摘要：循環(huán)再利用、修復(fù)再制造已成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分和發(fā)展方向，在受現(xiàn)場(chǎng)條件限制以及無(wú)法使用齒輪加工設(shè)備對(duì)大型軋鋼機(jī)傳動(dòng)箱人字齒輪軸進(jìn)行修復(fù)的情況下，應(yīng)用自主創(chuàng)新的仿形裝置及靠模工藝有效解決生產(chǎn)技術(shù)難題。該技術(shù)的成功應(yīng)用，對(duì)軋鋼設(shè)備的低成本修復(fù)和快速檢修提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：仿型技術(shù)；軋機(jī)傳動(dòng)；人字齒輪軸；修復(fù)工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）01-0055-04

1現(xiàn)狀分析

某國(guó)有大型鋼鐵主干企業(yè)熱軋生產(chǎn)線引進(jìn)設(shè)備R1大型軋鋼機(jī)傳動(dòng)箱人字齒輪軸，是該軋機(jī)的核心部件。該部件價(jià)值近千萬(wàn)，而且生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、制造難度大、運(yùn)輸困難，在成本效益管理模式下，其備件不可能無(wú)條件預(yù)投。若能夠確認(rèn)其舊品在無(wú)變形、內(nèi)部無(wú)缺陷的前提下，對(duì)表面損傷進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)其漸開(kāi)線齒形，達(dá)到或接近原設(shè)計(jì)精度要求，將創(chuàng)造十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)實(shí)踐，修復(fù)件重新投入使用，可節(jié)省成本50%、節(jié)能60%、節(jié)材70%，且?guī)缀醪划a(chǎn)生固體廢物，達(dá)到環(huán)保要求。

1.1沒(méi)有專(zhuān)用齒輪機(jī)床加工

由于齒輪軸上已安裝的十字扁頭和大法蘭均不能拆卸，致使工件的噸位大、體積大，給運(yùn)輸、起吊、安裝、調(diào)整都帶來(lái)很大的困難，且沒(méi)有現(xiàn)成的機(jī)床可以加工。

1.2自制專(zhuān)用機(jī)床傳動(dòng)比太大實(shí)現(xiàn)困難

若自制專(zhuān)用機(jī)床按照正常的加工工藝進(jìn)行修復(fù)，由于加工的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)行的傳動(dòng)比多達(dá)30000以上，傳動(dòng)鏈太長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使得專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)、制造困難。

1.3修復(fù)基準(zhǔn)部分缺失，影響修復(fù)精度

由于齒輪軸上兩對(duì)軸承均產(chǎn)生磨損跡象，齒面也嚴(yán)重磨損，非工作面已出現(xiàn)銹蝕，加工基準(zhǔn)不易找準(zhǔn)，其修復(fù)精度難以保證。

1.4齒輪測(cè)量困難

齒形的粗精加工、跑合等工藝過(guò)程需要精確測(cè)量，沒(méi)有專(zhuān)用的量具，造成測(cè)量困難。

2修復(fù)技術(shù)方案

2.1修復(fù)目標(biāo)的確定

根據(jù)目前的設(shè)備和加工能力以及齒軸本身尚存精度的完整性，修復(fù)后的齒軸精度略低于原級(jí)別，但應(yīng)達(dá)到使用的基本要求精度，即不低于國(guó)標(biāo)9級(jí)精度。

2.2整體修復(fù)工藝路線

2.3齒形修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)

2.3.4仿形裝置的工作原理。如前所述，齒輪軸有一齒面保存完好，通過(guò)超聲波和磁粉探傷，確認(rèn)無(wú)表面及深度裂紋，并且通過(guò)對(duì)尺寸和形位公差精密測(cè)量，均在公差范圍內(nèi)，沒(méi)有產(chǎn)生變形，可以借助完好齒面作為靠?；A(chǔ)面。

由于人字齒輪軸齒面為斜角，裝在滑臺(tái)上的仿形裝置作軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在其齒面上的力中有一分解向下的分力，形成驅(qū)動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，可以使工件被動(dòng)回轉(zhuǎn)。仿形裝置上有兩組放置相鄰齒槽中的滾輪，滾輪組與完好齒面接觸，仿形裝置一方面帶動(dòng)齒輪軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其上旋轉(zhuǎn)的指形齒輪銑刀可以切削待修復(fù)的齒面。以完好齒面為基準(zhǔn)加工另一齒面，并且同時(shí)驅(qū)動(dòng)齒輪軸旋轉(zhuǎn)是仿形裝置的主要特色。此外，滑臺(tái)軌道要和齒輪軸中心線平行，才能保證齒形的正確性。

2.3.5測(cè)量方式。由于采用仿形法進(jìn)行齒輪加工，其測(cè)量手段包括以下項(xiàng)目，以驗(yàn)證修復(fù)后的精度達(dá)到要求：用樣板控制粗、精、修整等工序的齒形及尺寸；測(cè)量公法線長(zhǎng)度；測(cè)量接觸斑點(diǎn)；測(cè)量齒側(cè)間隙。

2.3.6齒輪軸的跑合。跑合是保證齒輪軸嚙合精度的有效方法。跑合時(shí)，采用電機(jī)＋減速機(jī)連接齒輪軸上法蘭進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；工件依靠在基礎(chǔ)平臺(tái)上兩組平行的軸承座支撐，形成類(lèi)似傳動(dòng)箱的開(kāi)式機(jī)構(gòu)，使其能夠按照傳動(dòng)箱精度和模式進(jìn)行跑合運(yùn)轉(zhuǎn)。跑合過(guò)程中，按照接觸斑點(diǎn)誤差標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合其他相關(guān)檢測(cè)項(xiàng)目要求進(jìn)行檢測(cè)，逐步修整，直到合格。

3修復(fù)工藝實(shí)施效果

根據(jù)修復(fù)方案，制定了詳細(xì)的焊接工藝、熱噴焊工藝、加工工藝、檢測(cè)工藝。實(shí)施過(guò)程關(guān)鍵在于修復(fù)加工基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)的一致性及測(cè)量點(diǎn)的選擇，由于是舊品修復(fù)，局部基準(zhǔn)的處理要合理考慮，不違背基準(zhǔn)確定原則。按照修復(fù)工藝實(shí)施以及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理原則的掌控，修復(fù)結(jié)論如下：

（1）根據(jù)探傷報(bào)告表明，滾柱軸承和齒輪軸均無(wú)裂紋存在。

（2）根據(jù)硬度檢測(cè)，修復(fù)后齒面硬度在HB＝277～328之間，達(dá)到圖紙要求。

（3）根據(jù)自測(cè)幾何尺寸，齒形完全符合標(biāo)準(zhǔn)齒形樣板要求，公法線長(zhǎng)度偏小0.2～0.4mm左右，基本是正態(tài)分布，接觸斑點(diǎn)檢查，沿齒高方向達(dá)40%，沿齒長(zhǎng)方向達(dá)60%以上，達(dá)到圖紙要求。個(gè)別齒大于該指標(biāo)，少數(shù)齒小于該指標(biāo)，所占齒數(shù)的比例小于5%，在基本要求范圍內(nèi)，齒側(cè)間隙在1.3～2.0之間，在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

（4）修復(fù)好的齒輪軸安裝在軋鋼機(jī)傳動(dòng)箱中進(jìn)行空載試車(chē)，經(jīng)過(guò)近96h的實(shí)機(jī)跑合，運(yùn)行平穩(wěn)，無(wú)異常噪聲；打開(kāi)窺視窗檢查，齒面接觸良好，潤(rùn)滑油溫正常，箱體溫度在40℃左右。

軋機(jī)傳動(dòng)箱基本恢復(fù)原有精度，正常運(yùn)行，每年檢修未見(jiàn)異常情況。

4結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)場(chǎng)條件限制以及無(wú)法使用齒輪加工設(shè)備對(duì)大型軋鋼機(jī)傳動(dòng)箱人字齒輪軸進(jìn)行修復(fù)的情況下，成功應(yīng)用仿形裝置和靠模工藝是一種有效解決問(wèn)題的好方法，不僅解決技術(shù)難題，還大大降低了備件成本，縮短了恢復(fù)周期。該技術(shù)多次應(yīng)用于該國(guó)有大型鋼鐵主干企業(yè)的其他生產(chǎn)線軋機(jī)，均取得較好的結(jié)果。該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，將對(duì)我國(guó)軋鋼設(shè)備的低成本修復(fù)和快速檢修提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，并產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：蘇碧輝（1960-），女，廣東人，武漢鋼鐵重工集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究所項(xiàng)目工程師，研究方向：冶金設(shè)備機(jī)電一體化設(shè)計(jì)制造以及引進(jìn)設(shè)備改造。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）