礦用雙履帶全液壓自動鉆機的研制

1鉆機自動上、下鉆桿實現(xiàn)全液壓自動收割機主要由動力組件、傳輸車、動態(tài)頭和機械手組成。如圖1所示，結(jié)構(gòu)。其中機械手結(jié)構(gòu)如圖2所示,主要功能是實現(xiàn)鉆機自動上、下鉆桿。機械手傾角調(diào)節(jié)范圍-15°～+97°。機械手傾角調(diào)節(jié)通過蝸輪蝸桿回轉(zhuǎn)減速器實現(xiàn),機械手水平垂直位置翻轉(zhuǎn)通過回轉(zhuǎn)馬達(dá)實現(xiàn)。上鉆桿過程:機械手抓鉆桿→傾角增大→翻轉(zhuǎn)→伸出→傾角減小→后夾持器夾緊鉆桿→機械手松開;卸鉆桿過程:機械手抓鉆桿→傾角增大→機械手縮回→機械手翻轉(zhuǎn)至垂直→傾角減小→伸出→機械手松開→機械手縮回。2關(guān)鍵零件的加工工藝旋轉(zhuǎn)軸、回轉(zhuǎn)定位套、活動爪機構(gòu)是機械手的關(guān)鍵零部件。2.1旋轉(zhuǎn)軸加工工藝旋轉(zhuǎn)軸是聯(lián)接液壓馬達(dá)和回轉(zhuǎn)臂,并帶動回轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵零件,結(jié)構(gòu)如圖3所示。(1)溫退火處理調(diào)質(zhì)是一種用以改善金屬材料綜合力學(xué)性能的熱處理工藝,即在淬火后再經(jīng)高溫回火處理,其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。通常有效調(diào)質(zhì)層深度為3～5mm,為了防止調(diào)質(zhì)層被后續(xù)加工去除,調(diào)質(zhì)前先將工件進行粗加工,按圖紙尺寸單邊留1.5mm的加工余量。調(diào)質(zhì)硬度HB240～280。(2)車的外部開口和內(nèi)部開口(1)要保證在車床上三爪夾持大端外圓,校正,平另一端端面。鉆、車內(nèi)孔(2)要保證內(nèi)孔調(diào)頭,三爪夾持(3)四軸三聯(lián)動立加加工中心(1)該軸加工的難點是剖視圖C-C所示的圓周方向的45°凸臺,這個凸臺在普通機床上無法加工。經(jīng)研究,采用四軸三聯(lián)動的立加加工中心來加工這個凸臺。(2)按圖銑(4)內(nèi)部孔限制槽內(nèi)孔線切割有2個缺陷:一個是鍵槽尺寸鍵槽用插床加工能保證公差和表面粗糙度要求。針對(5)外圓面的測量(1)在外圓磨床上,三爪夾持(2)為了保證各外圓軸肩側(cè)面的垂直度,磨外圓時,用砂輪的側(cè)面靠磨軸肩側(cè)面即可保證。(3)設(shè)計要求(6)鍍層不均勻。采用膠布打包或膠布發(fā)展設(shè)計要求只有(1)雙極性電鍍這種電鍍方法就是使零件出現(xiàn)陰極和陽極,使陰極區(qū)鍍上,而陽極區(qū)鍍不上。優(yōu)點:鍍層均勻,質(zhì)量穩(wěn)定。(2)用膠布包扎或者涂料保護用膠布把不電鍍的區(qū)域包扎起來或者在非電鍍區(qū)涂上涂料,進行電鍍。缺點:操作繁瑣,鍍層不均勻。(3)鐵皮殼保護把要保護的部分放進鐵皮筒里進行電鍍。缺點:要做專用的鐵皮筒工裝。經(jīng)過研究,結(jié)合旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)特點,采用雙極性電鍍。鍍層厚度0.08～0.10mm(留精磨加工余量)。(7)鍍層表面粗糙度由于電鍍層的厚度很難控制在公差要求范圍內(nèi),同時鍍層表面粗糙度也難保證。這就要求電鍍后,要對鍍層表面進行精加工。在磨床上精磨電鍍層,以保證尺寸公差、表面粗糙度、同軸度的要求。2.2線切割加工方法回轉(zhuǎn)定位套是對機械手回轉(zhuǎn)角度進行精確定位的零件,其結(jié)構(gòu)如圖4所示。(1)機械手轉(zhuǎn)動的角度是靠回轉(zhuǎn)定位套內(nèi)孔上的45°凸塊定位的。凸塊用機加工的方法加工較困難,經(jīng)研究采用線切割加工。(2)回轉(zhuǎn)定位套4個角的定位孔與凸塊的相對位置對機械手轉(zhuǎn)動的角度定位也很重要,為了保證位置度,做鉆孔工裝鉆、鉸4個定位孔。(3)機械手1個工作日旋轉(zhuǎn)的動作要重復(fù)成千上萬次,要求回轉(zhuǎn)定位套具有較高的使用壽命和耐磨性。為了提高機械性能,進行整體調(diào)質(zhì)處理,HBS241～286;提高耐磨性,表面進行氮化處理,氮化層深度不小于0.2mm。白亮層深不小于3m,氮化層硬度HV1≥520。2.3固定加快機械拋光工作活動爪機構(gòu)用來抓、放鉆桿,由固定爪、聯(lián)接銷和活動爪組成,結(jié)構(gòu)如圖5所示。(1)自動鉆機使用的鉆桿長度有800mm、1000mm、1200mm,外徑有因此,加工時一方面要保證固定爪和活動爪的抓取弧面要與鉆桿外圓表面保持一致;另一方面還要保證聯(lián)接銷孔和抓取弧面的平行度,并且固定爪和活動爪的外形不規(guī)則,經(jīng)研究采用數(shù)控銑床加工,保證弧度和平行度。(2)抓取鉆桿這個動作每個工作日要重復(fù)數(shù)萬次,固定爪和活動爪易磨損,屬于易損件。一方面采取調(diào)質(zhì)、滲氮處理,加強機械性能和耐磨性;另一方面把固定爪和活動爪的抓取弧面改成為可拆換的部分,即在固定爪和活動爪的弧面增加卡瓦,用聯(lián)接螺釘把卡瓦和固定爪和活動爪聯(lián)接在一起,定期更換卡瓦即可,卡瓦也用數(shù)控銑床加工,進行調(diào)質(zhì)、滲氮處理。3動施工鉆孔特點機械手是自動鉆機的關(guān)鍵部件,通過機械手的自動上、下鉆桿,使鉆機具有勞動強度低、綜合鉆孔效率高、