空心钻头修磨技术的研究
摘要：近年来钢轨打眼设备，几乎全部更新为内燃空心钻，所用的空心钻头五花八门，从节约成本支出的角度，提出自制简易小型工具磨床，对所有品种的钻头进行修磨，并概要介绍小型工具磨的主要功能。
关键词：养路机械；内燃钻眼机；空心钻头；磨削
近年来，随着铁道线路装备的技术进步和养修标准的不断提高，工务段养路机械也得到了突飞猛进的发展，钢轨钻眼机由电动向自带动力的内燃钻眼机发展。然而，随着内燃钻眼机的普遍推广，各个生产厂家在丰厚利润的诱惑下，千方百计设计自己的钻头结构，没有统一的标准。形成了空心钻头基本上不能再次利用，加大了成本支出。
1 空心钻头存在的突出问题
1.1 钢轨内燃钻眼机品种繁多，标准不统一
经过二十多年的发展和技术进步，在钢轨钻眼机的研究领域不断优胜劣汰中，形成了“万国俱乐部”的局面，但是近年来钢轨打眼设备，几乎全部更新为内燃空心钻，沈阳、四通、锦州等等各个生产厂家所用的空心钻头：国产钻头350元一只，进口钻头900元一只。各个生产厂家均结合自身的特点设计自己的钻头结构。出现了4齿、6齿、8齿的合金或高速钢的钻头，五花八门，而且有4、8、12、16等多个切削刃。一只新钻头只能保证使用几十次，甚至有的只使用十几次左右，仅我段焊轨组每年都要消耗上百只，大大增加了成本支出。
众所周知，各种钻头其实都可以经过磨削重复利用，不进行修磨是一个很大的浪费。但是目前各个工务段基本上没有磨削工具，当钻头磨损到一定程度后就报废。而且，针对于工务段来说不可能一种钻头配备一台修磨工具。
1.2 使用操作水平低下，缩短了空心钻头的生命周期
应该说，机械设备的健康状态，三分靠结构质量，七分靠使用操作水平。然而，配备在一线班组的钢轨钻眼机在使用过程中，绝大多数都是由班组养路工来完成，一是人员没有经过培训，二是人员也不固定。造成很多的操作人员往往违反操作规程盲目使用，导致钻头快速磨损，缩短使用周期。
1.3 钻眼机的维修能力和投入不足，造成带病使用
一是对于段内专职修理人员来讲，不论是现场的巡修还是厂内修理，由于机械设备规模大、品种多、地域广、故障率高等因素，修理能力很难满足修理任务的实际需求，特别是机械维修配件价格高，消耗多，鉴于成本控制压力，配件供应也不能满足修理需求，设备完好率提高存在很大困难。
二是由于资金成本因素，配备数量上不能满足一线的需要，形成“只要能转，就使用”的局面。因各部分结构磨损松框而加剧钻头的磨损。
2 研究空心钻头修磨技术的重要意义
众所周知，各种钻头其实都可以经过磨削重复利用，仅我段焊轨组每年消耗100只左右，按国产钻头350元一只计算，就需要支出成本3.5万元。由此可见，不进行修磨是一个多大的浪费。但是目前各个工务段基本上没有磨削工具，当钻头磨损到一定程度后就报废，而且，针对于工务段来说不可能一种钻头配备一台修磨工具。因此，研究空心钻头修磨技术，具有广阔的经济效益。
3 研究空心钻头修磨技术的具体内容
3.1 研究实现的目标
1）钢轨钻眼机的任何空心钻头都能进行修磨，最大限度降低成本支出。
2）经修磨的空心钻头使用寿命不低于新钻头的70%。
3.2 主要研究的内容
1）三相异步电机与碗型砂轮固定一体的进给机构。采用细牙螺纹传动，电机底座与螺母进行固定连接，在旋转细牙丝杠时，螺母、电机、碗型砂轮一起沿着丝杠的轴线移动，实现刀具的进给系统。
2）操作平台垂直于碗型砂轮轴线的往返运动机构。利用一个圆柱齿轮和一根模数一样的齿条进行传动，齿条与操作工作台进行固定连接。通过旋转齿轮实现操作台在规定方向上进行移动。
3）不同刀具的固定机构。根据不同刀具都是钢轨打眼而用，而钻眼机的钻头卡具是一样的特点，从而解决刀具的固定。
4）待修磨刀具切削齿的转换机构。根据每个刀具都有出销槽，而且都是平均分布，通过弹簧卡片进行定位，实现带磨刀具切削齿的均匀磨削。
5）切削刃的磨削转换机构。由于各种刀具的每个切削齿，最少有两个切削刃，通过刀具的固定机构在操作平台上，绕一个固定点旋转一定角度即可实现切削刃磨削的转换。
3.3 具体实施方案
3.3.1 三相异步电机与碗型砂轮固定一体的进给机构
采用细牙螺纹传动，电机底座与螺母进行固定连接，在旋转细牙丝杠时，螺母、电机、碗型砂轮一起沿着丝杠的轴线移动，实现刀具的进给系统。如照片所示：
工作结构原理：
碗型砂轮固定在电机的前端，电机底座与燕尾滑块进行固定连接，燕尾滑块与细牙丝杠上的螺母固定连接。通过旋转丝杠手柄带动丝杠旋转，在螺母与丝杠的作用下，螺母带动燕尾滑块在燕尾槽内，精确平稳滑动，从而完成碗型砂轮的精确平稳进给或退刀工作。
3.3.2操作平台垂直于碗型砂轮轴线的往返运动机构
利用一个圆柱齿轮和一根模数一样的齿条进行传动，齿条与操作工作台进行固定连接。通过旋转齿轮实现操作台在规定方向上进行移动。其外形照片如下：
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工作结构原理：
工作台下面固定一根齿条，齿条与圆柱齿轮轴上的齿轮向啮合，圆柱齿轮轴固定在机架上。工作时，摇摆操作手柄，圆柱齿轮轴旋转，通过圆柱齿轮和齿条带动工作台作往复运动，实现修磨时的横向进给量，从而达到修磨的目的。
3.3.3不同刀具的固定机构
根据不同刀具都是钢轨打眼而用，而钻眼机的钻头卡具是一样的特点，从而解决刀具的固定。如照片：
工作结构原理：
由于钻头的紧固部分都是一样的，所以设计一种钻头固定座。把待磨钻头插入钻头固定座中，用固定螺钉紧固，实现刀具固定机构。
3.3.4待修磨刀具切削齿的转换机构
根据每个刀具都有出销槽，而且都是平均分布，通过弹簧卡片进行定位，实现带磨刀具切削齿的均匀磨削。如照片：
工作结构原理：
弹簧卡片固定在弹簧卡片支架上，当旋转手柄旋转到一定角度，弹簧卡片正好卡在出销槽内，开始修磨一个切削齿，修磨完毕后进行下一个切削齿的修磨。对于不同的钻头，调整弹簧卡片的位置即可。
3.3.5切削刃的磨削转换机构
由于各种刀具的每个切削齿，最少有两个两个切削刃，通过刀具的固定机构在操作平台上，绕一个固定点旋转一定角度即可实现切削刃磨削的转换。如照片：
工作结构原理：
钻头固定支架绕中心轴在旋转槽内进行旋转，旋转到钻头的切削刃与砂轮的磨削面相吻合后，用固定螺钉进行固定，开始修磨。根据不同的钻头，切削刃的角度也不同，因此，旋转槽是一个半圆形状，以适应于不同的钻头。
通过研究试制，完成了一台空心钻头试用机，其工作状态照片如下：
4 研究空心钻头修磨技术的实际效果
通过研制空心钻头磨削机具，彻底改变了一次性使用的现状，使钻头的使用寿命平均延长十倍以上（每只钻头最少可以磨削10次以上），按国产钻头350元一只，我段仅今年上半年就修磨了200余只钻头，最少可为段节省成本200*350*10=70万元。在我們新段经营困难条件下，弥补了资金短缺的不足。
5 结论
面对繁杂的小型养路机械现状，工务段必须坚持修旧利废、技术改造，大力回收老旧闲置设备，充分利用综合机修车间的技术能量，进行二次开发，稳定机械设备总体规模；坚持机械设备维护修程，分工负责，落实责任，保证机械设备的全过程管理；坚持人员的培训，不断提高设备的操作、保养和修理水平；依靠科学技术手段，最大化降低成本支出。
作者简介：张立昌，工程师。
