盤形滾刀

盤形滾刀破巖工作原理可以理解為：掘進(jìn)時(shí)盤形滾刀刀圈先在巖石內(nèi)擠壓出一個(gè)槽，并在槽周圍生成初始的張拉破壞的裂紋，井隨著刀具不斷慣入，刀圈的楔形面對(duì)刀圈兩邊的巖石起剪切破壞作用，初始的張拉破壞裂紋會(huì)在剪切力作用下沿巖石切線方向持續(xù)快速擴(kuò)張，相臨刀具間的巖石裂紋會(huì)產(chǎn)生相互影響，產(chǎn)生進(jìn)一步的張拉破壞，使相臨切槽之間的巖脊在這種張拉破壞下產(chǎn)生較大的巖塊剝落下來。

安裝在刀盤上的盤形滾刀在千斤頂?shù)淖饔孟戮o壓在巖面上，隨著刀盤的旋轉(zhuǎn)，盤形滾刀一方面繞刀盤中心軸旋轉(zhuǎn)，另一方面繞自身軸線自轉(zhuǎn)。盤形滾刀在刀盤的推力、扭矩作用下，在掌子面上切出一系列的同心圓溝槽。當(dāng)推力超過巖石的強(qiáng)度時(shí)，盤形滾刀刀尖下的巖石直接破碎，刀尖貫入巖石，形成壓碎區(qū)和放射狀裂紋；進(jìn)一步加壓，當(dāng)滾刀間距S滿足一定條件時(shí)，相鄰滾刀間巖石內(nèi)裂紋延伸并相互貫通，形成巖石碎片而崩落，盤形滾刀完成一次破巖過程，見圖1。

在工地現(xiàn)場(chǎng)，盤形滾刀組裝與拆卸通常是在隨機(jī)提供的小型刀具維修車間內(nèi)進(jìn)行，為了節(jié)省運(yùn)輸時(shí)間，刀具車間一般布置在進(jìn)洞口附近一側(cè)。盤形滾刀的刀圈與刀體、軸承內(nèi)圈與心軸是過盈配合，其組裝與拆卸需要特殊工藝處理。

盤形滾刀組裝

1.刀圈、軸承內(nèi)圈預(yù)先分別加熱，使零件內(nèi)圓受熱膨脹漲大后立即裝配，待零件冷卻后，即能達(dá)到預(yù)期的過盈配合(具體組裝要求參見產(chǎn)品說明書)。例：羅賓斯全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)19in盤形滾刀組裝時(shí)，刀圈預(yù)先加溫到160℃，隨即裝入刀體；軸承內(nèi)圈加熱到120℃時(shí)裝人心軸；待零件冷卻后，即能達(dá)到預(yù)期的過盈配合要求。

2.隔離圈的安裝是根據(jù)兩個(gè)圓錐滾子軸承在刀體內(nèi)軸承內(nèi)圈小端端面間間距而定，隔離圈的寬度，需經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)磨配，其寬度公差應(yīng)小于測(cè)量寬度。例：維爾特全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)17in盤形滾刀內(nèi)隔離圈的安裝寬度應(yīng)小于測(cè)量值的0.2mm，裝配后使軸承處于預(yù)緊狀態(tài)，檢測(cè)刀具扭矩在60-80N·m范圍內(nèi)為合格。

3.維爾特全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)17in盤形滾刀，螺釘(在圖2-20，圖2-21，圖2-22中編號(hào)均為12)裝配時(shí)用密封膠粘結(jié)(CASCOK No．119)；刀體內(nèi)腔注入80%，約730cm3潤(rùn)滑油（型號(hào)320），含1%異味劑(Molyvan，1．5L Mystik Jt-7 SAE90-140，1%Molyvan)，當(dāng)軸承、密封受損，潤(rùn)滑油溢出時(shí)，就能嗅到帶有刺激性的奇臭，警示刀具損壞，可及時(shí)更換。

盤形滾刀拆卸

拆卸刀圈與軸承時(shí)，磨損報(bào)廢刀圈用砂輪切斷卸下，軸承內(nèi)圈由專用臺(tái)式壓力機(jī)壓出。

盤形滾刀是一種可更換刀圈的刀具，通常有單刃、雙刃和多刃之分，常以輻射狀或螺旋狀分布裝在盾構(gòu)機(jī)刀盤上。盾構(gòu)機(jī)在千斤頂?shù)膲毫ο孪蚯熬蜻M(jìn)，同時(shí)盾構(gòu)機(jī)刀盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，安裝在盾構(gòu)機(jī)刀盤上的刀具在隨刀盤公轉(zhuǎn)同時(shí)，自己在摩擦力和壓力下作自轉(zhuǎn)，從而利用刀圈刃口對(duì)巖石表面產(chǎn)生滾動(dòng)切削作用。

盤形滾刀工作時(shí)除了要承受刀圈周向的正壓力之外，還受到刀圈切向的摩擦力、以及側(cè)向方向上交變應(yīng)力的作用，受力復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣。地層以及剝落的巖石對(duì)刀圈、刀體有著磨削、沖蝕效應(yīng)，極易造成刀具的早期失效，對(duì)刀具的破巖效果和刀具對(duì)工作環(huán)境的耐受性能以及刀具質(zhì)量的穩(wěn)定性提出了極高的要求。刀具的質(zhì)量直接決定了工程的質(zhì)量、成本、安全和效率，是隧道及地鐵盾構(gòu)法施工中的核心技術(shù)之一。

常用的蝸輪加工刀具。蝸輪滾刀基本蝸桿(見蝸桿傳動(dòng))的類型和主要參數(shù)(模數(shù)﹑齒形角﹑分度圓直徑﹑螺旋升角和螺紋頭數(shù)等)應(yīng)當(dāng)與工作蝸桿相同﹐因此蝸輪滾刀常是專用的。當(dāng)外徑較大時(shí)﹐滾刀制成套裝式﹔外徑較小時(shí)將滾刀制成與心軸一體的帶柄式結(jié)構(gòu)(圖3 蝸輪滾刀 )。

非漸開線展成滾刀 工作原理與齒輪滾刀相同。花鍵滾刀可用于加工矩形齒﹑漸開線齒或三角形齒的花鍵軸﹐其加工精度和生產(chǎn)率較成形銑刀高。非漸開線展成滾刀還可加工圓弧齒輪﹑擺線齒輪和鏈輪等。

定裝滾刀 各齒齒形不同﹐只有最后一個(gè)齒是精切齒。齒形和工件的齒槽相同﹐以成形銑削法切削工件的齒槽﹐因此定裝滾刀必須相對(duì)工件的軸線安裝在固定的位置上。滾刀上其馀的刀齒都是粗切齒。加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與齒輪滾刀相同。成形滾刀可避免用展成刀具加工時(shí)齒根部產(chǎn)生的過渡曲線。棘輪滾刀是常用的定裝滾刀(圖4 定裝滾刀 )。

常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時(shí)﹐滾刀相當(dāng)于一個(gè)螺旋角很大的螺旋齒輪﹐其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)﹐工件相當(dāng)于另一個(gè)螺旋齒輪﹐彼此按照一對(duì)螺旋齒輪作空間嚙合﹐以固定的速比旋轉(zhuǎn)﹐由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡(luò)成齒輪的齒形。常用的滾刀大多是單頭(見螺紋)的﹐在大量生產(chǎn)中﹐為了提高效率也常采用多頭滾刀。

刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞本身軸線轉(zhuǎn)過一個(gè)齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)相等。蝸輪滾刀的滾刀在螺旋升角小于5°時(shí)﹐常制成直容屑槽﹐便于制造和刃磨﹔螺旋升角大的滾刀常制成螺旋容屑槽﹐以免刀齒的一側(cè)刃以大負(fù)前角(見刀具)切削的不利情況。 用高速鋼制造的中小模數(shù)齒輪滾刀一般采用整體結(jié)構(gòu)。模數(shù)在10毫米以上的滾刀﹐為了節(jié)約高速鋼﹑避免鍛造困難和改善金相組織﹐常采用鑲片結(jié)構(gòu)(圖1 齒輪滾刀 )。鑲片滾刀的結(jié)構(gòu)形式很多﹐常用的為鑲齒條結(jié)構(gòu)﹐即刀齒部分用高速鋼制成齒條狀﹐熱處理后緊固在刀體上。用硬質(zhì)合金制造滾刀﹐可以顯著提高切削速度和切齒效率。整體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制造工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪。中等模數(shù)的整體和鑲片硬質(zhì)合金滾刀已用于加工鑄鐵和膠木齒輪。模數(shù)小于 3毫米的硬質(zhì)合金滾刀也用于 加工鋼齒輪。硬質(zhì)合金滾刀還可加工淬硬齒輪(硬度為 HRC50～62)。這種滾刀常采用單齒焊接結(jié)構(gòu)﹐制有30°的負(fù)前角﹐切削時(shí)刮去齒面的一層留量。 生產(chǎn)滾刀的廠家跟交易市場(chǎng)全國(guó)各地都有，如專業(yè)制作齒輪刀具的國(guó)營(yíng)企業(yè)：重慶工具廠、漢江工具廠、哈爾濱第一工具廠。浙江溫嶺等地則多為民營(yíng)企業(yè)，如《溫嶺市開元工具廠》《浙江工量刃具交易市場(chǎng)》《重慶興旺工具制造廠》等。。國(guó)家把滾刀的精度等級(jí)分為 AA級(jí)﹑A級(jí)和 B級(jí)。一般國(guó)標(biāo)滾刀采用AA級(jí)。部標(biāo)跟企標(biāo)采用A級(jí)。鏈輪滾刀要求精度不高，一般采用B級(jí)。為了加工特別精密的齒輪﹐有的國(guó)家還有AAA級(jí)滾刀。在切齒過程中﹐滾刀的制造誤差主要影響齒輪的齒形誤差和基節(jié)偏差。 剃齒前加工齒輪齒形用的滾刀稱為剃前滾刀。剃前滾刀的齒形﹐要按剃齒馀量形式的要求制成特殊的形狀(圖2 剃前滾刀的齒形 )。齒頂帶凸角﹑齒根帶倒角的滾刀齒形是一種較常用的留剃形式﹐它使被加工齒輪的齒根處有些挖根﹐齒頂處有些倒角﹐中間部分剃齒馀量均勻。(見彩圖 硬齒面齒輪的精加工刀具──硬質(zhì)合金刮削滾刀 ﹑ 齒輪加工刀具──滾刀﹑插齒刀﹑剃齒刀)