中信重工機(jī)械股份有限公司 （河南洛陽 471039） 趙繼紅

礦用磨機(jī)大型化是國內(nèi)外采礦機(jī)械發(fā)展的趨勢。大齒輪是礦用磨機(jī)中的關(guān)鍵傳動件，其加工精度直接影響著磨機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。近年來，我廠為國內(nèi)外大型礦用磨機(jī)配套生產(chǎn)的大齒輪日趨增多，所生產(chǎn)的大齒輪，直徑多在8m以上，齒長超過900mm，中硬齒面（＞320HBW），齒面表面粗糙度值Ra=3.2μm，精度等級7級。

1.大齒輪加工現(xiàn)狀及存在的問題

（1）大齒輪現(xiàn)有生產(chǎn)流程。鑄造→劃→粗銑結(jié)合面→粗車→UT→熱處理→半精銑結(jié)合面，鉆結(jié)合面孔，把合→半精車→UT→粗滾→劃→精銑結(jié)合面→鉗工把合→精車→半精滾（φ16m滾齒機(jī)）→梳齒（φ12m梳齒機(jī)）→MT→機(jī)床對滾（大小齒輪在機(jī)床上對滾）→劃→鉆腹板孔及齒輪罩孔。

（2）精梳齒工藝要求。半精滾：φ16m滾齒機(jī)齒厚留量1.8!2.0mm；梳齒：齒輪端跳、徑跳找正到0.15mm之內(nèi)，梳成。

（3）存在問題。φ12m瑞士馬格梳齒機(jī)（見圖1）是目前世界上最大的精梳齒機(jī)床，具有加工精度高、齒面表面粗糙度好，是我公司精加工大齒輪使用的主力機(jī)床。

圖1 瑞士馬格φ12m 梳齒機(jī)

但由于梳齒機(jī)純機(jī)械的“切入/展成法”加工原理和梳齒刀形狀等因素的限制，使得大齒輪加工周期長，達(dá)20余天，從而成為影響大齒輪批量加工的“瓶頸”。M30梳齒刀如圖2所示。

針對生產(chǎn)現(xiàn)狀，筆者在公司現(xiàn)有加工設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過深入挖掘各現(xiàn)有設(shè)備的加工能力，優(yōu)化現(xiàn)有加工工藝，以期提高大齒輪的加工效率。

圖2 M30梳齒刀（材質(zhì)：H390）

2.改進(jìn)方案

（1）改進(jìn)原則。在現(xiàn)有工藝路線的基礎(chǔ)上，運(yùn)用“多滾少梳”的加工原則，即分別發(fā)揮φ16m滾齒機(jī)“切削效率高”和φ12m梳齒機(jī)“加工精度高”的能力優(yōu)勢，即通過提高φ16m滾齒機(jī)的加工量，減少大齒輪梳齒前的余量，進(jìn)而減少后續(xù)梳齒機(jī)的精加工余量，從而提高大齒輪的加工效率，減少加工周期。

（2）方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。針對公司訂購的一批數(shù)量為20臺份的M30齒圈，運(yùn)用“多滾少梳”的加工原則，進(jìn)行工藝優(yōu)化。

M30齒圈各技術(shù)參數(shù)如下。直徑：8130mm；模數(shù)：30；壓力角：25°；齒數(shù)：276；齒長：900mm；螺旋角：7.5°，右旋；重量：48t；齒面硬度：320～350HBW；齒表面粗糙度值：Ra=3.2μm；精度等級：7級。

（3）加工參數(shù)設(shè)計(jì)如表1 所示。

表1

3.方案設(shè)計(jì)、實(shí)施與分析

（1）設(shè)計(jì)思路：按“逐次減小梳齒前留量，直到試驗(yàn)出用最小的留量，并還能保證齒圈的精加工質(zhì)量”的加工思路，分別設(shè)計(jì)滾齒機(jī)加工后的大齒輪齒厚不同留量，即減少梳齒前留量同時(shí)還能保證完成齒圈的精加工，以實(shí)現(xiàn)提高梳齒機(jī)加工效率，縮短加工周期的工藝目的。

（2）具體方案以及實(shí)施效果如表2所示。

表2 M30齒圈加工實(shí)施狀況

（3）加工效果分析。隨著滾齒機(jī)齒厚留量的減少，梳齒機(jī)的加工效率大大提高。

需注意的是：由于后續(xù)試驗(yàn)留量越來越少，需更加謹(jǐn)慎，以免因留量越小而易導(dǎo)致齒圈找正后因無加工余量而報(bào)廢，第六臺份M30齒圈的加工試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。

第六臺份齒圈在φ16 m滾齒機(jī)用滾刀加工至齒厚留量為0.3!0.4mm，再轉(zhuǎn)到φ12m梳齒機(jī)上梳齒， 用了4天時(shí)間梳成，效率提高80%。但該齒圈兩側(cè)齒面雖然全部梳到（因?yàn)榇嬖趦膳_機(jī)床的找正誤差，滾刀、梳齒刀的找正誤差，兩臺機(jī)床本身的機(jī)床誤差等），但已經(jīng)到找正極限。

加工成本比較：如果數(shù)控滾齒機(jī)使用進(jìn)口的M30機(jī)夾刀片滾刀，也可以進(jìn)行M30齒圈的精加工。但是因?yàn)闄C(jī)夾刀片昂貴，加工成本高出很多。

機(jī)夾刀片滾刀本體約160萬元左右，一盤刀片有150片，僅刀片費(fèi)用就約為20萬元，加工一個(gè)齒圈需要一盤刀片（雖然每個(gè)刀片有4個(gè)可換面，但因?yàn)榫庸ば枰獡Q刀片2次，基本上滾成后這一盤刀片就耗完3個(gè)刃），再加上每次滾刀的消耗費(fèi)，滾齒的加工成本太高。而梳齒刀成本較低，每把刀在4000～5000元之間，并且可以重磨，相對來說，成本降低了很多。并且經(jīng)過齒輪檢測數(shù)據(jù)的對比，梳齒加工的齒圈比滾齒加工的齒圈精度高；經(jīng)過大、小齒輪對滾試驗(yàn)后的對比檢查，梳齒加工的齒圈接觸率不用拋磨均直接達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)語

（1）為了確保最終能梳出合格的齒圈，建議齒厚留量在0.5～0.6mm較為合適，此時(shí)效率可以提高70%；如留量再小，可能會因累積誤差，造成精梳齒余量不夠而使得齒圈報(bào)廢。

（2）如果把7臺份作為一組計(jì)算，精梳齒相對于精滾齒僅刀具使用費(fèi)就節(jié)省140多萬元，同時(shí)生產(chǎn)效率提高。采用“多滾少梳”的加工原則優(yōu)化現(xiàn)有工藝，充分發(fā)揮φ16m滾齒機(jī)和φ12m梳齒機(jī)的加工能力，在確保大型齒輪加工質(zhì)量的前提下，大大提高了大型齒輪的加工效率。該工藝方法也適用于其他高精度的大齒輪加工。