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大直径分体结构大齿轮的加工
【摘要】本文以直径9139mm的四半分体结构大齿轮的加工制造为例,对此类大直径、分体结构的大齿轮加工难点进行了分析并根据以往实际制造经验结合实际情况,给出了基本解决方案。
【关键词】大直径;分体结构;大齿轮;加工工艺
前言
近年来随着冶金、电力和建材行业规模的日渐壮大,球磨机的生产也日渐向大出力大直径发展。截止目前国内生产最大的自磨机MZS8848,其大齿轮直径已经达到11559mm之大。大齿轮是整个球磨机制造周期最长生产难度最大的部件。大型球磨机大齿轮的直径经常在5-10m之间甚至达到10m以上。此类大齿轮的制造和加工也就成了制造大型球磨机的关键突破点。本文通过对本公司生产的一套直径9139mm四半分体结构大齿轮的加工工艺探究,发表了一些自己的看法,希望可以抛砖引玉,为此类大齿轮的生产制造甚至球磨机的生产贡献微薄的力量。此套大齿轮基本参数如下表所示:
材质模数(mm) 齿数齿宽(mm) 直径(mm)
ZG40CrNiMo m=34 z=266 b=952 d=9139
1、材质较为特别可焊性差相互定位较难
此套大齿轮就选用了ZG40CrNiMo材质。此材质具有较高的强度、韧性及淬透性,但是此材质可焊性差、补焊需要整体升温后方可进行。这就意味着加工过程中一旦出现加工量不足的问题将极难补救。在编制加工工艺时我们的解决方法是细化工艺路线,划分出粗、半精和精加工。并在每次机械加工前和钳工把合后安排划线。一方面指导加工另一方面可以验证上次留量加工的结果是否对下次加工造成影响。
对于分体结构大齿轮,分体加工而后由1/4组合成1/2,再由1/2组合成整圆是我们加工的基本思路。加工过程中我们通常是采用在结合面焊定位焊块的工艺手段来实现轴向的定位。但此齿轮材质特别可焊接性差,不能焊接工艺焊块。为了保证加工过程中各半齿轮间不串动,我们的解决方案是在结合面原有的定位销孔处加钻小于图纸直径的定位销孔,并制作工艺销钉用以把合定位。这样既不伤害齿轮原有结构又起到了定位的作用。同时我们选用号孔的方式来确保各个半齿轮结合面上的定位销孔位置的一致性。即以一半加工好的齿轮销孔为基准,通过钳工把合将另一半齿轮的销孔位置划出,并按此线为基准加工销孔。这样就大大提高了定位销孔位置的一致性。
2、硬度过高不易加工
此齿轮调制硬度280-305HB,硬度极高。高硬度为机床加工增添了较大难度。我们的解决方案是:镗床方面,选用798材质的大三角刀片配合ST550材质的精刀片进行镗削加工,改善切屑效果;立车方面,采用机卡车刀配合进口的SNMM250724-HR刀片替代常用的焊接车刀,并适当减小背吃到量;铣齿方面,选用功率较大的12M滚齿机,滚刀和盘形齿轮铣刀选用耐磨耐热的进口钴合金高速钢滚刀,滚齿硬度可以达到310-350HB可以满足此齿轮的制齿要求。
3、直径太大超过机床工作台极限
大齿轮直径达到9139mm然而我公司现有最大的10米数控立车其工作台直径仅为8000mm,零件无法装卡。为了解决装卡问题,我们制作了一套增加机床加工尺寸的工装卡具,我们将它命名为垫梁。其基本设计思路是在机床原有工作台上固定八个长条状的垫梁,再将原有卡爪移动到垫梁工装上,将工作台的工作面整体外延。考虑到强度问题垫梁整体选用铸造结构,整体