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对截割头截齿焊接定位方法的设计分析摘要：通过对截齿在截割头体上排列法则的研究，确定齿尖定位的参数，在实践中设计一种以此参数为依据进行齿座焊接的工艺装置，可更高效、更精准的定位焊接截齿座。
关键词：截齿座定位参数螺旋线中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：前言截割头主要功能是破碎和分离煤岩，目前，截割头上的截齿座能否准确焊接定位已成为决定掘进机性能的主要因素之一。
公知截割头截齿排列复杂，定位参数繁多，传统的定位方法只是靠人工量尺的方法，操作繁琐、误差较大、制作周期长，而且后续质检工序难以进行。
相对于传统方法，现有一种自动化机械手安装定位设备，但设备采购价格昂贵，不适用于小批量生产。
因此研制一种经济适用新型截割头截齿座安装定位仪是急需解决的新课题。
1 定位参数的确定首相给出一个包络面的定义，为用于放置截齿齿尖的旋转曲面。
用一个光滑的旋转曲面放置截齿有利于减少截齿在截割过程中的的载荷不均。
包络面的母线反映了沿截割头轴线方向齿尖所在半径的变化规律，对包络面的设计实际就是对包络面母线的设计，截割头包络面一般分为主切削段和过渡段两部分。
目前，纵轴式掘进机截割头形状为圆柱体、圆锥体和球冠体的组合，抛面体和球冠的组合，其主切削段包络面母线为直线段或者抛物线，过渡段包络面母线为圆弧段。
通过对现有掘进机包络曲线研究和建立相应的曲线数学方程，得知一个完整截割头包络曲线是由几段不同曲线组成。
即截割头分为圆柱面、圆锥面和球面。
截齿齿尖在三段曲面上成三条螺旋线排布，因此截齿及齿座的安装定位设计是三维空间设计，除齿尖轴向距离z、截割半径r和圆周角θ外，还包括齿座的三维空间姿态角度参数倒角β、转角α、切削角δ（45°）。
常规的设计方法很难适用，需借助空间几何模型找出定位方法。
（如图1）图1 截割头模型2 齿座焊接定位装置结构及特征截齿座三维空间范围内定位关系复杂，在生产焊接组立过程中很难准确保证各个定位参数符合图纸要求。
纵轴式掘进机截割头的设计作者：廉浩冯健来源：《中国新技术新产品》2014年第03期摘要：本文介绍了纵轴式掘进机截割头的设计原则，讨论了提高截割头截割效率的合理方案，提供了设计用的主要数据。
关键词：截割头；设计原则；截割效率中图分类号：TD42 文献标识码：A1 概要本文以纵轴式掘进机的截割头为研究对象。
截割头是掘进机的关键部件，它直接参与对工作面的掘进工作。
其设计参数较多，这些参数之间互相影响和制约，同时截割头的设计质量的好坏决定了掘进机整机的截割性能，这对截割头的使用寿命，以及整机的稳定性和可靠性都有着直接的影响。
2 工作原理掘进机的工作过程是：操纵行走机构向工作面推进，使截割头在工作面的左下角钻入，水平摆动油缸使截割头横向截割到巷道的右侧。
然后利用升降油缸把截割头上升接近等于截割头直径的距离，并使截割头向巷道左侧截割。
如此往复截割运动，截割头就可以完成整个工作面的截割。
当然掘进机的截割方式与掘进巷道断面的大小，形状，煤岩的分布情况有关。
在截割头截落煤岩后，由装运机构将其装进掘进机中间的输送机构，再最终装进矿车或巷道输送机。
因此，纵向截割头通常的截割过程可以总结为纵向钻进、水平摆动截割和垂直摆动截割三种工作方式。
3 结构研究3.1 影响设计的因素如果能保证在旋转截割的过程中，使参加截割的每个截齿都截割相同大小的煤岩，让各截齿的受力相等、运行平稳，并且产生的磨损也基本相同，这样的截割头设计是最理想的。
但是有很多因素影响截割头的设计，主要有以下几个方面：（1）煤岩自身的性质，主要有抗截强度、硬度、磨蚀性、坚固性系数等；（2）截割头的结构参数，主要有截割头的几何形状、外形尺寸、截齿排列、截齿数量以及截线间距等；（3）截割头的工艺性参数，主要有摆动速度、截割头转速、切削厚度、切削深度等。
在截割头的设计上，这些因素的影响并不是孤立的，它们之间相互关联和制约。
3.2 结构形式3.2.1 外形截割头的外形是指截割头的几何形状，它是由截齿的齿尖所形成的外部轮廓，通常称为截割头包络面。
掘进机截割头的优化设计作者：李龙来源：《科技探索》2014年第02期摘要：通过改变截割头的形状、截齿排列，来改善截割头的性能。
关键词：掘进机截割头截齿排列1 概述：掘进机作为巷道掘进设备，在矿山开采中起着重要的作用，截割头是掘进机的重要组成部分，在截割过程中，消耗整机的大部分功率。
截割头结构复杂，装配参数较多，这些参数直接影响截割头性能。
掘进机截割头在使用过程中，发现截割头有偏磨现象，截齿磨损严重，截齿更换频繁，有时还必须补焊齿座，截割头螺旋叶片和尾部磨损快等问题。
严重影响掘进机的截割性能。
分析原因：影响截齿和齿座磨损的因素主要有材料的耐磨性能，截割头外形及外径、截齿的形状及排列，内喷雾系统，截割岩石的地质条件和使用操作等，尤其是截齿排列对截齿磨损和截割头效率有很大影响，介绍图解法分析截齿排列。
2 几何参数2.1 外形尺寸的确定根据EBZ-160掘进机截割范围及效果的原则，截割头的最大外径D=1120mm，总长度为L=900mm。
2.2 截齿数量的确定根据资料查找及截割头的最大长度来确定截齿数为36个。
2.3 截齿在截割头上的仰角a的确定该截割头上的仰角对整机的截割效率和截齿的磨损起决定性的作用。
为了达到最佳的截割力传递，截齿安装的范围一般取a=45一48°，在此取a=46°。
2.4 螺旋线头数的确定为了使该截割头既有较强的截割力，又能较顺利地排屑，将截齿排列呈螺旋线状，因单头螺旋升角过小，排屑困难而不能选取，故选择双头螺旋排列。
3 截齿的布置方法3.1 设计原则3.1.1沿截割头体的轴线采用等间距均匀布置。
该间距称之为截距t，一般推荐取值范围为：t=20～50mm。
它与煤岩性质有关，截割硬度低的煤层时取大值，截割硬岩时取小值，中硬煤岩层，一般取t=25mm。
该，保证截割平稳，保证每个单齿等均匀磨损。
3.1.2沿截割头体的周向采用等角度均匀布置。
该角度称之为周向角θ，其原因、布置方法和目的与上述相同，它与布置的总截齿数相关，一般推荐取值范围为：θ=10°左右。
技术交流1：截齿与截割参数对掘进机工作效率的影响掘进机的综合工作效率（截割能力及速度、故障率、易损件消耗率）直接影响掘进工作的进度与经济性，也是用户最关心的问题。
一、截齿对掘进机工作效率的影响：截齿的失效对工作效率影响较大，过早的、频繁的截齿失效会引起用户的强烈抱怨。
截齿是易损消耗件，工作时与岩石直接作用，要求有足够的硬度、耐磨、耐冲击、抗疲劳损坏。
个人认为截齿的失效有三方面原因：截齿选型不当；正常磨损；截割参数不当。
1. 截齿选型：主要是对截齿的类型与生产厂家的选择。
不同类型的截齿其磨损方式与寿命差异都很大（见图2），选择适当类型的截齿很重要。
图中表明：磨损、合金折断、截齿丢失是截齿失效的主要形式。
实际使用表明：软质煤或夹歼少的矿，截齿失效以多次磨损为主；硬质煤或夹研多的矿多以合金头崩碎、丢失和杆断为主。
截齿的型号主要根据所采煤炭硬度、齿座型号等因素划分为：U96HDLR，U92 DLR，U94HDLR，U84HDLR，U76HD，U765HD等型号，如有特种型号可定量生产。
结论：①为保证截齿的截割及刀具寿命,原型机可考虑选用进口截齿，如山特维克、澳大利亚时代矿业服务公司生产的，这些著名采矿设备公司不仅生产掘进机，还有专门的子公司生产截齿，有丰富的设计制造使用经验；售后服务时截齿备件可采用进口与国产两种，由用户根据自身需要选择。
②掘进机可考虑采用两种以上不同的刀盘头，装有不同的截齿（刀具角度及尺寸不同），分别适用于不同硬度（软、硬、特硬）的岩石，根据现场实际情况换装，从而更好地解决截齿磨损问题。
这就要求在选择截齿时，要清楚岩石硬度，可考虑掘进机自带一套岩石简易硬度测量仪，以确定安装哪种类型的刀盘头。
2、正常磨损是不可避免的。
可加强冷却及采用合理的截割参数等措施降低。
二、截割参数对掘进机工作效率的影响：截割参数不仅对截齿的损耗影响很大，而且对掘进机整机平稳受力产生决定性影响，更重要的是关系截割进度。
关于纵轴式掘进机截割头主要参数的研究摘要本文通过对纵轴式掘进机截割头主要参数的研究确定，能够提升纵轴式掘进机的截割效率，为掘进机截割头设计奠定一定的基础。
关键词掘进机截割头纵轴掘进机截割头是截割头整体组成中非常重要的一个组成部分，截割头设计的合理与否直接影响掘进机的整机性能，因此由此有必要对掘进机截割头主要参数进行深入的研究。
目前主要的截割头结构形式为球头圆锥圆柱形，这种截割头的球头圆锥部分利于掘进机的切割钻进，圆柱形部分有利于截割头卧底时浮煤的装运。
主要参数包括截割头长度、直径、锥角以及叶片的高度。
1.截割头长度截割头长度是指截割头沿其回转轴方向的长度，截割头的长度按最大外形，即截齿齿尖包络面计算，其值的大小主要影响掘进作业循环时间。
截割头长度的选择主要需要考虑工作面的煤岩硬度和节理发育，当煤岩硬度较低且节理发育较好时，可以适当加长截割头长度，以提高掘进效率；反之，则要缩短其长度。
此外，纵轴式截割头长度应略大于截深，以降低煤岩对切割臂的磨损。
2.截割头直径截割头平均直径一般简称为截割头直径，是决定掘进机生产率的首要因素。
掘进机的理论生产率可按如下公式计算：式中QT——掘进机的理论生产率，m ⁄h；λ0——煤岩的松散比；D——截割头直径，m；L——截割头长度，m；vb——摆动切割速度，m⁄min。
由上式可知，当其他条件确定时，掘进机的生产率与截割头直径成正比。
针对一特定工作面，采用大直径截割头，可减少切割循环次数，缩短切割时间，提高生产率。
式中T—截割头转矩，N∙m；P—切割功率，kW；n—切割转速，r⁄min；F—切割力（平均直径处的）。
如上式所示，切割力与切割功率成正比，与截割头直径、切割转速成反比。
所以与截割头长度参数类似的，当选用的截割头直径过大时，会降低每个截齿的切割能力，必要时，可以通过减小截割头直径来提升切割力。
纵轴式掘进机截割头参数化设计研究作者：高春芳来源：《科技创新导报》 2014年第19期高春芳(石家庄煤矿机械有限责任公司河北石家庄 050031)摘要：该文通过对纵轴式掘进机截割头参数化设计研究，提高纵轴式掘进机的截割头设计效率，完善掘进机截割头工作性能。
关键词：掘进机截割头截齿参数参数化中图分类号：TD421.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)07(a)-0032-01掘进机截割头的设计重点是截齿参数，截齿参数决定截割头上每个截齿的空间姿态，截齿的空间姿态设计的合理与否直接影响掘进机截割头的性能，一般掘进机截割头上需要数十个截齿，每个截齿都需要轴向距离、切割半径、圆周角、倒角及转角五个参数，因此，截割头截齿参数设计是一项复杂繁琐的工作，通过截齿参数参数化设计可以降低设计人员工作强度，提高工作效率。
1 参数化设计研究掘进机截割头截齿参数参数化设计分三个步骤，首先，根据截齿切割原理及不同截割头外形确定每个截齿的空间姿态，即计算出截齿轴向距离、切割半径、圆周角、倒角及转角五个参数，然后根据这些参数通过自编程序软件利用三维实体软件进行自动虚拟装配，为截割头实体仿真提供建模模型，最后通过自编程序软件生成二维平面图纸，供车间加工生产使用。
纵轴式掘进机截割头截齿数据参数化设计。
根据截割头外形尺寸和截齿外形尺寸，通过编程，设计截割头截齿参数计算程序（程序界面见图1），该程序能够根据输入的相关外形尺寸自动计算截齿的空间参数，同时计算截齿齿尖包络线，并且自动计算内喷雾水孔位置坐标。
生成的相关参数自动保存，供截齿自动化虚拟装配使用。
纵轴式掘进机截割头截齿自动化虚拟装配。
由于截齿虚拟装配过程复杂，所以开发了截齿安装程序（程序界面见图2），截齿虚拟装配为了进一步检验截齿参数的合理性，同时为截割头实体仿真提供建模模型，通过虚拟装配，设计人员可以直观了解每个截齿的空间姿态，自动化虚拟装配完全省去设计人员手工定位截齿的过程，降低工作强度。
关于掘进机截割头截齿分布的研究魏苍栋高春芳(石家庄煤矿机械有限责任公司)摘要通过对掘进机截割头截齿功能的描述、分析，确定截齿、齿座的空间姿态3个定位角度参数。
通过截割头外形几何参数和定位角度的关系研究，确定数学公式、计算机程序，最终由计算机自动模拟仿真且输出各截齿位置参数。
关键词掘进机截割头截齿模拟仿真0引言在掘进机截割头设计中，截齿排列是一项重点内容，它包括确定截割头螺旋线头数和齿尖位置等参数，还包括决定截齿三维空间姿态的角度参数，如倒角廖、转角仅和仰角y。
这些参数关系到截齿工作性能，直接影响掘进机截割头的截割性能，关系到掘进机整机的使用效果。
1截齿及齿座安装定位将截齿及齿座安装到截割头上，齿尖位置由截齿排列参数决定，空间姿态由倒角口、转角理和仰角y决定。
安装定位过程的具体步骤是：(1)建立截割头主坐标系菇。
％‰，按照齿尖位置置入假想平面1。
如图1所示。
．一一、、，、|＼h／＼＼7面1|f图1 置入假想平面1 (2)根据倒角卢的要求，将面1以Y。
为轴“倒”一个卢角度，形成平面2，坐标系用戈：扎z：表示，如图2。
图2形成平面2图3形成平面3 (3)根据转角0[的要求，将面2以石：为轴“转”一个a角度，形成平面3，坐标系用x3Y，彳。
表示，如图3所示。
(4)根据仰角y的要求，将面3以z，为轴“仰”一个0c角度，最终确定截齿空间位置。
、在安装截齿定位过程中齿尖一直保持在设计位置上，而经过“倒”、“转”和“仰”3个步骤，即可确定截齿的空间位置。
从上面的叙述中可以看出，这种方法最显著的特点是，它的每一个步骤都可以用准确和简明的数学方法来进行描述，这不仅能使设计变得准确和直观，而且设计中所遇到繁琐的几何计算可以由计算机来自动处理。
2截齿排列由于决定截割头切削性能优劣的是截齿齿尖的排列，并且截齿座焊接也是以齿尖参数为基准，因此，截齿齿尖如何排列将是问题的关键。
2．1截线间距的确定截线间距作为两条截线间的距离，其大小直接影响截割头的破碎效果，因此，截线间距是设计截割头和进行截齿排列时要考虑的一个重要参数。
