大规格球磨机MQY4585大齿轮的制齿

■济南重工股份有限公司 （山东 250109） 孟丽敏 殷合芬

大规格球磨机MQY4585大齿轮的制齿

■济南重工股份有限公司 （山东 250109） 孟丽敏 殷合芬

摘要：为防止大规格球磨机MQY4585大齿轮变形，采用“三车两滚”的机械加工工艺。结合工件尺寸规格设计刨齿工装，实现刨床粗刨齿；对原有滚齿机床工作台结构进行改造，解决了精滚过程中工作台的弹性变形和刚性问题，保证了大齿轮精度，满足了磨机的传动性能要求。

球磨机广泛应用于水泥、硅酸盐制品、新型建筑材料、耐火材料、化肥、黑色与有色金属选矿以及玻璃、陶瓷等生产行业，对各种矿石和其他可磨性物料进行干式或湿式粉磨。近年来，随着国家经济建设的快速发展，磨机作为这些企业生产的必需设备，其需求量逐年增加，规格也越来越大。

球磨机是我公司的主导产品，由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、大齿轮、电动机和电控装置）等主要部分组成。其中大齿轮作为磨机的主要传动部件，其加工精度的高低直接影响到磨机的性能以及传动噪声的大小，所以加工大齿轮的过程至关重要。

大齿轮大多数都是辐板式的，由2个半齿轮联接而成，很容易产生变形。对于公司迄今为止研发生产的最大规格湿式球磨机—MQY4585磨机，其大齿轮的变形量会更大。为防止大齿轮的变形，我们采用“三车两滚”的机械加工工艺来指导生产，即粗铣2个半齿轮结合面后联接在一起进行粗车，调质后再半精车；按照大齿轮齿形样板划线分齿，刨床按齿形样板线粗刨开齿，单侧留一定的滚齿余量；将大齿轮拆开，进行时效处理后精铣2个半齿轮结合面，再次联接在一起后精车，最后滚齿机滚齿，先半精滚留1mm余量，再精滚齿形。

该大齿轮直径超7m，净重29.5t，毛坯重达35t，“三车”工序都可以在8m立车上完成，但是“两滚”工序无法实现，因其尺寸超出原有粗刨齿和滚齿机床的加工范围。之前有超出制齿机床加工范围的大齿轮都是委外加工，费用很高。考虑到此产品订单多，交货期短，我们从经济实用和降低成本出发，设计了刨齿工装，并对原滚齿机床工作台进行了改造。

1. 刨齿工装的设计

新购置一台牛头刨床，挖出相应深度的地坑，我们结合机床及大齿轮的尺寸参数，通过反复计算校核，设计出一套刨齿工装并指导生产装配，最短时间内完成了刨齿机、刨齿机底座及刨齿工装的安装，满足了刨齿工序的顺利进行。工作示意如图1所示。

图1

面对行车吊装能力不足问题，采用垂直组装的吊装方案。先用行车将一件半齿轮放入地坑，两端用钢管支撑住，再将另一件半齿轮放到下方半齿轮上并对齐，钳工把合起来并点焊固定，然后利用2个支撑点分别着力配合行车将大齿轮放到工装上。

刨齿工装的主要工作部分是托辊装置，其剖视图如图2所示。

大齿轮放置在2个托辊10上，待刨完几个齿后用专用扳手拧动轴15，通过齿轮7带动2个托辊10转动，配合行车转动大齿轮，最终完成整圈齿形的粗刨齿。

2. 滚齿机工作台的改造

齿轮精度主要和滚齿过程中

运动精度、平稳性精度以及接触精度有关。所以，滚齿机床和工装的刚性强度高低至关重要。

图2

我公司的Y31800A滚齿机是最大规格的滚齿机床，由原Y31500A滚齿机改造，回转盘直径仅3.7m。原机床所用工装，支撑腿斜度大、刚性差，如果满足直径要求还需要在其基础上加2m长的垫铁，这样工作时整体的安装刚性更差。

该大齿轮为首次生产，为解决切削过程中不稳定、滚齿精度低等问题，从既经济又实用的方面考虑，我们决定在精滚齿形前，对其原有工装进行改进，采用拉杆联接这种比较实用而简单的方法。图3为结构简图，图4为俯视图。

图3

图4

首先，在机床回转盘中心放置一件中心胎6，回转盘上均布6件支撑腿1，支撑腿上外探6块垫铁7来保证摆放大齿轮的尺寸。为了防止在滚切过程中因齿轮直径大、回转盘直径小而产生的扭力和振动，我们把支撑腿1和中心胎6用拉杆联接起来，拉杆2和拉杆4用左右旋调整螺母3进行联接调整。中心胎6、支撑腿1与回转盘之间采用螺栓联接，垫铁7与支撑腿1也采用螺栓联接（图中未体现）。这种结构使工装和滚齿机回转盘形成一个完整的整体，增强了工件装夹刚性。

由于工件自身重量大，垫铁7探出的太长，易造成垫铁的弹性变形。为保证图样上端跳≤0.04mm的要求，需调整中间的左右旋调整螺母来保证各支撑腿预受力的均匀，使垫铁在同一水平面上，确保支撑腿和垫铁的平行度后再上工件，找正并紧固后进行精滚齿。

滚齿后，经过测量和检验，大齿轮各种尺寸公差和形位公差都符合技术要求。证明通过改进滚齿机工作台结构，在一定程度上解决了工装的刚性差和弹性变形问题，保证了滚齿过程中的各种精度。

3. 结语

通过改造普通机床，可以实现大规格球磨机大齿轮的制齿，而且保证了齿形的精度，满足了磨机的传动要求。利用先单齿粗刨，然后再精滚的工艺方法制齿，比滚齿机直接滚齿工时减少了一半，缩短了工作周期，极大地提高了生产效率和制造工艺水平。

参考文献：

[1] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2002.

[2] 李洪. 机械加工工艺手册[M]. 北京：机械工业出版社，2007.

收稿日期：（20141009）