定位端面跳动量。若齿坯端面跳动数据超出标准规范，将严重影响加工精度。实际加工中，可通过控制齿坯端面面积，以此确保内孔定位稳定，减少齿轮加工误差。

2.2 优化夹具

优化夹具主要体现在设计方面，若工件孔及夹具心轴有较大间隙，将影响齿轮精准度。若间隙设计误差大，不仅导致齿轮有偏心，还会导致夹具出现变形，加大齿坯端面跳动产生，影响端面内孔定位精准度。因此，需尽量减少端面振摆，避免对定位产生较大影响，合理调整夹具心轴定位，推荐采用短圆柱代替长圆柱，以此优化内孔定位精度。

采用短圆柱定位方式具有科学性，其定位精确，轴向位置距轴心较近，可针对需求计进行合理调整，正常控制长度在5-8mm左右。采用短圆柱支持设计加工，安装便捷，齿轮轴颈直径针对圆柱直径合理选择，避免夹具不合理夹持，出现过紧变形，影响夹持效果，出现偏心。对夹具心轴度而言，需考虑不同情况，若齿坯夹紧，则夹具中心偏心率得到有效控制。此外，为进一步降低齿轮加工误差，需提高齿坯精度，以高精度齿坯和定位心轴间隙合理化操作，夹具底固定止口，确保工作台中心和夹具心轴两者轴心保持一致性，此时和夹具配合间仍存在间隙，存在一定误差。以微调螺丝钉进行改进，将夹具固定为可微调偏心止口，确保夹具可快速找正，且趋于零。

对于Di/B<1的实际情况，需以球面垫圈对基准端面合理定位，在4自由度当中，仅对1个自由度进行限制，避免齿坯断面跳动对整体加工稳定性造成严重影响，将误差降到最低。为避免圆周发生转动，需融入档销，以此控制加工稳定，避免球面垫圈作圆周滚销力影响，向圆周方向滑动，造成较大加工误差。

2.3 热处理后磨孔工艺

基准孔受热后，发生热胀冷缩，存在轻微变形，易造成误差产生。因此，需在磨齿前对的精准控精细化打磨，在磨孔中要求满足△g，尽可能提高其精度。其端面精度是齿向误差及齿合歪斜度重要内容，因此，在对应磨孔中，需提高对△g要求，控制△g≤0.0003（Di+20）。

3 加工工藝选择

3.1 采用新加工工艺

可采用大圆角凸头加工技术的，适当增加的采煤机尺寸的圆角半径，磨齿后，避免齿根中存在较多应力。需外，需对热处理后的齿轮喷丸处理，确保采煤机的齿轮齿根强度满足设计需求。

3.2 提高齿轮外齿及渐开线花键质量

对齿轮进行淬火及渗碳处理，应确保外齿齿面印度达到HRC60，心部硬度达到HRC40，确保齿轮自身可再次完善制造，经热处理之后，要求采煤机齿轮心部硬度满足HRC32-35以内。

4 结束语

综上所述，采煤机齿轮加工制造具有一定复杂性，易受外界因素影响导致误差出现，进而增加齿轮误差出现，影响加工进度，最终影响采煤机实际工作效率。通过详细研究，发现采煤机齿轮制造精度影响因素是多方面的，误差产生原因具有多样性特点，受制造工艺及设计工艺影响最大。齿轮齿坯断面跳动程度将影响内控定位合理性，需以短圆柱代替原本长圆柱，以此确保定位准确，减小外界对定位的干扰，便于齿轮高效加工。此外，齿轮制造加工中，需应用高精度齿坯，合理处置齿坯及定位心轴间隙，提高齿轮制造精度及实际效率，确保采煤机整体质量稳定，提高采煤作业效率，促进采煤业可持续发展。

参考文献：

[1]马利，李国平，穆润青等.不同侧隙下采煤机摇臂齿轮传动系统的研究[J].煤矿机械，2017（09）：92-93.

[2]王晓丽.数控插齿机传动链误差对齿轮加工精度的影响分析与研究[J].机械研究与应用，2016，29（02）：110-111.

[3]马宇航，孙国启，仝颖.复杂地质条件下采煤机的应用研究[J].煤矿机电，2016（02）：71-72.