雙電動機驅動的磨機是當前國內投產的特大型球磨機設備之一，該磨機配套的(de)(de)四(si)瓣組(zu)合(he)結(jie)(jie)構大(da)(da)齒圈(quan)的(de)(de)直徑、加工精度和熱(re)處理硬度等技術要求都十分高。下(xia)面紅星機器(qi)廠(chang)家(jia)根據四(si)瓣結(jie)(jie)構組(zu)合(he)大(da)(da)齒圈(quan)制(zhi)造工藝為四(si)瓣結(jie)(jie)構組(zu)合(he)大(da)(da)齒圈(quan)研(yan)制(zhi)了一種(zhong)實用的(de)(de)加工方法。

1、四瓣組合大齒圈結構與性能參數

四(si)瓣組合(he)大(da)齒圈(quan)(quan)是由4組聯接件將4塊扇形齒輪(lun)把合(he)組成(cheng)整圓結構，大(da)齒圈(quan)(quan)常采用雙腹(fu)板結構，以提高大(da)齒圈(quan)(quan)整體剛性。

四瓣大齒(chi)(chi)圈材質(zhi)為ZG40CrNi2Mo，調(diao)質(zhi)硬度(du)要求310-350HBS，模(mo)數mn=36mm，壓力角αn=25°，螺(luo)旋角β=7.25°，齒(chi)(chi)頂圓(yuan)直徑da=13281.536mm，齒(chi)(chi)寬b=1100mm，凈重(zhong)110t，齒(chi)(chi)輪精(jing)度(du)Q10-AGMA390.03，尺寸(cun)精(jing)度(du)IT7級，齒(chi)(chi)面粗糙(cao)度(du)Ra3.2μm。

2、四瓣組合大齒圈加工難點

（1）鑄造、熱處理殘余應力及(ji)機械加工應力變形的消除；

（2）齒圈對(dui)口結合面聯接板壁厚一致性的控(kong)制；

（3）四瓣對口結合面(mian)聯(lian)接精度的(de)控(kong)制；

（4）大齒圈齒輪精度的控制。

3、四瓣組合大齒圈工藝技術解決方案

（1）齒圈變形控制

四瓣(ban)大(da)齒(chi)圈(quan)(quan)的形(xing)狀為(wei)(wei)雙腹板(ban)寬(kuan)齒(chi)輻結構，在毛坯鑄(zhu)造(zao)及熱(re)處(chu)(chu)理過程(cheng)中，毛坯各部冷熱(re)收縮不均勻，使鑄(zhu)件內部金相組(zu)織轉變時(shi)的體積變化、毛坯的內應(ying)力較大(da)。為(wei)(wei)消除應(ying)力，在大(da)齒(chi)圈(quan)(quan)加(jia)工(gong)(gong)過程(cheng)中，采(cai)用(yong)二次加(jia)工(gong)(gong)技術(shu)，在粗銑齒(chi)后將(jiang)四瓣(ban)齒(chi)輪結合面拆開并(bing)增加(jia)振動時(shi)效(xiao)、人工(gong)(gong)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)理工(gong)(gong)藝，使粗/精加(jia)工(gong)(gong)交替進行，充(chong)分(fen)消除鑄(zhu)造(zao)、熱(re)處(chu)(chu)理殘(can)余(yu)應(ying)力及機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)應(ying)力；在工(gong)(gong)件裝卡方(fang)式上采(cai)取多支點支撐以增強(qiang)大(da)齒(chi)圈(quan)(quan)剛性；精加(jia)工(gong)(gong)過程(cheng)中采(cai)用(yong)多工(gong)(gong)步加(jia)工(gong)(gong)、選(xuan)擇(ze)小走刀量及高(gao)速切削(xue)的加(jia)工(gong)(gong)方(fang)式，較大(da)限度地減少(shao)大(da)齒(chi)圈(quan)(quan)變形(xing)。

（2）齒(chi)圈(quan)壁(bi)厚一致性(xing)的控制

為了保證(zheng)(zheng)四(si)瓣大(da)(da)齒圈(quan)剖分(fen)(fen)截(jie)面(mian)的(de)等(deng)強度，控制(zhi)毛坯其一次劃(hua)(hua)線(xian)基(ji)準是(shi)關鍵。首先(xian)要以四(si)瓣大(da)(da)齒圈(quan)不(bu)(bu)加(jia)工輻板為基(ji)準，同時(shi)采用2個(ge)劃(hua)(hua)線(xian)盤(pan)確保四(si)瓣齒圈(quan)水平(ping)中(zhong)心線(xian)對正后，再(zai)按不(bu)(bu)加(jia)工內圓確定齒圈(quan)中(zhong)心位(wei)置，以此(ci)(ci)基(ji)準劃(hua)(hua)結(jie)合(he)面(mian)90°中(zhong)心線(xian)及45°對稱(cheng)(cheng)中(zhong)心線(xian)，同時(shi)兼顧肋板分(fen)(fen)布對稱(cheng)(cheng)均勻性(xing)劃(hua)(hua)出(chu)內外圓線(xian)；熱(re)處理后對口結(jie)合(he)面(mian)會(hui)出(chu)現上翹、下垂現象，此(ci)(ci)時(shi)先(xian)將四(si)瓣齒圈(quan)把合(he)起(qi)來，再(zai)試劃(hua)(hua)線(xian)，針(zhen)對齒面(mian)余量(liang)，保證(zheng)(zheng)各弦(xian)長(chang)等(deng)長(chang)、圓弧等(deng)距，調整工件半徑等(deng)徑后再(zai)拆成(cheng)四(si)瓣分(fen)(fen)別(bie)劃(hua)(hua)線(xian)。嚴格控制(zhi)四(si)瓣大(da)(da)齒圈(quan)每1瓣齒圈(quan)的(de)2個(ge)90°結(jie)合(he)面(mian)夾角累計(ji)誤差，使四(si)瓣大(da)(da)齒圈(quan)等(deng)弧長(chang)且結(jie)合(he)面(mian)余量(liang)均勻壁厚一致。

（3）齒圈(quan)結合面聯接精度的控制

①四瓣大(da)齒(chi)圈(quan)(quan)在(zai)磨機運(yun)行中承(cheng)受(shou)較大(da)的(de)交變載荷的(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)力，尤(you)其是1/4聯接結合面(mian)處。因(yin)此應(ying)選擇(ze)合適刀具及切削用(yong)(yong)(yong)量加(jia)工結合面(mian)，控制(zhi)四瓣大(da)齒(chi)圈(quan)(quan)結合面(mian)平(ping)面(mian)度和粗糙度。采用(yong)(yong)(yong)硬質合金端銑刀，轉速為(wei)500r/min，進給(gei)量為(wei)400mm/min，切削深度為(wei)0.2～0.3mm。用(yong)(yong)(yong)塞尺(chi)檢查四瓣齒(chi)圈(quan)(quan)拼合間(jian)隙，0.04mm塞尺(chi)塞入結合面(mian)深度不超過25mm，為(wei)后續結合面(mian)精制(zhi)螺(luo)栓孔的(de)加(jia)工及安(an)裝(zhuang)創造條(tiao)件。

②四瓣大齒圈(quan)結合面(mian)跨距達到13m，按(an)照中心平面(mian)為基準原則，在數控鏜銑床(chuang)上進行(xing)聯接孔(kong)加工，嚴(yan)格控制各孔(kong)坐標值(zhi)及孔(kong)徑公差。

在四(si)瓣齒(chi)圈每(mei)一處(chu)結合(he)面均(jun)由12組聯接(jie)件進行聯接(jie)，其中有4組為配合(he)精度為H7/h6的精制螺栓(shuan)定位，采(cai)用專用鎖緊(jin)(jin)螺母裝置，其鎖緊(jin)(jin)力矩比傳(chuan)統的液壓扳手預緊(jin)(jin)力更加(jia)準確、省(sheng)力。

專用(yong)鎖(suo)緊(jin)(jin)螺(luo)(luo)母(mu)裝置(zhi)如圖(tu)3所示。利(li)用(yong)多(duo)(duo)個(ge)頂(ding)推(tui)螺(luo)(luo)栓(shuan)的(de)(de)推(tui)力(li)(li)與(yu)主螺(luo)(luo)栓(shuan)帽(mao)的(de)(de)反作(zuo)用(yong)力(li)(li)在結(jie)合(he)面上產(chan)生同等大的(de)(de)夾緊(jin)(jin)力(li)(li)的(de)(de)原理，將對口結(jie)合(he)面把(ba)合(he)緊(jin)(jin)密，而小直徑高壓強頂(ding)螺(luo)(luo)栓(shuan)摩擦力(li)(li)矩小，可用(yong)較小的(de)(de)擰緊(jin)(jin)力(li)(li)矩預緊(jin)(jin)。多(duo)(duo)個(ge)螺(luo)(luo)栓(shuan)聯合(he)作(zuo)用(yong)可產(chan)生巨大的(de)(de)夾緊(jin)(jin)力(li)(li)，因此使用(yong)手動扭(niu)矩扳手即(ji)可完成(cheng)頂(ding)推(tui)螺(luo)(luo)栓(shuan)的(de)(de)鎖(suo)緊(jin)(jin)，并可實現精確(que)的(de)(de)預緊(jin)(jin)力(li)(li)控(kong)制，有效防止螺(luo)(luo)母(mu)出現松動現象(xiang)。

在四瓣大(da)齒圈粗(cu)/精加工拆開過(guo)程中，嚴格按照專用(yong)鎖緊螺母裝置的安裝、拆卸及預緊力矩的使(shi)用(yong)規范進行(xing)拆裝，保證(zheng)各(ge)結合面承載(zai)力均(jun)勻一致。

（4）四瓣大齒(chi)圈精加工及齒(chi)面粗糙度(du)控(kong)制

①精車工序

大(da)齒(chi)圈裝(zhuang)卡方(fang)式采用卡爪反(fan)撐大(da)齒(chi)圈，不加工內圓(yuan)，同時利用基準端(duan)面(mian)(mian)上(shang)預先車成(cheng)的(de)內補貼塊端(duan)面(mian)(mian)處支(zhi)墊(dian)等高墊(dian)鐵(tie)，在(zai)一(yi)次裝(zhuang)卡車成(cheng)所有加工面(mian)(mian)，精車完畢(bi)后不再(zai)拆分(fen)，直接轉(zhuan)入精滾(gun)齒(chi)工序。既(ji)保證了加工基準一(yi)致性，同時也避免(mian)了工件(jian)反(fan)復調裝(zhuang)及翻轉(zhuan)造成(cheng)的(de)齒(chi)圈變(bian)形。

②滾齒工序

首先選用匹配的工(gong)作(zuo)臺保(bao)證大齒(chi)圈(quan)(quan)穩固支撐，并(bing)利(li)用工(gong)作(zuo)臺T形槽布局在(zai)大齒(chi)圈(quan)(quan)內(nei)補貼端面、基準(zhun)端面及(ji)內(nei)法(fa)蘭大端面輔助增加等高墊(dian)鐵支點，保(bao)證等高支墊(dian)平穩找正狀(zhuang)態(tai)后裝卡(ka)，支點數量沿圓周長不(bu)少于(yu)2個/m。銑齒(chi)過(guo)程中，時刻監控工(gong)作(zuo)臺及(ji)大齒(chi)圈(quan)(quan)端面跳動情況(kuang)，隨時掌(zhang)控滾切過(guo)程紅星齒(chi)圈(quan)(quan)產生翹(qiao)曲變形。

由于大齒(chi)(chi)(chi)(chi)圈熱處理硬(ying)度上限達到350HBS，選擇硬(ying)質合(he)(he)(he)金盤形銑(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)進行(xing)(xing)粗銑(xian)(xian)齒(chi)(chi)(chi)(chi)，去除(chu)齒(chi)(chi)(chi)(chi)面大部(bu)分(fen)余量(liang)，保(bao)證銑(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)中(zhong)心與(yu)結合(he)(he)(he)面所(suo)在齒(chi)(chi)(chi)(chi)槽(cao)中(zhong)心平面重合(he)(he)(he)。四瓣齒(chi)(chi)(chi)(chi)圈輪齒(chi)(chi)(chi)(chi)粗加工后(hou)進行(xing)(xing)拆分(fen)，進行(xing)(xing)充分(fen)的時(shi)效處理；半精(jing)(jing)銑(xian)(xian)齒(chi)(chi)(chi)(chi)時(shi)仍采(cai)用(yong)(yong)(yong)硬(ying)質合(he)(he)(he)金盤形銑(xian)(xian)刀(dao)(dao)(dao)銑(xian)(xian)削(xue)并留出(chu)精(jing)(jing)滾齒(chi)(chi)(chi)(chi)余量(liang)，嚴格找正滾刀(dao)(dao)(dao)刀(dao)(dao)(dao)桿、刀(dao)(dao)(dao)臺及(ji)端(duan)面跳動均滿足標(biao)準要求，最終采(cai)用(yong)(yong)(yong)硬(ying)質合(he)(he)(he)金滾刀(dao)(dao)(dao)精(jing)(jing)滾成齒(chi)(chi)(chi)(chi)形。選取合(he)(he)(he)適的切削(xue)用(yong)(yong)(yong)量(liang)：切削(xue)轉速為(wei)50～60r/min，走(zou)(zou)刀(dao)(dao)(dao)量(liang)范圍為(wei)70～400mm/min；銑(xian)(xian)削(xue)過(guo)程(cheng)中(zhong)按照齒(chi)(chi)(chi)(chi)面粗糙(cao)度檢查結果，及(ji)時(shi)調(diao)整精(jing)(jing)滾齒(chi)(chi)(chi)(chi)切削(xue)用(yong)(yong)(yong)量(liang)，控制(zhi)精(jing)(jing)加工走(zou)(zou)刀(dao)(dao)(dao)量(liang)，直至加工到圖紙尺寸。精(jing)(jing)加工后(hou)實(shi)測齒(chi)(chi)(chi)(chi)面粗糙(cao)度在Ra3.2～Ra1.6μm之間，精(jing)(jing)度達到IT7級。

在(zai)加(jia)工過(guo)程中，大(da)齒圈每(mei)拆把一次，都要在(zai)每(mei)瓣大(da)齒圈聯接板端(duan)面(mian)做(zuo)好成組及(ji)對應標(biao)記，并在(zai)粗銑齒后(hou)在(zai)齒頂位(wei)置打印齒號標(biao)記，確保四瓣齒圈準確復(fu)位(wei)。

后面(mian)，紅星總結(jie)，礦(kuang)用磨(mo)機四瓣大(da)齒(chi)(chi)圈(quan)(quan)的制造(zao)質量對(dui)磨(mo)機傳動(dong)裝置的運轉平(ping)穩性具(ju)有重要(yao)影響。通過對(dui)礦(kuang)用磨(mo)機四瓣大(da)齒(chi)(chi)圈(quan)(quan)工藝研(yan)究，有效控(kong)制了四瓣大(da)齒(chi)(chi)圈(quan)(quan)的變形、結(jie)合面(mian)聯(lian)接(jie)板壁厚一致(zhi)性、聯(lian)接(jie)精度和齒(chi)(chi)輪(lun)精度，提高了大(da)齒(chi)(chi)圈(quan)(quan)的傳動(dong)精度，滿足(zu)了圖紙(zhi)設計要(yao)求，目前此工藝技術已在其他四瓣大(da)齒(chi)(chi)圈(quan)(quan)制造(zao)中廣泛(fan)推廣，應用成效顯(xian)著。