专利名称：回转窑9000mm直径剖分齿轮加工工艺及专用滚齿机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大型齿轮的加工工艺及设备，尤其涉及一种回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺及专用滚齿机。
背景技术：
直径大于Φ 7000mm以上的齿轮，一般称为特大型齿轮。资料介绍世界上加工最大的齿轮直径为Φ 15000mm左右，在国内齿轮直径为Φ 9036mm即可归为特大型齿轮。特大型齿轮为剖分式，两半组成，铸钢毛坯。特大型齿轮的特点是尺寸大，重量重，模数大，齿数多。 加工过程中存在的问题有加工设备需要配套和大型化，加工精度很难保障，齿轮变形的控制不稳等。具体的说，加工特大型齿轮需要有配套的大型设备，如大型立式车床，大型刨床或大型落地镗床，大型滚齿机等。事实上真正具有完备的配套的大型设备的企业并不多，多数企业是利用原有设备进行改造或设计工装卡具进行加工完成的。而齿轮齿形加工分铣齿和滚齿两道工序，由于大齿轮外径大，重量重，卡盘小，头重脚轻，铣齿过程中吃刀量大，在切削力作用下，产生不稳定和震动现象，影响了加工精度和表面粗糙度。特大型齿轮是铸造毛坯，由于尺寸大，热处理不方便，其内部存在的铸造应力消除困难，应力的不断变化，将导致齿轮变形。而现用滚齿机加工最大齿轮直径Φ 5100mm， 加工模数m=40mm，滚刀中心距卡盘回转中心最大距离是^OOmm左右，无法加工直径近 Φ IOOOOmm的大齿轮。另外，原滚齿机回转卡盘直径是Φ 4500，原八个支承架，每件有效长度是1500mm， 最大支承直径是6900mm，无法支承近Φ 10000mm直径的大齿轮。大齿轮由两半组成，整体组装之前，应先加工两半齿轮的对口平面。由于无大型刨床，于是用落地镗床进行加工，但由于镗床刀台行程小于10000mm，只能将齿轮进行窜位加工，既先加工一端，然后窜位加工另一端，这就要求采取措施，保证在窜位过程中两端面在一个平面内，否则就会影响加工效果。如何解决以上缺陷成了一个亟需解决的技术问题。
发明内容
发明目的本发明提供一种回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺及专用滚齿机，其目的是解决以往在加工9000mm或9000mm以上的大型齿轮时所存在的以下问题
1、大型齿轮加工过程中，在切削力作用下，产生不稳定和震动现象，影响了加工精度和表面粗糙度的问题；
2、大型齿轮加工过程中，其内部存在的铸造应力消除困难，应力的不断变化，将导致齿轮变形的问题；3、窜位加工齿轮时，在窜位过程中无法保证两端面在一个平面内的问题。
技术方案本发明是通过以下技术方案来实现的
回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺，其特征在于所述加工工艺的具体步骤如
下
第一步前期处理
⑴、对齿轮毛坯进行正火处理，通过正火消除一部分应力；
⑵、在半齿轮上设置铸拉筋，铸拉筋的位置距离公称设计尺寸的对口平面的位置为 100mm，铸拉筋的断面尺寸为150_X150_ ；
第二步粗加工工艺
(1)、齿轮毛坯正火后，对整个半齿轮毛坯进行检查，确认无气孔和裂纹等不良缺陷后画尺寸检查线，保证各部尺寸均有充裕的加工余量，然后画粗加工线，粗加工线的位置距离对口平面的公称设计尺寸的位置为13mm，该13mm的距离为加工余量，此时保留拉筋；
⑵、上镗床按“(1)”步骤中的粗加工线，粗加工对口平面，去掉多余的部分，加工找正， 粗糙度不小于6.3μπι;
⑶、上镗床粗加工两端对口平面上的螺孔；按照公称尺寸为8 — Φ82πιπι孔的位置，先加工成8— Φ 50mm的孔，另一半齿轮对口上的螺孔配钻；用M48螺栓螺母将两半齿轮组装成一体，螺母拧紧，使对口无间隙，然后在两对口平面的接缝处，用电焊点焊牢，防止窜位；
⑷、画粗加工外圆及端面加工线；在齿轮半径方向留20mm半精加工余量，齿轮的宽度方向各留20mm半精加工余量；
(5)、利用ΦIOm立车，按照“(4)”步骤中画好的加工线，粗加工外圆及端面，表面粗糙度不小于6. 3μπι ；
(6)、将组装的大齿轮重新拆开两半，分别对外圆及对口端面进行探伤检查，确认无裂纹缺陷后，进行正火处理，消除应力，最后割掉拉筋；
第三步半精加工工艺
⑴、分别画两半齿轮对口平面半精加工线，半精加工线距离对口平面的公称设计尺寸的位置为5mm ；
⑵、上镗床按照半精加工线的位置加工对口平面，粗糙度不小于3. 2μπι ； ⑶、以原8— Φ 50mm的螺孔为基准，扩孔至8— Φ 58mm的孔，另一半齿轮对口上的螺孔按该尺寸配钻；
(4)、用M56螺栓螺母将两半齿轮组装成一体，在两对口平面的接缝处电焊牢，防止窜
位；
(5)、画半精加工外圆及端面加工线，半径方向留IOmm精加工余量，宽度方向留精加工余量IOmm ；
(6)、利用ΦIOm立车，按照半精加工外圆及端面加工线，加工外圆及两端面，粗糙度不小于6. 3 ；
⑵、制作粗铣齿指形铣刀检查样板，样板齿底留13mm加工余量，齿厚方向每边留13mm 加工余量；制作两种铣刀，模数m48mm和模数m=36mm铣刀；
⑶、上大型铣齿机，分三刀加工，从对口缝开始，对口缝在齿谷的中间，按“米”字形，对称跳跃式加工；第一刀用m48mm铣刀加工，深度50mm ；第二刀用m=36mm铣刀加工，加工深
5度25mm ；第三刀用m=36mm铣刀继续扩宽，加深，直至满足样板检测尺寸为止； ⑶、将大齿轮拆开，放置广2周，自然时效，释放应力； 第四步精加工工艺
(1)、画两半齿轮对口精加工线，精加工线的位置为公称设计尺寸； ⑵、上镗床加工对口平面，达公称设计尺寸，原8— Φ 58mm螺孔扩至8— Φ 82mm孔，另一半齿轮对口螺孔配钻；
⑶、用M80螺栓及螺母组装两半齿轮，拧紧，然后用电焊在两对口平面的接缝处，电焊牢固；
⑷、画精加工外圆和端面加工线；该加工线的位置为公称设计尺寸； (5)、上立车按加工线，加工外圆和端面，达公称设计尺寸及设计的粗糙度要求，并在端面上划出分度圆圆线；
05)、制作半精铣齿齿形检测样板，双齿一付，单齿一付，齿深和齿厚方向留余量5mm ； (7)、用m=36mm铣刀进行半精铣加工，用样板检测控制，对称跳跃式加工，加工完成，自然时效广2天；
⑶、精滚齿，将半精铣齿的大齿轮上Φ 5m的滚齿机，用m=40mm的滚刀滚齿加工，分二刀进行，第一刀吃刀深度3mm，进给量0. 7mm/r ；第二刀吃刀深度2mm，进给量0. 9mm /r ；加工达到精度要求为止；
⑶、滚齿加工完成后，将大齿轮拆开，自然时效一段时间，释放应力； _、再将大齿轮重新组装一起，检查对口处是否存在张口现象，检查变形量，变形量小于2mm为合格。“第二步”和“第四步”中的找正方法为将半齿轮放置在镗床旁，加工中镗床刀台移动，而齿轮不动，在半齿轮中心部位放置一件基准平面，基准平面与镗床刀台运行平面平行，以基准平面为基准，找正半齿轮两对口平面，加工完成一端后，齿轮窜位，再进行找正， 确认无误后，加工另一端面即可。在第三步中的铣齿机刀架两侧，加辅助支撑，顶住齿轮，用支反力抵抗切削力的作
用，减小震动。实施上述回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺的专用滚齿机，包括轨道、设置在轨道上的床身、设置在床身上的滚刀、卡盘和支撑架，所述卡盘上设置辅助卡盘，支撑架设置在辅助卡盘的边缘上，轨道的长度为5000 mm。支撑架的支撑长度为1500mm ；辅助卡盘的直径为7000 mm。优点及效果本发明涉及一种回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺及专用滚齿机，该发明通过以下措施解决了大型齿轮加工过程中，产生不稳定和震动的问题在铣刀架两侧，加辅助支撑，顶住齿轮，用支反力抵抗切削力的作用，减小震动。若遇到较硬的部位，震动加大，可以减小吃刀量，较硬层过去后，再恢复原吃刀量。通过以下措施解决了大型齿轮加工过程中，其内部存在的铸造应力消除困难的问题毛坯进行正火处理，通过正火消除一部分应力；在半齿轮距对口平面IOOmm处，加铸拉筋，防止半齿轮向外扩张，拉筋断面为150mmX 150mm，在加工过程中将拉筋去掉。在机加工过程中，通过加工手段，逐步释放应力，缓解变形，
再通过以下措施解决在窜位过程中无法保证两端面在一个平面内的问题将半齿轮放镗床刀台移动，而齿轮不动，在半齿轮中心部位放置一件基准平面，基准平面与镗床刀台运行平面平行，以基准平面为基准，找正半齿轮两对口平面，加工完成一端后，齿轮窜位，再进行找正，确认无误后，加工另一端面，全部加工完，用长直尺进行测量， 其结果是直尺平面相对齿轮两端对口平面与基准平面应严实无缝为合格。本发明技术合理有效，效果明显，很好的解决了以往在加工特大型齿轮过程中很难解决的技术问题，本发明利于在加特大型齿轮的过程中推广应用。
图1为本发明的加工的大型齿轮的半齿轮示意图； 图2为本发明的显示螺孔结构的示意图； 图3为本发明的滚齿机结构的示意图； 图4为本发明的镗床加工对口平面时的找正示意图； 图5为本发明的拉板安装示意图6为本发明的“米”字形，对称跳跃式加工时的原理示意图； 图7为半齿轮在毛坯状态时显示各条加工线的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明
Φ9036πιπι大齿轮是用Φ 5m滚齿机滚齿完成的，开创了用小设备滚齿加工大齿轮的先例。大齿轮的参数
该大齿轮材质是ZG35CrMo。两半组成，具体参数见表(1 )。图1为半齿轮示意图。表(1)大齿轮参
权利要求
1.回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺，其特征在于所述加工工艺的具体步骤如下第一步前期处理⑴、对齿轮毛坯进行正火处理，通过正火消除一部分应力；(2)、在半齿轮上设置铸拉筋(111)，铸拉筋(111)的位置距离公称设计尺寸的对口平面 (222)的位置为100mm，铸拉筋(111)的断面尺寸为150mmX 150mm ；第二步粗加工工艺(1)、齿轮毛坯正火后，对整个半齿轮毛坯进行检查，确认无气孔和裂纹等不良缺陷后画尺寸检查线，保证各部尺寸均有充裕的加工余量，然后画粗加工线，粗加工线的位置距离对口平面的公称设计尺寸的位置为13mm，该13mm的距离为加工余量，此时保留拉筋；⑵、上镗床按(1)步骤中的粗加工线，粗加工对口平面，去掉多余的部分，加工找正，粗糙度不小于6. 3μπι;⑶、上镗床粗加工两端对口平面上的螺孔；按照公称尺寸为8 — Φ82πιπι孔的位置，先加工成8 — Φ 50mm的孔，另一半齿轮对口上的螺孔配钻；用M48螺栓螺母将两半齿轮组装成一体，螺母拧紧，使对口无间隙，然后在两对口平面的接缝处，用电焊点焊牢，防止窜位；⑷、画粗加工外圆及端面加工线；在齿轮半径方向留20mm半精加工余量，齿轮的宽度方向各留20mm半精加工余量；(5)、利用ΦIOm立车，按照(4)步骤中画好的加工线，粗加工外圆及端面，表面粗糙度不小于 6. 3μπι ；(6)、将组装的大齿轮重新拆开两半，分别对外圆及对口端面进行探伤检查，确认无裂纹缺陷后，进行正火处理，消除应力，最后割掉拉筋；第三步半精加工工艺⑴、分别画两半齿轮对口平面半精加工线，半精加工线距离对口平面的公称设计尺寸的位置为5mm ；⑵、上镗床按照半精加工线的位置加工对口平面，粗糙度不小于3. 2μπι ； ⑶、以原8— Φ 50mm的螺孔为基准，扩孔至8— Φ 58mm的孔，另一半齿轮对口上的螺孔按该尺寸配钻；(4)、用M56螺栓螺母将两半齿轮组装成一体，在两对口平面的接缝处电焊牢，防止窜位；(5)、画半精加工外圆及端面加工线，半径方向留IOmm精加工余量，宽度方向留精加工余量IOmm ；(6)、利用ΦIOm立车，按照半精加工外圆及端面加工线，加工外圆及两端面，粗糙度不小于6. 3 ；⑵、制作粗铣齿指形铣刀检查样板，样板齿底留13mm加工余量，齿厚方向每边留13mm 加工余量；制作两种铣刀，模数m=28mm和模数m=36mm铣刀；⑶、上大型铣齿机，分三刀加工，从对口缝开始，对口缝在齿谷的中间，按“米”字形，对称跳跃式加工；第一刀用m=28mm铣刀加工，深度50mm ；第二刀用m=36mm铣刀加工，加工深度25mm ；第三刀用m=36mm铣刀继续扩宽，加深，直至满足样板检测尺寸为止； ⑶、将大齿轮拆开，放置广2周，自然时效，释放应力；第四步精加工工艺(1)、画两半齿轮对口精加工线，精加工线的位置为公称设计尺寸；⑵、上镗床加工对口平面，达公称设计尺寸，原8— Φ 58mm螺孔扩至8— Φ 82mm孔，另一半齿轮对口螺孔配钻； ⑶、用M80螺栓及螺母组装两半齿轮，拧紧，然后用电焊在两对口平面的接缝处，电焊牢固；⑷、画精加工外圆和端面加工线；该加工线的位置为公称设计尺寸；(5)、上立车按加工线，加工外圆和端面，达公称设计尺寸及设计的粗糙度要求，并在端面上划出分度圆圆线；(6)、制作半精铣齿齿形检测样板，双齿一付，单齿一付，齿深和齿厚方向留余量5mm；(7)、用m=36mm铣刀进行半精铣加工，用样板检测控制，对称跳跃式加工，加工完成，自然时效广2天；⑶、精滚齿，将半精铣齿的大齿轮上Φ 5m的滚齿机，用m=40mm的滚刀滚齿加工，分二刀进行，第一刀吃刀深度3mm，进给量0. 7mm/r ；第二刀吃刀深度2mm，进给量0. 9mm /r ；加工达到精度要求为止；⑶、滚齿加工完成后，将大齿轮拆开，自然时效一段时间，释放应力；_、再将大齿轮重新组装一起，检查对口处是否存在张口现象，检查变形量，变形量小于2mm为合格。
2.根据权利要求1所述的回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺，其特征在于“第二步”和“第四步”中的找正方法为将半齿轮放置在镗床旁，加工中镗床刀台移动，而齿轮不动，在半齿轮中心部位放置一件基准平面，基准平面与镗床刀台运行平面平行，以基准平面为基准，找正半齿轮两对口平面，加工完成一端后，齿轮窜位，再进行找正，确认无误后， 加工另一端面即可。
3.根据权利要求1所述的回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺，其特征在于在第三步中的铣齿机刀架两侧，加辅助支撑，顶住齿轮，用支反力抵抗切削力的作用，减小震动。
4.实施权利要求1所述的回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺的专用滚齿机，包括轨道、设置在轨道上的床身、设置在床身上的滚刀、卡盘和支撑架，其特征在于所述卡盘上设置辅助卡盘，支撑架设置在辅助卡盘的边缘上，轨道的长度(M)为5000 mm。
5.根据权利要求4所述的回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺的专用滚齿机，其特征在于支撑架的支撑长度(N)为1500mm ；辅助卡盘的直径为7000 mm。
全文摘要
本发明提供一种回转窑9000mm直径剖分式齿轮加工工艺及专用滚齿机，该发明通过以下措施解决了大型齿轮加工过程中，产生不稳定和震动的问题在铣刀架两侧，加辅助支撑，顶住齿轮，用支反力抵抗切削力的作用，减小震动。通过以下措施解决了大型齿轮加工过程中，其内部存在的铸造应力消除困难的问题毛坯进行正火处理，通过正火消除一部分应力；再通过以下措施解决在窜位过程中无法保证两端面在一个平面内的问题将半齿轮放置在镗床旁，加工中镗床刀台移动，而齿轮不动，在半齿轮中心部位放置一件基准平面，基准平面与镗床刀台运行平面平行，本发明技术合理有效，效果明显，很好的解决了以往在加工特大型齿轮过程中很难解决的技术问题。
文档编号B23P15/14GK102152087SQ20111003215
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者吴敬 申请人:吴敬