■濟南重工股份有限公司 （山東 250109） 孟麗敏 殷合芬

大規(guī)格球磨機MQY4585大齒輪的制齒

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摘要：為防止大規(guī)格球磨機MQY4585大齒輪變形，采用“三車兩滾”的機械加工工藝。結(jié)合工件尺寸規(guī)格設(shè)計刨齒工裝，實現(xiàn)刨床粗刨齒；對原有滾齒機床工作臺結(jié)構(gòu)進行改造，解決了精滾過程中工作臺的彈性變形和剛性問題，保證了大齒輪精度，滿足了磨機的傳動性能要求。

球磨機廣泛應(yīng)用于水泥、硅酸鹽制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色與有色金屬選礦以及玻璃、陶瓷等生產(chǎn)行業(yè)，對各種礦石和其他可磨性物料進行干式或濕式粉磨。近年來，隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，磨機作為這些企業(yè)生產(chǎn)的必需設(shè)備，其需求量逐年增加，規(guī)格也越來越大。

球磨機是我公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，由給料部、出料部、回轉(zhuǎn)部、傳動部（減速機、大齒輪、電動機和電控裝置）等主要部分組成。其中大齒輪作為磨機的主要傳動部件，其加工精度的高低直接影響到磨機的性能以及傳動噪聲的大小，所以加工大齒輪的過程至關(guān)重要。

大齒輪大多數(shù)都是輻板式的，由2個半齒輪聯(lián)接而成，很容易產(chǎn)生變形。對于公司迄今為止研發(fā)生產(chǎn)的最大規(guī)格濕式球磨機—MQY4585磨機，其大齒輪的變形量會更大。為防止大齒輪的變形，我們采用“三車兩滾”的機械加工工藝來指導(dǎo)生產(chǎn)，即粗銑2個半齒輪結(jié)合面后聯(lián)接在一起進行粗車，調(diào)質(zhì)后再半精車；按照大齒輪齒形樣板劃線分齒，刨床按齒形樣板線粗刨開齒，單側(cè)留一定的滾齒余量；將大齒輪拆開，進行時效處理后精銑2個半齒輪結(jié)合面，再次聯(lián)接在一起后精車，最后滾齒機滾齒，先半精滾留1mm余量，再精滾齒形。

該大齒輪直徑超7m，凈重29.5t，毛坯重達35t，“三車”工序都可以在8m立車上完成，但是“兩滾”工序無法實現(xiàn)，因其尺寸超出原有粗刨齒和滾齒機床的加工范圍。之前有超出制齒機床加工范圍的大齒輪都是委外加工，費用很高?？紤]到此產(chǎn)品訂單多，交貨期短，我們從經(jīng)濟實用和降低成本出發(fā)，設(shè)計了刨齒工裝，并對原滾齒機床工作臺進行了改造。

1. 刨齒工裝的設(shè)計

新購置一臺牛頭刨床，挖出相應(yīng)深度的地坑，我們結(jié)合機床及大齒輪的尺寸參數(shù)，通過反復(fù)計算校核，設(shè)計出一套刨齒工裝并指導(dǎo)生產(chǎn)裝配，最短時間內(nèi)完成了刨齒機、刨齒機底座及刨齒工裝的安裝，滿足了刨齒工序的順利進行。工作示意如圖1所示。

圖1

面對行車吊裝能力不足問題，采用垂直組裝的吊裝方案。先用行車將一件半齒輪放入地坑，兩端用鋼管支撐住，再將另一件半齒輪放到下方半齒輪上并對齊，鉗工把合起來并點焊固定，然后利用2個支撐點分別著力配合行車將大齒輪放到工裝上。

刨齒工裝的主要工作部分是托輥裝置，其剖視圖如圖2所示。

大齒輪放置在2個托輥10上，待刨完幾個齒后用專用扳手擰動軸15，通過齒輪7帶動2個托輥10轉(zhuǎn)動，配合行車轉(zhuǎn)動大齒輪，最終完成整圈齒形的粗刨齒。

2. 滾齒機工作臺的改造

齒輪精度主要和滾齒過程中

運動精度、平穩(wěn)性精度以及接觸精度有關(guān)。所以，滾齒機床和工裝的剛性強度高低至關(guān)重要。

圖2

我公司的Y31800A滾齒機是最大規(guī)格的滾齒機床，由原Y31500A滾齒機改造，回轉(zhuǎn)盤直徑僅3.7m。原機床所用工裝，支撐腿斜度大、剛性差，如果滿足直徑要求還需要在其基礎(chǔ)上加2m長的墊鐵，這樣工作時整體的安裝剛性更差。

該大齒輪為首次生產(chǎn)，為解決切削過程中不穩(wěn)定、滾齒精度低等問題，從既經(jīng)濟又實用的方面考慮，我們決定在精滾齒形前，對其原有工裝進行改進，采用拉桿聯(lián)接這種比較實用而簡單的方法。圖3為結(jié)構(gòu)簡圖，圖4為俯視圖。

圖3

圖4

首先，在機床回轉(zhuǎn)盤中心放置一件中心胎6，回轉(zhuǎn)盤上均布6件支撐腿1，支撐腿上外探6塊墊鐵7來保證擺放大齒輪的尺寸。為了防止在滾切過程中因齒輪直徑大、回轉(zhuǎn)盤直徑小而產(chǎn)生的扭力和振動，我們把支撐腿1和中心胎6用拉桿聯(lián)接起來，拉桿2和拉桿4用左右旋調(diào)整螺母3進行聯(lián)接調(diào)整。中心胎6、支撐腿1與回轉(zhuǎn)盤之間采用螺栓聯(lián)接，墊鐵7與支撐腿1也采用螺栓聯(lián)接（圖中未體現(xiàn)）。這種結(jié)構(gòu)使工裝和滾齒機回轉(zhuǎn)盤形成一個完整的整體，增強了工件裝夾剛性。

由于工件自身重量大，墊鐵7探出的太長，易造成墊鐵的彈性變形。為保證圖樣上端跳≤0.04mm的要求，需調(diào)整中間的左右旋調(diào)整螺母來保證各支撐腿預(yù)受力的均勻，使墊鐵在同一水平面上，確保支撐腿和墊鐵的平行度后再上工件，找正并緊固后進行精滾齒。

滾齒后，經(jīng)過測量和檢驗，大齒輪各種尺寸公差和形位公差都符合技術(shù)要求。證明通過改進滾齒機工作臺結(jié)構(gòu)，在一定程度上解決了工裝的剛性差和彈性變形問題，保證了滾齒過程中的各種精度。

3. 結(jié)語

通過改造普通機床，可以實現(xiàn)大規(guī)格球磨機大齒輪的制齒，而且保證了齒形的精度，滿足了磨機的傳動要求。利用先單齒粗刨，然后再精滾的工藝方法制齒，比滾齒機直接滾齒工時減少了一半，縮短了工作周期，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造工藝水平。

參考文獻：

[1] 成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2] 李洪. 機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.

收稿日期：（20141009）