一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法

摘要

一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，先依据刀盘的图纸制作工装尺、定位桩、支架以组成定位工具，再将刀盘水平放置在平台上，然后将定位工具安装在刀盘上，再将待定位的刀具放在对应的刀座孔内，然后将调平后的工装尺旋转到待定位的刀具的正上方以根据弧形边上该刀具所对应的位置刻度线调整刀具的位置，直至刀具的刀尖对准位置刻度线即可，再将工装尺旋转到另外一个安装角度以定位安装该安装角度的刀具，依次循环，直至所有的同种刀具定位安装完毕，随后，更换另一把工装尺以定位安装另一种类刀具，步骤同上，直至所有种类的刀具都定位安装完毕。本设计不仅定位安装误差较小、精度较高，而且操作难度较低、应用范围较广。

权利要求

1.一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，其特征在于：所述定位安装方法依次包括以下步骤：

第一步，定位工具的制作：所述定位工具包括定位桩（2）以及均为L型结构的支架（3）、工装尺（4），支架（3）包括相互垂直连接的水平梁（31）与竖直梁（32），且一把工装尺（4）对应一种刀具（5）；所述定位桩（2）的底部与圆底盘（21）的顶面垂直连接，定位桩（2）的顶部与水平梁（31）的一端相连接，水平梁（31）的另一端与竖直梁（32）的顶端相连接，水平梁（31）、竖直梁（32）的内周边共构成一个与工装尺（4）的外周边进行镶嵌配合的工装腔（33），工装尺（4）的内周边为弧形边（41），该弧形边（41）的弧度以及其上刻的位置刻度线（42）都依据刀盘（1）的外形、刀盘（1）内待定位的刀具（5）的位置而定；

第二步，定位工具的装配：先将刀盘（1）水平放置在平台（6）上，再根据加工面（7）、校正带（8）对刀盘（1）的平面度进行调整，直至刀盘（1）的平面度≤2mm，加工面（7）是位于刀盘（1）中心部位的基准圆面，校正带（8）位于刀盘（1）的圆周位置，然后将圆底盘（21）的底面与加工面（7）贴合连接以定出刀盘（1）的中心，再将支架（3）、工装尺（4）调平，调平后，工装尺（4）上的弧形边（41）悬空于刀盘（1）内开设的刀座孔（51）的上方，该刀座孔（51）与待定位的刀具（5）一一对应；

第三步，刀具的定位安装：先将待定位的刀具（5）放在对应的刀座孔（51）内，再将调平后的工装尺（4）旋转到待定位的刀具（5）的正上方，并以此为初始的安装角度0°，然后根据弧形边（41）上该刀具（5）所对应的位置刻度线（42）调整刀具（5）的位置，以将刀具（5）的刀尖对准位置刻度线（42），对准位置刻度线（42）后，再将刀具（5）点焊固定以完成该刀具（5）的定位安装，然后将工装尺（4）旋转到另外一个安装角度以定位安装该安装角度的刀具（5），依次循环，直至所有的同种刀具（5）定位安装完毕，随后，更换另一把工装尺（4）以定位安装另一种类刀具（5），重复上述步骤，直至所有种类的刀具（5）都定位安装完毕。

2.根据权利要求1所述的一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，其特征在于：

所述工装尺（4）的数量为三把，其对应的刀具（5）的种类分别为滚刀、先行刀、刮刀。

3.根据权利要求1或2所述的一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，其特征在于：所述第一步中，所述工装尺（4）采用薄钢板下料，其整体外形尺寸及其上刀具（5）的位置刻度线（42）都由线切割方法成型。

4.根据权利要求3所述的一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，其特征在于：

所述工装尺（4）的尺寸误差小于等于0.2mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，其特征在于：所述第二步中，所述将圆底盘（21）的底面与加工面（7）贴合连接是指：先将圆底盘（21）的底面放入加工面（7）上以定出刀盘（1）的中心，再点焊固定。

6.根据权利要求1或2所述的一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，其特征在于：所述第三步中，所述安装角度包括0°、90°、180°、270°。

说明书

一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种盾构机，尤其涉及一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法，具体适用于降低定位安装误差，提高精度。

背景技术

[0002] 刀盘是盾构机工作的关键部件，各种刀具是其主要的工作单元，尤其是先行刀，刀具焊接在刀盘支架上，在刀盘上呈阿基米德螺旋线布置，工作中刀盘旋转时，各刀具在各自的切割轨迹上独立工作，刀盘上所有刀具的切割轨迹就是刀盘面，所以刀盘刀具的安装精度要求很高，径向方向要求公差为±3mm，高度方向公差为±2mm，否则会增加刀具在使用工程中的磨损速度，且影响刀盘的切割效率。

[0003] 采用常规方法对刀具装焊定位时，通常是对零件进行直接测量定位，但因刀盘构件大、形状不规则，直接测量定位易导致安装定位时的测量误差较大，大大增加了定位安装的难度。

[0004] 中国专利，公开号为CN101539022A，公开日为2009年9月23日的发明专利申请公开了一种土压平衡盾构机刀盘，刀盘盘面上包括中心区、正面区、边缘区；中心区1#–8#刀座布置的双刃齿刀包括两个刀体和固连在刀体上的两个刀头，每个刀头顶面从两侧面向中部逐渐隆起形成中间高、两侧低的结构；刀头两侧面的上部为一外扩的斜面；顶面中部固连有条状硬质合金，条状硬质合金两侧的顶面固连有对称分布的四排硬质合金柱齿；硬质合金柱齿的顶部分别与条状硬质合金的顶部依次形成高度差；条状硬质合金、硬质合金柱齿周围的顶面与两侧面上固连有耐磨堆焊层。虽然该发明提供的刀盘能在富水砂卵石地层情况下提高掘进速度，降低刀具磨损，提高刀具使用寿命，但对于如何在土压平衡盾构机刀盘上进行刀具的定位安装并没有提供特殊的工艺，采取的仍旧是常规的直接测量定位的方法，难以克服直接测量易导致定位安装误差较大的缺陷。

发明内容

[0005] 本发明的目的是克服现有技术中存在的定位安装误差较大、精度较低的缺陷与问题，提供一种定位安装误差较小、精度较高的土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法。

[0006] 为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法；所述定位安装方法依次包括以下步骤：

[0007] 第一步，定位工具的制作：所述定位工具包括定位桩以及均为L型结构的支架、工装尺，支架包括相互垂直连接的水平梁与竖直梁，且一把工装尺对应一种刀具；所述定位桩的底部与圆底盘的顶面垂直连接，定位桩的顶部与水平梁的一端相连接，水平梁的另一端与竖直梁的顶端相连接，水平梁、竖直梁的内周边共构成一个与工装尺的外周边进行镶嵌配合的工装腔，工装尺的内周边为弧形边，该弧形边的弧度以及其上刻的位置刻度线都依据刀盘的外形、刀盘内待定位的刀具的位置而定；

[0008] 第二步，定位工具的装配：先将刀盘水平放置在平台上，再根据加工面、校正带对刀盘的平面度进行调整，直至刀盘的平面度≤2mm，加工面是位于刀盘中心部位的基准圆面，校正带位于刀盘的圆周位置，然后将圆底盘的底面与加工面贴合连接以定出刀盘的中心，再将支架、工装尺调平，调平后，工装尺上的弧形边悬空于刀盘内开设的刀座孔的上方，该刀座孔与待定位的刀具一一对应；

[0009] 第三步，刀具的定位安装：先将待定位的刀具放在对应的刀座孔内，再将调平后的工装尺旋转到待定位的刀具的正上方，并以此为初始的安装角度0°，然后根据弧形边上该刀具所对应的位置刻度线调整刀具的位置，以将刀具的刀尖对准位置刻度线，对准位置刻度线后，再将刀具点焊固定以完成该刀具的定位安装，然后将工装尺旋转到另外一个安装角度以定位安装该安装角度的刀具，依次循环，直至所有的同种刀具定位安装完毕，随后，更换另一把工装尺以定位安装另一种类刀具，重复上述步骤，直至所有种类的刀具都定位安装完毕。

[0010] 所述工装尺的数量为三把，其对应的刀具的种类分别为滚刀、先行刀、刮刀。

[0011] 所述第一步中，所述工装尺采用薄钢板下料，其整体外形尺寸及其上刀具的位置刻度线都由线切割方法成型。

[0012] 所述工装尺的尺寸误差小于等于0.2mm。

[0013] 所述第二步中，所述将圆底盘的底面与加工面贴合连接是指：先将圆底盘的底面放入加工面上以定出刀盘的中心，再点焊固定。

[0014] 所述第三步中，所述安装角度包括0°、90°、180°、270°。

[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0016] 1、本发明一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法依次包括定位工具的制作、定位工具的装配、刀具的定位安装这三个步骤，在现有技术的基础上创造性的引入了定位工具的概念，尤其是引入了工装尺这个设计，该工装尺依据刀盘的外形、刀盘上各刀具的位置设计，将依据图纸直接测量来定位安装刀具转换为依据工装尺来定位安装刀具，即先依据图纸制作工装尺，再以刀盘中心为基准点装配工装尺，然后模仿刀具工作时的工作状态，旋转工装尺，来定位各刀具的位置，不仅不易出错、定位准确可靠，而且便于操作、大大降低安装难度。因此，本发明不仅定位安装误差较小、精度较高，而且操作难度较低。

[0017] 2、本发明一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法中的工装尺一共设计了三种，分别对应滚刀、先行刀、刮刀这三类刀具，基本涵盖了刀盘上的所需采用的所有刀具，使得本设计能够用于所有种类刀具在刀盘上的安装，适应范围较广。因此，本发明的应用范围较广。

附图说明

[0018] 图1是本发明中刀盘的结构示意图。

[0019] 图2是图1中A–A向的剖视图。

[0020] 图3是图1中未装有刀具时的结构示意图。

[0021] 图4是本发明中定位工具的结构示意图。

[0022] 图5是本发明中定位工具、刀盘在平台上的装配示意图。

[0023] 图6是本发明中刀具在刀座孔内的调节示意图。

[0024] 图中：刀盘1、定位桩2、圆底盘21、支架3、水平梁31、竖直梁32、工装腔33、工装尺4、弧形边41、位置刻度线42、刀具5、刀座孔51、平台6、加工面7、校正带8。

具体实施方式

[0025] 以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0026] 参见图1–图6，一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法；所述定位安装方法依次包括以下步骤：

[0027] 第一步，定位工具的制作：所述定位工具包括定位桩2以及均为L型结构的支架3、工装尺4，支架3包括相互垂直连接的水平梁31与竖直梁32，且一把工装尺4对应一种刀具5；所述定位桩2的底部与圆底盘21的顶面垂直连接，定位桩2的顶部与水平梁31的一端相连接，水平梁31的另一端与竖直梁32的顶端相连接，水平梁31、竖直梁32的内周边共构成一个与工装尺4的外周边进行镶嵌配合的工装腔33，工装尺4的内周边为弧形边
41，该弧形边41的弧度以及其上刻的位置刻度线42都依据刀盘1的外形、刀盘1内待定位的刀具5的位置而定；

[0028] 第二步，定位工具的装配：先将刀盘1水平放置在平台6上，再根据加工面7、校正带8对刀盘1的平面度进行调整，直至刀盘1的平面度≤2mm，加工面7是位于刀盘1中心部位的基准圆面，校正带8位于刀盘1的圆周位置，然后将圆底盘21的底面与加工面7贴合连接以定出刀盘1的中心，再将支架3、工装尺4调平，调平后，工装尺4上的弧形边41悬空于刀盘1内开设的刀座孔51的上方，该刀座孔51与待定位的刀具5一一对应；

[0029] 第三步，刀具的定位安装：先将待定位的刀具5放在对应的刀座孔51内，再将调平后的工装尺4旋转到待定位的刀具5的正上方，并以此为初始的安装角度0°，然后根据弧形边41上该刀具5所对应的位置刻度线42调整刀具5的位置，以将刀具5的刀尖对准位置刻度线42，对准位置刻度线42后，再将刀具5点焊固定以完成该刀具5的定位安装，然后将工装尺4旋转到另外一个安装角度以定位安装该安装角度的刀具5，依次循环，直至所有的同种刀具5定位安装完毕，随后，更换另一把工装尺4以定位安装另一种类刀具5，重复上述步骤，直至所有种类的刀具5都定位安装完毕。

[0030] 所述工装尺4的数量为三把，其对应的刀具5的种类分别为滚刀、先行刀、刮刀。

[0031] 所述第一步中，所述工装尺4采用薄钢板下料，其整体外形尺寸及其上刀具5的位置刻度线42都由线切割方法成型。

[0032] 所述工装尺4的尺寸误差小于等于0.2mm。

[0033] 所述第二步中，所述将圆底盘21的底面与加工面7贴合连接是指：先将圆底盘21的底面放入加工面7上以定出刀盘1的中心，再点焊固定。

[0034] 所述第三步中，所述安装角度包括0°、90°、180°、270°。

[0035] 本发明的原理说明如下：

[0036] 现有的在盾构机刀盘上定位安装刀具的方法通常是对零件进行直接测量定位，一个一个依次安装，由于刀盘构件大、形状不规则，且刀具安装位置、数量较多，直接测量定位安装易导致定位安装时的测量误差较大，定位安装的难度较大。

[0037] 本工艺以工装尺为桥梁，将图纸中的数据用工装尺物化，大大提高了安装精度。先根据刀盘图纸设计好对应的工装尺，主要采纳的数据是刀盘的外型、刀盘上各刀具的具体位置，再以刀盘中心为基准点装配工装尺，然后模仿刀盘工作时的工作状态，旋转工装尺，从而定位各个角度、各类刀具的位置，一般而言，刀具主要分布在刀盘0°、90°、180°和270°方向。

[0038] 工装尺上的位置刻度线不是尺寸刻度，是每个刀具对应的位置刻度，一把工装尺对应所有同种类的刀具，同理，一把工装尺能安装所有同种类的刀具，一般而言，刀盘上有三种刀具——滚刀、先行刀、刮刀，每种刀具的位置不同所以三把工装尺上的位置刻度线也不同。工装尺采用薄钢板下料，上面各刀具的位置刻度线和其整体外形尺寸精度由线切割方法成型，线切割为一种数控材料成型（加工）方法，线切割机为电脑数控控制，能保证工装尺的尺寸误差在0.2mm以内。

[0039] 刀盘、工装尺的平面度都可以采用经纬仪测量，并用校正带调平，调整水平后，刀具安装只要保证刀具的刀尖抵住工装尺上该刀具所对应的位置刻度线就能保证刀具位置的准确无误。

[0040] 因为刀具的位置不是一次定型，需要调整刀具的位置，故刀具必须能自由的活动，所以要留调节余量，同时，考虑到焊接变形的的原因（刀座孔是焊接成型的），为了保证刀具能放进去，刀座孔的尺寸比刀具设计的大一些，才能确保刀具放入刀座孔后能自由活动。

[0041] 实施例1：

[0042] 一种土压式平衡盾构机刀具的定位安装方法；所述定位安装方法依次包括以下步骤：

[0043] 第一步，定位工具的制作：参见图4，所述定位工具包括定位桩2以及均为L型结构的支架3、工装尺4，支架3包括相互垂直连接的水平梁31与竖直梁32，且一把工装尺4对应一种刀具5，工装尺4的数量一般为三把，其对应的刀具5的种类分别为滚刀、先行刀、刮刀；所述定位桩2的底部与圆底盘21的顶面垂直连接，定位桩2的顶部与水平梁31的一端相连接，水平梁31的另一端与竖直梁32的顶端相连接，水平梁31、竖直梁32的内周边共构成一个与工装尺4的外周边进行镶嵌配合的工装腔33，工装尺4的内周边为弧形边41，该弧形边41的弧度以及其上刻的位置刻度线42都依据刀盘1的外形、刀盘1内待定位的刀具5的位置而定；

[0044] 第二步，定位工具的装配：参见图5，先将刀盘1水平放置在平台6上，再根据加工面7、校正带8对刀盘1的平面度进行调整，直至刀盘1的平面度≤2mm，加工面7是位于刀盘1中心部位的基准圆面，校正带8位于刀盘1的圆周位置，然后将圆底盘21的底面与加工面7贴合连接以定出刀盘1的中心，再将支架3、工装尺4调平，调平后，工装尺4上的弧形边41悬空于刀盘1内开设的刀座孔51的上方，该刀座孔51与待定位的刀具5一一对应；

[0045] 第三步，刀具的定位安装：参见图1至图5，先将待定位的刀具5放在对应的刀座孔51内，再将调平后的工装尺4旋转到待定位的刀具5的正上方，并以此为初始的安装角度0°，参见图6，然后根据弧形边41上该刀具5所对应的位置刻度线42调整刀具5的位置，以将刀具5的刀尖对准位置刻度线42，对准位置刻度线42后，再将刀具5点焊固定以完成该刀具5的定位安装，然后将工装尺4旋转到另外一个安装角度以定位安装该安装角度的刀具5，依次循环，直至所有的同种刀具5定位安装完毕，随后，更换另一把工装尺4以定位安装另一种类刀具5，重复上述步骤，直至所有种类的刀具5都定位安装完毕。