APP下载

优化工艺提高大型矿用磨机齿轮加工效率

2013-08-23中信重工机械股份有限公司河南洛阳471039赵继红

金属加工(冷加工) 2013年14期
关键词:滚齿机梳齿齿圈

中信重工机械股份有限公司 (河南洛阳 471039) 赵继红

矿用磨机大型化是国内外采矿机械发展的趋势。大齿轮是矿用磨机中的关键传动件,其加工精度直接影响着磨机的运转稳定性。近年来,我厂为国内外大型矿用磨机配套生产的大齿轮日趋增多,所生产的大齿轮,直径多在8m以上,齿长超过900mm,中硬齿面(>320HBW),齿面表面粗糙度值Ra=3.2μm,精度等级7级。

1.大齿轮加工现状及存在的问题

(1)大齿轮现有生产流程。铸造→划→粗铣结合面→粗车→UT→热处理→半精铣结合面,钻结合面孔,把合→半精车→UT→粗滚→划→精铣结合面→钳工把合→精车→半精滚(φ16m滚齿机)→梳齿(φ12m梳齿机)→MT→机床对滚(大小齿轮在机床上对滚)→划→钻腹板孔及齿轮罩孔。

(2)精梳齿工艺要求。半精滚:φ16m滚齿机齿厚留量1.8!2.0mm;梳齿:齿轮端跳、径跳找正到0.15mm之内,梳成。

(3)存在问题。φ12m瑞士马格梳齿机(见图1)是目前世界上最大的精梳齿机床,具有加工精度高、齿面表面粗糙度好,是我公司精加工大齿轮使用的主力机床。

图1 瑞士马格φ12m 梳齿机

但由于梳齿机纯机械的“切入/展成法”加工原理和梳齿刀形状等因素的限制,使得大齿轮加工周期长,达20余天,从而成为影响大齿轮批量加工的“瓶颈”。M30梳齿刀如图2所示。

针对生产现状,笔者在公司现有加工设备的基础上,通过深入挖掘各现有设备的加工能力,优化现有加工工艺,以期提高大齿轮的加工效率。

图2 M30梳齿刀(材质:H390)

2.改进方案

(1)改进原则。在现有工艺路线的基础上,运用“多滚少梳”的加工原则,即分别发挥φ16m滚齿机“切削效率高”和φ12m梳齿机“加工精度高”的能力优势,即通过提高φ16m滚齿机的加工量,减少大齿轮梳齿前的余量,进而减少后续梳齿机的精加工余量,从而提高大齿轮的加工效率,减少加工周期。

(2)方案的设计和实施。针对公司订购的一批数量为20台份的M30齿圈,运用“多滚少梳”的加工原则,进行工艺优化。

M30齿圈各技术参数如下。直径:8130mm;模数:30;压力角:25°;齿数:276;齿长:900mm;螺旋角:7.5°,右旋;重量:48t;齿面硬度:320~350HBW;齿表面粗糙度值:Ra=3.2μm;精度等级:7级。

(3)加工参数设计如表1 所示。

表1

3.方案设计、实施与分析

(1)设计思路:按“逐次减小梳齿前留量,直到试验出用最小的留量,并还能保证齿圈的精加工质量”的加工思路,分别设计滚齿机加工后的大齿轮齿厚不同留量,即减少梳齿前留量同时还能保证完成齿圈的精加工,以实现提高梳齿机加工效率,缩短加工周期的工艺目的。

(2)具体方案以及实施效果如表2所示。

表2 M30齿圈加工实施状况

(3)加工效果分析。随着滚齿机齿厚留量的减少,梳齿机的加工效率大大提高。

需注意的是:由于后续试验留量越来越少,需更加谨慎,以免因留量越小而易导致齿圈找正后因无加工余量而报废,第六台份M30齿圈的加工试验也证明了这一点。

第六台份齿圈在φ16 m滚齿机用滚刀加工至齿厚留量为0.3!0.4mm,再转到φ12m梳齿机上梳齿, 用了4天时间梳成,效率提高80%。但该齿圈两侧齿面虽然全部梳到(因为存在两台机床的找正误差,滚刀、梳齿刀的找正误差,两台机床本身的机床误差等),但已经到找正极限。

加工成本比较:如果数控滚齿机使用进口的M30机夹刀片滚刀,也可以进行M30齿圈的精加工。但是因为机夹刀片昂贵,加工成本高出很多。

机夹刀片滚刀本体约160万元左右,一盘刀片有150片,仅刀片费用就约为20万元,加工一个齿圈需要一盘刀片(虽然每个刀片有4个可换面,但因为精加工需要换刀片2次,基本上滚成后这一盘刀片就耗完3个刃),再加上每次滚刀的消耗费,滚齿的加工成本太高。而梳齿刀成本较低,每把刀在4000~5000元之间,并且可以重磨,相对来说,成本降低了很多。并且经过齿轮检测数据的对比,梳齿加工的齿圈比滚齿加工的齿圈精度高;经过大、小齿轮对滚试验后的对比检查,梳齿加工的齿圈接触率不用抛磨均直接达到设计要求。

4.结语

(1)为了确保最终能梳出合格的齿圈,建议齿厚留量在0.5~0.6mm较为合适,此时效率可以提高70%;如留量再小,可能会因累积误差,造成精梳齿余量不够而使得齿圈报废。

(2)如果把7台份作为一组计算,精梳齿相对于精滚齿仅刀具使用费就节省140多万元,同时生产效率提高。采用“多滚少梳”的加工原则优化现有工艺,充分发挥φ16m滚齿机和φ12m梳齿机的加工能力,在确保大型齿轮加工质量的前提下,大大提高了大型齿轮的加工效率。该工艺方法也适用于其他高精度的大齿轮加工。

猜你喜欢

滚齿机梳齿齿圈
一种梳齿平整器的分析方法
干切滚齿机热变形误差模型及其误差补偿技术研究
滚齿机加工长齿轴的改造
数控滚齿机加工误差分析
数控滚齿机加工误差分析
YX3120系列滚齿机修复与再制造方案*
某汽油机飞轮齿圈断裂分析
大型齿圈分段弧形齿条加工与组装技术研究
渐开线齿廓链轮梳齿刀的设计
撕一撕 贴梳齿