大型盾構(gòu)機(jī)加工工藝攻關(guān)

黃炳鎮(zhèn) 王林

（廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司 廣州 511400）

大型盾構(gòu)機(jī)加工工藝攻關(guān)

黃炳鎮(zhèn) 王林

（廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司 廣州 511400）

本文主要對超大型盾構(gòu)機(jī)在機(jī)加工方面如何在最經(jīng)濟(jì)，最方便有效的前提下加工并保證盾體的加工精度的關(guān)鍵技術(shù)研究和攻關(guān)。

大型盾構(gòu)機(jī)；加工工藝；機(jī)床改造

1 引言

盾構(gòu)機(jī)，是一種大型、高效的光、機(jī)、電、儀一體化產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于隧道工程施工的現(xiàn)代大型施工機(jī)械，是現(xiàn)代化交通運輸工程、地下工程、礦山開采工程、水力水電工程、城市市政建設(shè)工程中先進(jìn)的施工工具。

φ18m盾構(gòu)機(jī)是目前全球最大的盾構(gòu)機(jī)。我公司主要負(fù)責(zé)大型盾構(gòu)機(jī)盾體焊接和加工制造。大型盾構(gòu)機(jī)分瓣式盾體的生產(chǎn)制造對加工工藝和加工裝備要求很高。盾體直徑大而且是分瓣結(jié)構(gòu)，對加工精度要求較高，華南地區(qū)現(xiàn)有的加工設(shè)備能力難以直接加工。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

φ18m盾構(gòu)機(jī)的盾體尺寸：盾體直徑φ17560（+20/0）mm，高度8815mm，重約1000t，加工盾體的中心驅(qū)動法蘭直徑：φ8480（+2/+1）mm，長度1255mm，粗糙度Ra3.2。在驅(qū)動法蘭下平面鉆攻144個M36螺紋孔的螺紋。

3 原先加工工藝方案

盾體分成分成八大件，中間用連接法蘭板和螺栓連成一個整體，八對聯(lián)接法蘭板的2個平面先精加工，并鉆孔攻螺紋，銑密封槽，鏜定位銷孔。然后連接法蘭板與盾體整體鉚焊完成后，拆散八件盾體，每件盾體分別吊裝到12m數(shù)控龍門鏜銑床精加工中心法蘭內(nèi)圓，并要求加工后盾體整體組裝檢測中心法蘭內(nèi)圓公差尺寸。

以上傳統(tǒng)的大型分瓣結(jié)構(gòu)盾體加工，比較繁瑣，由于分片加工，整體圓度難以保證，加工周期長，需反復(fù)多次拆裝的缺點。

4 工藝改進(jìn)方案

4.1 改裝小型專用車床

將改造好的專用小型機(jī)床安裝在盾構(gòu)機(jī)中心空間位置上來加工中心驅(qū)動法蘭，工件不動，機(jī)床轉(zhuǎn)動車削加工的方式，代替原先的銑削，車削可以一次加工盾體的中心法蘭內(nèi)圓直徑尺寸。具體是：將一臺φ3.4m普通立車的立柱和橫梁拆除，保留轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)裝置和變速機(jī)構(gòu)，取消原有機(jī)床的電控箱，使用75kW變頻器來代替45kW變頻器，使用55kW 960r/min，可以在加工切削過程中不斷地調(diào)整切削速度，達(dá)到最佳切削效果。由于φ3.4立車轉(zhuǎn)臺直徑φ3m，要加工工件直徑φ8m，就必須在原來轉(zhuǎn)臺上在擴(kuò)大到φ7m轉(zhuǎn)臺。于是，設(shè)計一件7000mm×3000mm×300mm鋼結(jié)構(gòu)平臺，為了保證鋼結(jié)構(gòu)平臺旋轉(zhuǎn)時的平衡，鋼結(jié)構(gòu)平臺一端安裝一套刀架立車，另一端安裝一套平衡塊，鋼結(jié)構(gòu)平臺用螺栓緊固在轉(zhuǎn)臺上。

在平臺上用螺栓在緊固一件偏心鋼板，偏心鋼板上安裝兩條的用于立柱拖板水平移動的導(dǎo)軌，在立柱垂直移動的拖板上再用螺栓連接水平放置的小刀架，小刀架可以用手動水平移動進(jìn)刀和退刀。在小刀架還裝上垂直刀桿，可以上下移動，采用上下兩個固定形式，防止切削工件時可能產(chǎn)生振動。這樣，刀桿可以根據(jù)加工工件長度做上下調(diào)整。同時，又在垂直刀桿上固定連接一件水平進(jìn)給的橫向刀把，橫向刀把裝上刀桿和車刀，可以水平進(jìn)給加工一定的長度。因為加工工件有較高的表面粗糙度要求，所以要求切削時能自動進(jìn)給，要自動進(jìn)給就必須解決電源接線裝置、轉(zhuǎn)臺和可快速進(jìn)退的變速機(jī)構(gòu)的問題。加工時由于工件固定不動，刀架和轉(zhuǎn)臺一起旋轉(zhuǎn)，所以電源線就采用電機(jī)導(dǎo)電炭刷連接方式。采用立柱垂直絲桿螺母副和懸掛形式及變速機(jī)構(gòu)設(shè)計形式，增大了絲桿螺母副和軸承副的剛性，解決了水平移動拖板的絲桿螺母副的自動進(jìn)給和快速進(jìn)給的變速機(jī)構(gòu)設(shè)計問題，如圖1。

4.2 改造小型專用鉆床

盾體中心法蘭精加工平面圓周上要求鉆孔攻一圈M36螺紋孔，由于盾體高度超出φ125搖臂鉆床鉆孔的高度范圍，這樣舊的鉆削方式行不通。通過工藝方案的改進(jìn)來解決鉆削問題，即改裝φ80搖臂鉆床，將鉆床放置盾體內(nèi)孔來解決問題。

具體是：先將φ80搖臂鉆床的立柱與底座拆卸，用鋼板焊接一件底面直徑φ2m、上面直徑φ1m、高1m圓錐平臺，平臺上下兩平面分別加工凹凸止口面，并用螺栓上緊固定原立柱與圓錐平臺上。再將立車轉(zhuǎn)臺上的立柱刀架吊開，把搖臂鉆床立柱和加高的圓錐平臺一起吊到轉(zhuǎn)臺平面，并用螺栓上緊固定到轉(zhuǎn)臺上面，這樣升高搖臂立柱可以在中心法蘭的內(nèi)圓中間旋轉(zhuǎn)360°鉆攻M36螺紋孔。

圖1

5 改進(jìn)后的效果

通過該小型專用機(jī)床加工出來的盾構(gòu)機(jī)內(nèi)孔，經(jīng)檢驗，其表面尺寸精度和粗糙度，均達(dá)到圖紙的設(shè)計要求。整體加工時間大幅降低，比原先縮短了一半，做到了一次安裝，連續(xù)不間斷加工，減輕了由于分塊加工需多次運輸裝夾的工作，改進(jìn)效果明顯。該小型專用機(jī)床的成功改進(jìn)，也在往后的盾構(gòu)機(jī)加工中得到應(yīng)該。

6 結(jié)語

通過不斷是試車和加工出合格的產(chǎn)品，實踐充分說明該小型專用機(jī)床是可行的，該項機(jī)床改造技術(shù)也獲得“發(fā)明專利”（專利號：ZL 201210582501.X）。利用小型專用機(jī)床加工大型盾體，機(jī)構(gòu)簡單，方便裝拆，無需開挖專有地基，降低設(shè)備投入費用和維護(hù)成本，減少占地面積，且可根據(jù)構(gòu)件的大小和形狀進(jìn)行調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)。

[1]徐灝，等.《機(jī)械設(shè)計手冊》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

TG71

A

1004-7344（2016）16-0255-01

2016-5-22

黃炳鎮(zhèn)（1984－），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事通用機(jī)械產(chǎn)品工藝技術(shù)方面的工作。