特大型齿轮加工的实践

2.1 设备加工问题 我公司现有一台 5 m 大型滚齿机 5B345 （苏制），加工
范围为 φ5100，最大模数 （钢） M40。及一台 8 m 滚齿机 φ8000，最大模数 （钢） M40。加工齿轮最大宽度：380，根 据此设备的特点和加工场地占地情况，决定将 5m 滚齿机改 造成 10 m 滚齿机。 2.1.1 加长床身轨道
图 1 辅助卡盘示意
［收稿日期］ 2009-05-20
2.1.3 支座 支座主要用来联接 5 m 滚齿机原有卡盘及附助卡盘并支
承整个被加工齿轮和附助卡盘的。即要保证其强度又要限制 其高度。为此设计支座 8 件，总重约 12 t，材质 HT300。如 图 2 所示。这样利用支座和辅助卡盘就可以很顺利地装卡 10 m 大齿轮。
◎ 研究与应用
特大型齿轮加工的实践
王 伟，刘泽勋，陈红梅，王协会 （ 沈阳水泥机械有限公司，辽宁 沈阳 110141 ）
［摘 要］ 随着回转窑向大型化的发展，其传动用大齿轮的模数、外径必定会加大，大齿轮加工难度必然更大，因而
必要的防变形措施及合理的工艺方案显得越发重要。本文就我公司大型齿轮加工情况作一下介绍。
（12） 车齿顶圆 （如果检测合格可不进行此工序）。 为了释放切削应力，将组装一体的大齿圈整体加工完齿 形后，需将其拆开。重新组把成一体时，一般会产生很小变 形。由于此大齿圈外形尺寸特大，为了保证齿顶圆与分度圆 同心，采用附助刀架，车削齿顶外圆，保证整个大齿圈附合 图纸要求。 （13） 按图划成各孔线及检查线。 （14） 按图、线用常规方法钻、铰、镗完成各孔。 （15） 按下列要求完成下列工作。 1） 按总分图 （大齿圈装置） 上的要求 将大齿圈与相关 件做试验性试装。 2） 分解对口。 （16） 大齿圈按上、下包装成一体，并在半齿圈齿面突 出部分做好防碰损措施。
法面模数 Mn 齿数 Z 压力角 α 齿顶高系数 ha
40 224 20°
1
表 1 回转窑的大齿轮的主要技术参数
螺旋角 β 径向变位系数 x 外径/mm 齿圈宽度/mm 材质
0°
0
φ9 039.6
680
ZG35CrMo
260 9-9-8GB10095-88
2 加工中存在的问题及解决措施
加工。 ③车加工 12 个 φ310 mm×320 mm 脐子面，保证上下面
平行度、粗糙度。 ④按图上技术要求在基准面端面刻上节圆线。 ⑤调个时必须用千分尺找正，以保证 12 个脐子上的上
下平面的平行度。 ⑥调个前必须同专职检查员一起检查此件的形位公差及
几何尺寸公差。 （8） 做粗铣指形样板，双齿一付，单齿一件。 要求：按图上要求均留 5 mm 精铣余量。 （9） 按样板划成粗铣用齿形加工线。 要求：以对口为准，按图上技术要求 划齿形线。先将此
◎ 研究与应用
（10） 做粗铣指形样板 （双齿一付、单齿一件）。 要求按图上要求齿底面留 13 mm 余量，每侧面留有 13 mm 余量。 （11） 按样板划成粗铣用齿形加工线。 要求：以对口为准按技术要求划出齿形线— ——划线时， 先分成四等份，然后在每等分内再进行精确分齿。 （12） 粗铣齿 （约为 30 天）。 1） 以车有节圆线的一侧端面为基准面，按常规方法装 卡，合格后用千分尺找正。 2） 在找正时，用塞尺检测对口处间隙，用千分尺检测 此件的变形情况，合格后，将此件压紧压牢。 3） 以齿形线为准进行粗铣— ——使用指形铣刀加工，分 成三刀进行。注：从对口开始，按“米”字形，对称跳跃式 的铣齿方法加工。 ①第一刀用模数 28 的指形铣刀进行粗铣第一刀 （加工 中不得偏刀），一刀铣齿深度 50 mm 左右。 ②第二刀用模数 36 的指形铣刀进行粗铣第二刀 （加工 中不得偏刀）。第二刀铣齿深度为 25 mm 左右。 ③第三刀用模数 36 的指形铣刀进行扩刀、加宽、加深， 但必须保证几何尺寸。 要求：粗铣后齿形符合粗铣样板，不得大小齿。 （13） 将此件拆开，螺栓、螺母入库。 （14） 振动时效释放应力。 自然放置 1～2 周，释放应力。 3.3 精加工 （1） 检测振动时效及自然时效后，大齿圈变形程度，几 何尺寸及缺陷，并作好记录存档。 （2） 按图划成精加工用对口镗线。 1） 划对口孔线 （8－φ82）。先划完成一半待镗完成后， 再配划另一半 2） 划成对口平面镗线 （包括；圆线、平线、中心线及 检查线） （3） 按图线及下列要求精镗完成下列各处。 1） 镗完成对口孔 （8－φ82） 处、背面锪平及倒角 2） 按图、线及下列要求精镗完成对口平面。 要求：检测弯板工作面、直尺，合格后方可使用。 按草图 3，用与半精镗相同的方法、加工顺序完成对口 平面。 （4） 库领螺栓、螺母 8 套，将两大半齿圈组合成一体。 要求：接合面用塞尺检查符合图纸要求。 （5） 点焊对口在非加工面上。 （保证装卡、机加、吊运 强度即可） （6） 按图划成立车精加工线 （包括：圆线、平线、φ310 mm×320 mm 处脐子平面加工线中心线、及检查线） （7） 按图线找正精车完成全部。 要求：①粗车一刀后，其外径均留 6~8 mm，其它各处 均留 2~3 mm 余量，检查此件外表面。 ②用塞尺检测对口处的张口情况，合格后方可进行继续
［关键词］ 特大型齿轮；加工；措施
［中图分类号］ TG61
［文献标识码］ B ［文章编号］ 1009-0142（2009）06-0033-04
1 大齿轮的参数及几何尺寸
我公司承揽的 φ6.1x40m 回转窑的大齿轮的主要技术参 数如表 1。
如此大模数、外径的大齿轮在沈阳及至整个东北地区都 属首次加工，根据我公司现有的设备能力，特对大齿轮的齿 形加工面临的主要问题及解决方法及齿形加工的工艺方案做 了详细的安排。
除了采取必要的防护措施，必要的合理的加工工艺也是 非常必要的。根据我公司以前加工经验，和大齿轮自身特点 我们采取了“四组”和“四拆”的工艺方案：粗加工，第一 次 组 装— ——拆 分 ； 半 精 加 工 ， 第 二 次 组 装— ——拆 分 ； 精 加 工，第三次组装— ——拆分；车检齿顶圆，第四次组装— ——拆 分。
图 2 支座示意
2.2 震动问题 大齿轮铣齿前毛重约为 55 t，附助卡盘总重量为 25 t。
如此大的齿轮，我们对加工过程中可能出现的问题，制定了 相应的解决措施。 2.2.1 震动解决措拖
由于原有卡盘较小，装上大齿轮之后，极易产生头重脚 轻现象，进而在切削过程中产生不稳、震动。为此采取在滚 刀架两侧加辅助支撑顶住齿圈并减小吃刀量的方法解决。解 决了偏重、震动问题就保证了大齿轮加工精度。 2.3 变形问题 2.3.1 加拉筋
件分成四等份，在每等份内进行精确分齿。 （10） 半精铣齿。 用模数 m36 的指形铣刀进行粗铣，齿形符合样板要求。 注：从对口开始，按“米”字形，对称跳跃式的铣齿方
法加工。 （11） 精滚齿 （时间约为 25 天）。 精滚齿时，为了释放切削中产生的应力，松缓卡爪暂停
一天，然后重新用千分尺装卡找正。精滚齿滚刀模数 M40， 分三刀进行。第一刀滚齿后各部均留 5 mm 余量，第二刀滚 齿后各部均留 0.5~1.0 mm 余量，第三刀全部精滚齿完成，滚 齿时吃刀深度 0.2~0.3 mm。
图 3 平面示意
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（3） 按图划对口孔线 （粗加工用粗制孔）。 在原图对口孔位置上划出粗制孔 8—φ50 孔线。先划一 半待钻完后，再配划另一半。 （4） 按图、线钻完成粗制孔 （8—φ50） 并将背面刮平。 （5） 利用库存螺栓、螺母 8 套 （M48） 与另一半齿圈把 合。 （6） 点焊对口在非加工面上。 （保证装卡、机加、吊运 强度即可）。 （7） 按图划立车粗加工 线 （圆 线 、 平 线）、 φ310 mm X320 mm 处脐子平面粗加工线、中心线及毛坯检查线。 要求：①以对口为基准保证两端轮缘厚度均匀一致；② 外圆每面留 20mm （直径方向 40 mm），各端面每面均留 20 mm 余量 （单面）。 （8） 按图、线找正粗车全部。 要求：①以对口为基准保证两端轮缘厚度均匀一致；② 外圆每面留 20mm （直径方向 40 mm） 余量，各端面每面均 留 20 mm 余量 （单面）；③棱角倒圆，粗糙度达 3.2 以上。 （9） 将此件拆成两件，螺栓、螺母入库。 （10） 探伤检测。 ①超声波探伤全部加工面；②通知有关部门对齿轮缺陷 进行处理，在未处理前不得转入后续工序。 （11） 转外调质处理 （初切齿后要求齿面硬度不低于 HB225~260）。 （12） 割掉拉筋。 3.2 半精加工 （1） 检测大齿圈变形情况、有无各种缺陷，及调质处理 后的硬度。 （2） 按图划半精加工用对口镗线 （包括圆线、平线、中 心线及检查线）。 要求：每面留 5 mm 余量，并按技术要求执行。 （3） 按图、线半精镗完成对口平面。 要求：每面留 5 mm 余量，粗糙度达 3.2 以上。 （4） 按下列要求划成对口孔线 （半精加工）。 划完成 8—φ58 孔线及检查线，先划成一半，待钻完成 后，再配划另一半。 （5） 按图、线镗完成 8—φ58 孔，并且背面 φ144 锪平。 要求：φ144 处的直口深度按不包括对口平面留有半精 加工 5 mm 的要求进行加工 （6） 利用库存螺栓、螺母 8 套 （M56） 将两大半齿圈组 合成一体。 （7） 点焊对口在非加工面上。 （保证装卡、机加、吊运 强度即可） （8） 按图划成立车半精加工线 （圆线、平线）、φ310 mm X320 mm 处脐子平面半精加工线中心线及检查线。 要求：①以对口为基准保证两端轮缘厚度均匀一致；② 外径留 24 mm，各端面每面均留 10 mm 余量 （单面）。 （9） 按图、线找正半精车完成全部。 要求：①以对口为基准保证两端轮缘厚度均匀一致；② 外径留 24 mm，各端面每面均留 10 mm 余量 （单面） ③粗糙 度达 6.3 以上。检测外表面，如有缺陷按技术要求处理。
半齿圈为开式半圆环体，内应力平衡状态的变化是大齿 圈加工后变形的主要原因。调质热处理，加剧大齿圈的变
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辽宁建材 2009 年 第 6 期