一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工艺

摘要

本发明一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工艺，属于机械加工技术领域，解决了现有技术存在的浪费原材料、成本高、污染环境以及工作效率低的技术问题；本发明包括如下步骤：对原材料进行切割下料、高温加热、模锻成型、切边处理、退火处理、调质热处理以及机械精加工；本发明的生产工艺使用圆钢管作为原材料，节省了原材料，降低了生产成本；使用中频透热炉对毛坯材料进行加热，低碳环保；本工艺采用模锻代替自由锻，模锻速度快、时间短，温度变化小，避免材料内部微观裂纹的产生，提高了产品性能和使用寿命；对锻压后形成半成品进行切边，一步完成成型，节省了劳动力和提高了工作效率。

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工 艺。

背景技术

TBM(TunnelBoringMachine)隧道掘进机，是利用回转刀具进行挖掘， 同时破碎洞内围岩并向前掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施 工机械。TBM隧道掘进机刀盘上的主要刀具为盘形滚刀，而盘形滚刀的核心零件 是刀圈。刀圈与岩石直接接触，起到破碎岩石作用，因此刀圈的性能直接影响 隧道掘进的工作效率。

TBM盘形滚刀刀圈的材质国际上一般采用牌号为H13的或合金成份与其接近 的热作模具钢，该牌号钢具有良好的韧性、抗冲击性、耐磨性，能够良好的适 应大部分隧道掘进的工况。

TBM盘形滚刀刀圈的结构，是一种截面为一面宽大，一面窄小，中间由曲线 过度的不规则形状，构成的圆环。

TBM盘形滚刀刀圈材质性能与结构形状以及恶劣的工作环境，决定了其具有 较为特殊的生产工艺流程，现有的加工工艺所用的原材料为实心圆钢，具体的 加工工艺依次为对原材料进行切割下料、炭炉加热、自由锻打、退火热处理、 机械粗加工、调质热处理和机械精加工。现有加工工艺存在如下技术缺陷：采 用实心圆钢作为原材料造成了材料浪费、成本高；使用炭炉对原材料进行加热， 对环境造成了污染；自由锻打所用时间长，工作效率低，温度变化大，材料内 部微观裂纹不可控。

发明内容

本发明的目的是提供一种TBM盘形滚刀刀圈的近净成形生产工艺，解决现 有技术存在的浪费原材料、成本高、污染环境以及工作效率低的技术问题。

本发明一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一：将锻制无缝钢管通过锯床进行下料，将钢管切割成环形毛坯，将 钢管通过锯床进行下料，将钢管切割成环形毛坯，环形毛坯的内径为315mm， 外径为475mm，厚度为85mm；

步骤二：通过机械手将步骤一中的环形毛坯传送到中频透热炉的模具上， 对环形毛坯进行加热，加热温度至1150℃-1170℃；

步骤三：通过机械手将步骤二中加热好的环形毛坯传送到压力机的模具上， 在环形毛坯温度降低到1000℃之前，使用压力机对环形毛坯连续进行两次锻压， 形成半成品；

步骤四：通过机械手将步骤三中锻压好的半成品从压力机的模具上取出， 并将其放置到切边机的模具上，在半成品温度降低到900℃之前进行切边处理；

步骤五：通过机械手将经切边处理后的半成品从切边机的模具上取出并放 置在退火炉中进行退火处理，退火时间为150min-180min；

步骤六：通过机械手将退火后的半成品从退火炉中取出并传递到车床上， 对半成品的内孔与端面进行粗车；

步骤七：通过机械手将经粗车后的半成品从车床上取出并传递到真空热处 理炉中进行真空调质，依次进行1030℃-1080℃淬火处理和550℃-650℃回火处 理；

步骤八：通过机械手将回火后的半成品从真空热处理炉中取出并传递到平 面磨床上，对回火后的半成品的端面进行精磨；

步骤九：通过机械手将完成端面精磨的半成品从平面磨床上传递到数控车 床上，对半成品的内孔进行精车；

步骤十：通过机械手将完成内孔精车的半成品从数控车床上传递到内孔磨 床上，对半成品的内孔进行精磨。

优选的，在步骤二中将环形毛坯加热至1150℃。

优选的，步骤五中退火时间为180min。

优选的，步骤七中的淬火温度为1050℃，回火温度为570℃。

本发明的有益技术效果：本发明的加工工艺包括一些步骤：对原材料进行 切割下料、高温加热、模锻成型、切边处理、退火处理、调质热处理以及机械 精加工；本发明的生产工艺使用圆钢管作为原材料，节省了原材料，降低了生 产成本；使用中频透热炉对毛坯材料进行加热，低碳环保；本工艺采用模锻代 替自由锻，模锻速度快、时间短，温度变化小，避免材料内部微观裂纹的产生， 提高了产品性能和使用寿命；对锻压后形成半成品进行切边，一步完成成型， 节省了劳动力和提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工艺的流程图。

具体实施方式

具体实施例一：

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

参见附图1，本发明一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一：将锻制无缝钢管通过锯床进行下料，将钢管切割成环形毛坯，环 形毛坯的内径为315mm，外径为475mm，厚度为85mm；

步骤二：通过机械手将步骤一中的环形毛坯传送到中频透热炉的模具上， 对环形毛坯进行加热，加热温度至1150℃-1170℃；

步骤三：通过机械手将步骤二中加热好的环形毛坯传送到压力机的模具上， 在环形毛坯温度降低到1000℃之前，使用压力机对环形毛坯连续进行两次锻压， 形成半成品；

步骤四：通过机械手将步骤三中锻压好的半成品从压力机的模具上取出， 并将其放置到切边机的模具上，在半成品温度降低到900℃之前进行切边处理；

步骤五：通过机械手将经切边处理后的半成品从切边机的模具上取出并放 置在退火炉中进行退火处理，退火时间为150min-180min；

步骤六：通过机械手将退火后的半成品从退火炉中取出并传递到车床上， 对半成品的内孔与端面进行粗车；

步骤七：通过机械手将经粗车后的半成品从车床上取出并传递到真空热处 理炉中进行真空调质，依次进行淬火处理和回火处理，淬火处理的温度范围为 1030℃-1080℃，回火处理的温度范围为550℃-650℃；

步骤八：通过机械手将回火后的半成品从真空热处理炉中取出并传递到平 面磨床上，对回火后的半成品的端面进行精磨；

步骤九：通过机械手将完成端面精磨的半成品从平面磨床上传递到数控车 床上，对半成品的内孔进行精车；

步骤十：通过机械手将完成内孔精车的半成品从数控车床上传递到内孔磨 床上，对半成品的内孔进行精磨。

最后，通过机械手将精磨后的成品从内孔磨床上取出，并进行入库处理。

优选的，在步骤二中将环形毛坯加热至1150℃。

优选的，步骤五中退火时间为180min。

优选的，步骤七中的淬火温度为1050℃，回火温度为570℃。

具体实施例二：

本发明一种TBM盘形滚刀刀圈的生产工艺，包括如下步骤：

步骤一：将锻制无缝钢管通过下料锯床进行下料，将钢管切割成环形毛坯， 环形毛坯的内径为315mm，外径为475mm，厚度为85mm；

其中，下料锯床为金属带式液压锯床；

步骤二：通过机械手将步骤一中的环形毛坯传送到中频透热炉的模具上， 对环形毛坯进行加热，加热温度至1150℃；

其中，中频透热炉为500kw模块化定制中频透热炉；

步骤三：通过机械手将步骤二中加热好的环形毛坯传送到压力机的模具上， 在环形毛坯温度降低到1000℃之前，使用压力机对环形毛坯连续进行两次锻压， 形成半成品；

其中，压力机为万吨压力机，压力机的模具为刀圈的成型模具，加热好的 环形毛坯在压力机的模具中进行锻压成型；

步骤四：通过机械手将步骤三中锻压好的半成品从压力机的模具上取出， 并将其放置到切边机的模具上，在半成品温度降低到900℃之前进行切边处理；

其中，切边机为液压式低速冲压切边机，因为在步骤一中切割成的环形毛 坯的体积略大于压力机的模具的腔体容积，所以环形毛坯在压力机的模具中进 行锻压的过程中会挤出飞边，切边机的作用是将挤出的飞边切割掉；

步骤五：通过机械手将经切边处理后的半成品从切边机的模具上取出并放 置在退火炉中进行退火处理，退火时间为180min；

其中，退火炉为台车式保温退火炉；

步骤六：通过机械手将退火后的半成品从退火炉中取出并传递到车床上， 对半成品的内孔与端面进行粗车；

步骤七：通过机械手将经粗车后的半成品从车床上取出并传递到真空热处 理炉中进行真空调质，依次进行淬火处理和回火处理，淬火处理的温度为 1050℃，回火处理的温度为570℃；

步骤八：通过机械手将回火后的半成品从真空热处理炉中取出并传递到平 面磨床上，对回火后的半成品的端面进行精磨；

步骤九：通过机械手将完成端面精磨的半成品从平面磨床上传递到数控车 床上，对半成品的内孔进行精车；

步骤十：通过机械手将完成内孔精车的半成品从数控车床上传递到内孔磨 床上，对半成品的内孔进行精磨。

通过上述步骤完成了对滚刀刀圈的加工，加工后滚刀刀圈内径为315mm， 外径为475mm，厚度为85mm。

具体实施例三：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤一中将钢管通过下料锯床进行下料， 将钢管切割成环形毛坯，环形毛坯的厚度大于刀圈成品厚度的3mm。

具体实施例四：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤一中将钢管通过下料锯床进行下料， 将钢管切割成环形毛坯，环形毛坯的厚度大于刀圈成品厚度的2mm。

具体实施例五：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤二中通过机械手将步骤一中的环形 毛坯传递到中频透热炉的模具上，对环形毛坯进行加热，加热温度至1170℃。

具体实施例六：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤二中通过机械手将步骤一中的环形 毛坯传递到中频透热炉的模具上，对环形毛坯进行加热，加热温度至1160℃。

具体实施例七：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤五中通过机械手将切边后的半成品 从切边机中取出并放置在退火炉中进行退火，退火时间为150min。

具体实施例八：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤五中通过机械手将切边后的半成品 从切边机中取出并放置在退火炉中进行退火，退火时间为165min。

具体实施例九：

本实施例与实施二的区别在于，步骤七中通过机械手将经内孔粗车后的半 成品从车床上取出并传递到真空热处理炉中进行真空调质，依次进行1030℃淬 火处理和550℃回火处理。

具体实施例十：

本实施例与实施二的区别在于，步骤七中通过机械手将经内孔粗车后的半 成品从车床上取出并传递到真空热处理炉中进行真空调质，依次进行1080℃淬 火处理和650℃回火处理。