球磨機對開大齒輪的新型加工工藝

摘 要：文章重點就球磨機對開大齒輪的新型加工工藝進行了研究和分析，提出了大直徑、分體結構大齒輪加工問題的解決方案，通過生產實踐證明是切實可行的，希望對此大齒輪上典型問題的分析和解決方案的提出能夠對行業內大齒輪的制造起到一定的幫助作用。

關鍵詞：球磨機；大齒輪

齒輪是機械零件中重要的基礎件，尤其是圓柱漸開線齒輪在常規機械、地面交通、船舶、航空航天機械、兵器及精密機床與儀器等領域應用廣泛，每年需求量達數億件之多。隨著科學技術的發展，人們對齒輪精度的要求也日益提高。近年來隨著冶金、電力和建材行業規模的日漸壯大，球磨機的生產也日漸向大出力大直徑發展。截止目前國內生產最大的自磨機MZS8848，其大齒輪直徑已經達到11559mm之大。大齒輪是整個球磨機制造周期最長生產難度最大的部件。大型球磨機大齒輪的直徑經常在5-10m之間甚至達到10m以上。此類大齒輪的制造和加工也就成了制造大型球磨機的關鍵突破點。

1.球磨機作用分析

隨著礦山設備產業化進程的加快加大，磨機規格的增大，齒輪的結構設計也趨向大型化、復雜化，其材質由碳鋼轉向合金鋼，各項力學性能指標要求也提高，齒輪內在質量及制造精度極大程度上決定著燒結礦的產量和質量，其制造質量及嚙合運行工況，將直接影響到整臺設備運行的平穩性和使用壽命。因此說大齒輪的加工是該設備制造技術的重點、難點及核心。如何采用優化的工藝方法，在滿足設計要求的前提下，通過制定可行的工藝保障方案，對齒輪加工的各個環節進行質量監控，確保齒輪加工的高質高效，是磨機正常運行的前提。球磨機是工業生產中廣泛使用的高細磨機械之一，其種類有很多，根據排礦方式不同，可分格子型和溢流型兩種。其中溢流型球磨機是現代有色、冶金、礦山、電力等行業占統治地位的粉磨設備，磨機主要由給料部、主軸承部、進料部、筒體部、出料部、傳動部、主電機及潤滑、電控等部分組成，其工作原理是電動機通過傳動部帶動回轉部轉動，裝在簡體內的研磨介質—鋼球在摩擦力和離心力作用下運動到一定高度，然后按一定的線速度拋落，礦石受下落鋼球的撞擊或者借助鋼球與鋼球之間及鋼球與磨機之間的附加壓碎和磨削作用而粉碎，并借助水的沖力將磨碎的合格物料送出筒體外。大齒輪作為該設備傳動部分的關鍵部件之一，通常采用開式齒輪傳動，大齒輪的加工采用銑齒加工方法。

2.溢流型球磨機大齒輪的加工方法

溢流型球磨機是我公司生產的大型球磨系列設備，其中傳動部中的對開大齒輪的參數為：模數m=25，齒數z=260，β=5?15′右旋，材質為合金鑄鋼ZG42CrMo；齒輪外徑輪廓尺寸：齒頂圓直徑6577.4mm，齒面寬830mm。為避免齒輪在熱處理、冷加工等整個加工過程中的變形，確保齒輪齒形加工的各項力學性能指標符合設計要求，結合我公司加工齒輪的實踐經驗，對該齒輪加工采用了新型的冷熱加工工藝方法，確定了齒輪總體加工工藝方案為：“粗鏜→粗車→粗銑齒→熱處理→半精鏜→半精車→精鏜→精車→精銑齒”。

為了減小大模數對開大齒輪在熱處理過程中產生的變形，縮小鑄造毛坯的余量，采取在對開大齒輪的對口處聯鑄一個拉筋的防變形措施，在熱處理后切除此拉筋；拉筋采用與齒輪同材質的鑄鋼件，因為鑄鋼件具有耐高溫、熱變形小的特點，在熱處理過程中可以減小齒輪產生的變形，拉筋與齒輪的腹板組焊。對于大模數對開大齒輪，為了保證精銑齒后齒面各部的硬度均勻，采取粗銑齒后進行熱處理的加工工藝，使大齒輪精銑齒后齒面硬度達到228-269HB的圖紙技術要求，避免了原來不粗開齒熱處理后精銑齒完，齒頂、齒側，硬度差有90-100HB的缺陷，采取適當的技術措施降低了熱處理過程中的變形，減小了后續加工各部加工留量。采取粗銑齒后進行熱處理的加工方法，使大齒輪齒頂、齒側的硬度差在40HB以內，提高了齒形加工的效率，縮短了生產周期（由原來70多天縮短到31天），節約能源，降低成本。為了提高生產效率，保護大型精密滾齒機的精度，粗銑齒工序我們在改造后的鏜床上進行。在刀具設計上，為解決齒輪齒形曲線存在拐點問題，將齒輪銑刀齒形曲線結構改進設計，從而消除了齒形不圓滑過渡形成的拐點，拐點處在熱處理時容易應力集中，產生尖角效應形成裂紋源，出現裂紋和開裂現象，同時也提高了刀具使用壽命和強度；針對刀具齒根圓角過小、刀頭切削強度低、打刀現象嚴重，設計改進了齒根圓角，使圓角從原R=0.38m提高到R=0.39-0.52m，采用本技術加工制造的齒輪銑刀，可降低刀具消耗30%以上，節省刀具設計制造費用20%。提高生產效率30%，滿足了齒輪加工的特殊要求；粗銑齒調質后為防止后續加工時產生較大的切削應力變形，采取半精鏜-半精車-精鏜-精車-精銑齒，充分釋放應力；精銑齒環節，我們在大型精密滾齒機上進行，這時加工余量已經很小，加工效率、精度都能得到保證，能很好的確保齒形，齒距正確，以及達到較高的齒面精度。

3.結束語

采用上述新型銑齒加工方法制造生產的6組球磨機對開大齒輪一直處于良好的工作狀況，運行平穩可靠，各項性能指標均能達到設計要求，經過市場在礦山類產品齒輪運行檢驗，完全可滿足齒輪加工工藝要求。全面提升了冶金設備中對齒輪強度、精度的高標準嚴加工水平，為磨機中大齒輪的加工提供了技術借鑒，縮短了生產周期，提高了生產效率。采用新型銑齒加工方法制造生產球磨機對開大齒輪運行平穩可靠，各項性能指標均能達到設計要求，提升了冶金設備中對齒輪強度、精度的高標準嚴加工

水平。

參考文獻：

[1]梁炳文，機械加工工藝與竅門精選[M].北京：機械工業出版社，1997.

[2]袁哲俊，劉華明.刀具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]王先逵，機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，1995.