镶齿滚刀装齿设备的制作方法

1.本实用新型涉及盾构装备技术领域，尤其涉及一种镶齿滚刀装齿设备。


背景技术：

2.盾构机和tbm(tunnel boring machine，隧道掘进机)是常见的盾构装备。盾构机和tbm所使用的滚刀包括光面滚刀和镶齿滚刀两大类。在耐磨性高的、岩石强度均一的地层中，镶齿滚刀广泛使用，相比常规光面滚刀，镶齿滚刀的寿命提高50％以上，镶齿滚刀已广泛应用在此类地层的盾构施工中。
3.现有技术中的镶齿滚刀包括刀圈基体、硬质合金齿和防冲击垫片。刀圈基体上均匀分布若干个齿孔，齿孔和硬质合金齿之间采用过盈配合方式，为了防止掘进过程中硬质合金齿从齿孔脱落，过盈量比较大。
4.制造镶齿滚刀时，通常采用10吨以上的液压压力机在常温下将硬质合金齿直接压入齿孔，为防止压入过程中对齿孔底部的冲击，压入前在齿孔底部放置防冲击垫片。由于过盈量较大，齿孔分布数量较多，在压入过程中产生的应力集中现象比较严重，存在对镶齿滚刀产品质量产生的负面影响的风险。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种镶齿滚刀装齿设备，以缓解镶齿滚刀在压入过程中产生的应力集中现象比较严重的技术问题。
6.本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：
7.本实用新型提供一种镶齿滚刀装齿设备，镶齿滚刀包括刀圈基体和滚刀齿，所述刀圈基体设置有用于安装所述滚刀齿的齿孔中，所述镶齿滚刀装齿设备包括：承压柱，其被构造成所述刀圈基体能够套装于所述承压柱上；压装机构，其用于施加压力以驱使所述滚刀齿向所述齿孔内运动；加热装置，其包括加热板，所述加热板用于对所述齿孔进行加热。
8.在优选的实施方式中，所述承压柱外可拆卸地安装有承压环，所述刀圈基体能够套装于所述承压环上。
9.在优选的实施方式中，所述承压环外可拆卸地安装有刀圈定位环，所述承压环的长度大于所述刀圈定位环的长度，所述刀圈基体能够套装于所述承压环上且与所述刀圈定位环抵接。
10.在优选的实施方式中，所述压装机构包括液压油缸和压头，所述压头固定于所述液压油缸的油缸伸出轴，所述压头用于与滚刀齿接触以向所述滚刀齿施加压力。
11.在优选的实施方式中，所述油缸伸出轴的端部设有第一球面，所述压头的上端设有与所述第一球面相贴合的第二球面。
12.在优选的实施方式中，所述压头的端部设有凹槽。
13.在优选的实施方式中，所述加热板被构造成能够覆盖一个或者多个所述齿孔。
14.在优选的实施方式中，所述加热板具有加热弧面。
15.在优选的实施方式中，所述加热装置包括中频加热电源和铜管，所述铜管的一端与中频加热电源连接，所述加热板焊接于所述铜管的另一端。
16.在优选的实施方式中，所述装齿设备包括机架，所述承压柱沿水平方向设置且所述承压柱的一端安装于所述机架，所述压装机构安装于所述机架且位于所述承压柱的上方。
17.本实用新型的特点及优点是：
18.使用该镶齿滚刀装齿设备时，首先将刀圈基体套装到承压柱上，承压柱对刀圈基体进行支撑；然后，利用加热装置对齿孔加热，使齿孔的内径因受热而膨胀，再通过压装机构对滚刀齿施压，将滚刀齿压入齿孔到底部。由于齿孔的内径膨胀增大了，使得采用较小的压力就可以将滚刀齿压装到位，减小了刀圈基体和滚刀齿受到的压力，从而减少了应力集中现象，可提高镶齿滚刀制造质量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型提供的镶齿滚刀装齿设备的正视图；
21.图2为图1所示的镶齿滚刀装齿设备的右视图；
22.图3为图2中的a处的局部放大图；
23.图4为图1所示的镶齿滚刀装齿设备中的压装机构与镶齿滚刀的配合示意图；
24.图5为图4中的b处的局部放大图。
25.附图标号说明：
26.120、镶齿滚刀；12、刀圈基体；121、齿孔；13、滚刀齿；
27.1、机架；11、支撑座；
28.10、承压柱；7、承压环；8、螺栓；9、刀圈定位环；
29.60、压装机构；2、液压油缸；4、固定块；3、油缸伸出轴；5、第一球面；6、压头；61、第二球面；62、凹槽；
30.200、加热装置；22、加热板；222、加热弧面；20、中频加热电源；21、铜管；23、加热板隔热层。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.镶齿滚刀120包括刀圈基体12和滚刀齿13，刀圈基体12设置有用于安装滚刀齿13的齿孔121中。本实用新型提供了一种镶齿滚刀装齿设备，如图1和2所示，该镶齿滚刀装齿设备包括：承压柱10、压装机构60、和加热装置200，承压柱10被构造成刀圈基体12能够套装
于承压柱10上；压装机构60用于施加压力以驱使滚刀齿13向齿孔121内运动；加热装置200包括加热板22，加热板22用于对齿孔121进行加热。
33.使用该镶齿滚刀装齿设备时，首先将刀圈基体12套装到承压柱10上，承压柱10对刀圈基体12进行支撑；然后，利用加热装置200对齿孔121加热，使齿孔121的内径因受热而膨胀，再通过压装机构60对滚刀齿13施压，将滚刀齿13压入齿孔121到底部。由于齿孔121的内径膨胀增大了，使得采用较小的压力就可以将滚刀齿13压装到位，减小了刀圈基体12和滚刀齿13受到的压力，从而减少了应力集中现象，可提高镶齿滚刀120制造质量。
34.如图1所示，该装齿设备包括机架1，承压柱10呈悬臂状态，承压柱10的固定端固定于机架1，刀圈基体12从承压柱10的悬臂端套装到承压柱10上。压装机构60安装于机架1。优选地，承压柱10沿水平方向设置，压装机构60位于承压柱10的上方。机架1的下端设有支撑座11，支撑座11位于承压柱10的下方，以使机架1和承压柱10在压装过程中保持稳定。
35.承压柱10作为压装工作台。在一实施方式中，承压柱10外可拆卸地安装有承压环7，刀圈基体12能够套装于承压环7上。使用时，首先将承压环7固定于承压柱10上，然后将刀圈基体12套装到承压环7上进行压装。可以根据刀圈基体12的型号和尺寸，选择与刀圈基体12的内径相适配的承压柱10，提高了该装齿设备的适配性。具体地，承压柱10的外壁上设有多个螺纹孔，承压环7上设有多个沉头螺栓孔，将螺栓8穿设于沉头螺栓孔中且与螺纹孔连接，以将承压环7固定于承压柱10。优选地，承压环7与刀圈基体12的内孔采用间隙配合，配合公差采用 0.5
‑
1mm；承压环7采用热处理工艺处理，承压环7的外圆表面保持高硬度hrc50以上。
36.进一步地，承压环7外可拆卸地安装有刀圈定位环9，承压环7的长度大于刀圈定位环9的长度，刀圈基体12能够套装于承压环7上且与刀圈定位环9抵接，刀圈定位环9对刀圈基体12进行轴向定位，根据刀圈基体12的轴向尺寸，选择轴向长度合适的刀圈定位环9，以对刀圈基体12的位置进行调整，从而保证齿孔121的轴线与压装机构60的中心线对齐，有利于压装机构60将滚刀齿13平稳顺畅地压入到齿孔121中。优选地，刀圈定位环9与承压环7的外圆表面之间间隙配合。
37.通过转动刀圈基体12，可以依次对刀圈基体12上圆周分布的多个齿孔121进行压装作业。一些情况下，刀圈基体12可以在承压环7上转动，操作人员可以手动旋转刀圈基体12；在另一些情况下，也可以设置与承压柱10连接的驱动机构，该驱动机构驱动承压柱10在机架1上旋转，从而带动刀圈基体12旋转。
38.在一实施方式中，压装机构60包括液压油缸2和压头6，压头6固定于液压油缸2的油缸伸出轴3，压头6用于与滚刀齿13接触以向滚刀齿13施加压力，如图1所示，液压油缸2的缸体通过固定块4固定于机架1。液压油缸2可以提供较大的压力，但是，压装机构60还可以采用其它驱动机构来提供压力，例如滚珠丝杠机构。滚刀齿13可以为硬质合金齿，压头6采用铜或铝等有色金属来制作，有利于避免对滚刀齿13的损坏。
39.如图4和图5所示，油缸伸出轴3的端部设有第一球面5，压头6的上端设有与第一球面5相贴合的第二球面61。通过第一球面5与第二球面61相配合，使得压头6可以相对于油缸伸出轴3沿第一球面5转动，从而实现自动调心，补偿齿孔121的轴线与液压油缸2的中心线之间的误差，便于使齿孔121的轴线与液压油缸2的中心线对齐，有利于压装机构60将滚刀齿13平稳顺畅地压入到齿孔121中。
40.压头6与油缸伸出轴3之间可以利用磁性吸力来实现连接，例如第一球面5设有磁铁，第二球面61设有磁性材料，从而将压头6吸附于第一球面5。
41.进一步地，压头6的下端设有凹槽62，如图4和图5所示，工作时，滚刀齿13能够伸入至该凹槽62中，有利于减少滚刀齿13在受压时发生晃动，以将滚刀齿13平稳地压入到齿孔121中。
42.在一实施方式中，加热板22被构造成能够覆盖一个或者多个齿孔121，加热板22的加热面的面积大于一个齿孔121的横截面，便于加热板22对齿孔121依次进行加热，可以保证各个轴孔膨胀的一致性。优选地，加热板22的加热面能够覆盖2～3个齿孔121，同时加热2～3个齿孔121。如图2和图3所示，使用时，使用加热板22对一个或者多个齿孔121进行加热；然后，转动刀圈基体12，将加热完成的齿孔121转动至压头6的下方，对该齿孔121进行压装，同时可以对下一代压装的齿孔121进行加热，保障制造的连续性，提高生产效率。
43.如图3所示，加热板22的加热面为加热弧面222，加热弧面222为圆柱面的一部分，加热弧面222与刀圈基体12的侧面相配合，更便于加热板22对刀圈基体12进行加热。加热板22可以利用支撑架固定到机架1上，优选地，通过支撑架，可以调整加热板22的位置，以调整加热板22与刀圈基体12之间距离。优选地，可以将加热弧面222的轴线设置为与承压柱10的轴线共线。加热板22与刀圈基体12表面相距2mm～5mm。
44.在一实施方式中，加热装置200包括中频加热电源20和铜管21，铜管21的一端与中频加热电源20连接，加热板22焊接于铜管21的另一端。铜管21作为感应器，将能量传递至加热板22。加热装置200包括冷水机，铜管21内部和加热板22内通冷却水；加热板22背离加热面的一侧覆盖加热板隔热层23。
45.该镶齿滚刀装齿设备可以按照以下步骤来工作：(1)将加工好齿孔121的刀圈基体12放置在承压环7上，调整刀圈定位环9尺寸，保证齿孔121的轴线与液压油缸2中心线一致；(2)检查加热板22与齿孔121表面的距离，保持在2mm～5mm，打开加热装置200，加热5秒～10秒，实时检测齿孔121表面温度，确保表面温度不超过350℃；(3)旋转刀圈基体12一个齿孔121距离，使加热完成的齿孔121处于竖直位置，放入防冲击垫片，在孔口放置滚刀齿13；(4)启动压装机构60，将滚刀齿13压入孔内，压入力500n～1000n；(5)旋转刀圈基体12，依次对下一个齿孔121进行压装作业。
46.以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。