大直徑分體結(jié)構(gòu)大齒輪的加工

【摘要】本文以直徑9139mm的四半分體結(jié)構(gòu)大齒輪的加工制造為例，對(duì)此類大直徑、分體結(jié)構(gòu)的大齒輪加工難點(diǎn)進(jìn)行了分析并根據(jù)以往實(shí)際制造經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際情況，給出了基本解決方案。

【關(guān)鍵詞】大直徑；分體結(jié)構(gòu)；大齒輪；加工工藝

前言

近年來(lái)隨著冶金、電力和建材行業(yè)規(guī)模的日漸壯大，球磨機(jī)的生產(chǎn)也日漸向大出力大直徑發(fā)展。截止目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)最大的自磨機(jī)MZS8848，其大齒輪直徑已經(jīng)達(dá)到11559mm之大。大齒輪是整個(gè)球磨機(jī)制造周期最長(zhǎng)生產(chǎn)難度最大的部件。大型球磨機(jī)大齒輪的直徑經(jīng)常在5-10m之間甚至達(dá)到10m以上。此類大齒輪的制造和加工也就成了制造大型球磨機(jī)的關(guān)鍵突破點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)本公司生產(chǎn)的一套直徑9139mm四半分體結(jié)構(gòu)大齒輪的加工工藝探究，發(fā)表了一些自己的看法，希望可以拋磚引玉，為此類大齒輪的生產(chǎn)制造甚至球磨機(jī)的生產(chǎn)貢獻(xiàn)微薄的力量。此套大齒輪基本參數(shù)如下表所示：

材質(zhì)模數(shù)（mm）齒數(shù)齒寬（mm）直徑（mm）

ZG40CrNiMom=34z=266b=952d=9139

1、材質(zhì)較為特別可焊性差相互定位較難

此套大齒輪就選用了ZG40CrNiMo材質(zhì)。此材質(zhì)具有較高的強(qiáng)度、韌性及淬透性，但是此材質(zhì)可焊性差、補(bǔ)焊需要整體升溫后方可進(jìn)行。這就意味著加工過(guò)程中一旦出現(xiàn)加工量不足的問(wèn)題將極難補(bǔ)救。在編制加工工藝時(shí)我們的解決方法是細(xì)化工藝路線，劃分出粗、半精和精加工。并在每次機(jī)械加工前和鉗工把合后安排劃線。一方面指導(dǎo)加工另一方面可以驗(yàn)證上次留量加工的結(jié)果是否對(duì)下次加工造成影響。

對(duì)于分體結(jié)構(gòu)大齒輪，分體加工而后由1/4組合成1/2，再由1/2組合成整圓是我們加工的基本思路。加工過(guò)程中我們通常是采用在結(jié)合面焊定位焊塊的工藝手段來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向的定位。但此齒輪材質(zhì)特別可焊接性差，不能焊接工藝焊塊。為了保證加工過(guò)程中各半齒輪間不串動(dòng)，我們的解決方案是在結(jié)合面原有的定位銷孔處加鉆小于圖紙直徑的定位銷孔，并制作工藝銷釘用以把合定位。這樣既不傷害齒輪原有結(jié)構(gòu)又起到了定位的作用。同時(shí)我們選用號(hào)孔的方式來(lái)確保各個(gè)半齒輪結(jié)合面上的定位銷孔位置的一致性。即以一半加工好的齒輪銷孔為基準(zhǔn)，通過(guò)鉗工把合將另一半齒輪的銷孔位置劃出，并按此線為基準(zhǔn)加工銷孔。這樣就大大提高了定位銷孔位置的一致性。

2、硬度過(guò)高不易加工

此齒輪調(diào)制硬度280-305HB，硬度極高。高硬度為機(jī)床加工增添了較大難度。我們的解決方案是：鏜床方面，選用798材質(zhì)的大三角刀片配合ST550材質(zhì)的精刀片進(jìn)行鏜削加工，改善切屑效果；立車方面，采用機(jī)卡車刀配合進(jìn)口的SNMM250724-HR刀片替代常用的焊接車刀，并適當(dāng)減小背吃到量；銑齒方面，選用功率較大的12M滾齒機(jī)，滾刀和盤形齒輪銑刀選用耐磨耐熱的進(jìn)口鈷合金高速鋼滾刀，滾齒硬度可以達(dá)到310-350HB可以滿足此齒輪的制齒要求。

3、直徑太大超過(guò)機(jī)床工作臺(tái)極限

大齒輪直徑達(dá)到9139mm然而我公司現(xiàn)有最大的10米數(shù)控立車其工作臺(tái)直徑僅為8000mm，零件無(wú)法裝卡。為了解決裝卡問(wèn)題，我們制作了一套增加機(jī)床加工尺寸的工裝卡具，我們將它命名為墊梁。其基本設(shè)計(jì)思路是在機(jī)床原有工作臺(tái)上固定八個(gè)長(zhǎng)條狀的墊梁，再將原有卡爪移動(dòng)到墊梁工裝上，將工作臺(tái)的工作面整體外延?？紤]到強(qiáng)度問(wèn)題墊梁整體選用鑄造結(jié)構(gòu)，整體外形呈長(zhǎng)方形。其上端面開有與原機(jī)床相同結(jié)構(gòu)的T形槽和鋸齒狀固定牙槽，用以安裝機(jī)床原有的卡爪。下端面鑄造有拉筋和多處把合孔，通過(guò)螺栓將其與機(jī)床工作臺(tái)上的T形槽連接起到固定作用，并可以根據(jù)實(shí)際使用需要調(diào)整把合位置來(lái)靈活變動(dòng)有效長(zhǎng)度。

通過(guò)這套工裝立車的加工直徑可以達(dá)到其極限范圍，大大提升了立車的加工能力。并且此套工裝具有一定的通用性，可以將其應(yīng)用到不同的機(jī)床使用。這不僅解決了此套大齒輪的加工，還為廠內(nèi)各立車日后加工其他大直徑零件創(chuàng)造了條件。

4、直徑大、結(jié)構(gòu)特別齒輪變形不易控制

此類大齒輪直徑較大，輻板內(nèi)多為空腔結(jié)構(gòu)并且為四半分體結(jié)構(gòu)，加之加工過(guò)程中受到切削振動(dòng)、切削熱和自然時(shí)效等因素的影響齒輪變形在所難免。為了保證出廠精度，我們采取了以下幾方措施進(jìn)行控制：

1）細(xì)化工藝路線，將整個(gè)加工過(guò)程劃分成粗加工—探傷—調(diào)質(zhì)—半精加工—粗銑齒—熱處理—精加工—精銑齒—探傷的工序。此種工藝路線的細(xì)化既有利于零件形變的恢復(fù)，又方便在加工發(fā)生問(wèn)題時(shí)及時(shí)補(bǔ)救。

2）在粗車后安排調(diào)質(zhì)，在粗銑齒后安排人工時(shí)效，最大限度的消除零件應(yīng)力，防止變形對(duì)精加工的影響，保證整體制造精度。

3）在每一次加工前把合后安排劃線，一方面劃出加工參照線，最主要的是通過(guò)組對(duì)后劃線宏觀的驗(yàn)證上一步的機(jī)加工是否達(dá)到了要求。

5、大齒輪生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的當(dāng)今社會(huì)，時(shí)間就是金錢，用戶對(duì)于工期的要求越來(lái)越高。對(duì)于生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)縮短交貨時(shí)間是占據(jù)市場(chǎng)的有力武器。大齒輪是整套磨機(jī)中制造周期最長(zhǎng)的部件，縮短大齒輪制造周期是縮短整機(jī)交貨時(shí)間的關(guān)鍵所在。大齒輪鑄造工序較長(zhǎng)，工期較難壓縮。機(jī)械加工中以銑齒工序耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月之久。如果能在銑齒方式上做出改進(jìn)就可以有力的縮短生產(chǎn)周期。

以往此類大直徑大齒輪粗精銑齒均采用滾齒機(jī)用展成法進(jìn)行粗精銑齒，此種方法對(duì)比成型法制尺效率高精度好。但是此種四半分體結(jié)構(gòu)的齒輪只有把合成整輪后方能上滾齒機(jī)加工，并且粗銑齒時(shí)滾齒機(jī)作為精密設(shè)備無(wú)法上太大切屑量，這就導(dǎo)致粗銑齒效率低下。在這種情況下展成法制齒反而沒(méi)有太大優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)技術(shù)分析和實(shí)踐驗(yàn)證，我們采用鏜床配合盤型齒輪銑刀代替滾齒機(jī)進(jìn)行粗開齒，即采用成型法制齒?；驹硎侵谱鬟m合本齒輪的專用盤型齒輪銑刀和刀片。加工時(shí)鏜床按照齒形樣板劃出的加工線沿齒的方向逐個(gè)齒切削。鏜床功率大可以上較大吃刀量，并且可以多臺(tái)機(jī)床同時(shí)對(duì)各1/4進(jìn)行開齒，這就大大提高了粗銑齒的效率，最多可以在原有基礎(chǔ)上節(jié)省2/3的粗銑齒時(shí)間。

6、結(jié)束語(yǔ)

以上針對(duì)此類大直徑、分體結(jié)構(gòu)大齒輪加工問(wèn)題的解決方案，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明是切實(shí)可行的，希望對(duì)于以此大齒輪上典型問(wèn)題的分析和解決方案的提出能夠?qū)π袠I(yè)內(nèi)大齒輪的制造起到一定的幫助作用。

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