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摘 要：文章重点就球磨机对开大齿轮的新型加工工艺进行了研究和分析，提出了大直径、分体结构大齿轮加工问题的解决方案，通过生产实践证明是切实可行的，希望对此大齿轮上典型问题的分析和解决方案的提出能够对行业内大齿轮的制造起到一定的帮助作用。
关键词：球磨机；大齿轮
齿轮是机械零件中重要的基础件，尤其是圆柱渐开线齿轮在常规机械、地面交通、船舶、航空航天机械、兵器及精密机床与仪器等领域应用广泛，每年需求量达数亿件之多。随着科学技术的发展，人们对齿轮精度的要求也日益提高。近年来随着冶金、电力和建材行业规模的日渐壮大，球磨机的生产也日渐向大出力大直径发展。截止目前国内生产最大的自磨机MZS8848，其大齿轮直径已经达到11559mm之大。大齿轮是整个球磨机制造周期最长生产难度最大的部件。大型球磨机大齿轮的直径经常在5-10m之间甚至达到10m以上。此类大齿轮的制造和加工也就成了制造大型球磨机的关键突破点。
1.球磨机作用分析
随着矿山设备产业化进程的加快加大，磨机规格的增大，齿轮的结构设计也趋向大型化、复杂化，其材质由碳钢转向合金钢，各项力学性能指标要求也提高，齿轮内在质量及制造精度极大程度上决定着烧结矿的产量和质量，其制造质量及啮合运行工况，将直接影响到整台设备运行的平稳性和使用寿命。因此说大齿轮的加工是该设备制造技术的重点、难点及核心。如何采用优化的工艺方法，在满足设计要求的前提下，通过制定可行的工艺保障方案，对齿轮加工的各个环节进行质量监控，确保齿轮加工的高质高效，是磨机正常运行的前提。球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一，其种类有很多，根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。其中溢流型球磨机是现代有色、冶金、矿山、电力等行业占统治地位的粉磨设备，磨机主要由给料部、主轴承部、进料部、筒体部、出料部、传动部、主电机及润滑、电控等部分组成，其工作原理是电动机通过传动部带动回转部转动，装在简体内的研磨介质—钢球在摩擦力和离心力作用下运动到一定高度，然后按一定的线速度抛落，矿石受下落钢球的撞击或者借助钢球与钢球之间及钢球与磨机之间的附加压碎和磨削作用而粉碎，并借助水的冲力将磨碎的合格物料送出筒体外。大齿轮作为该设备传动部分的关键部件之一，通常采用开式齿轮传动，大齿轮的加工采用铣齿加工方法。
2.溢流型球磨机大齿轮的加工方法
溢流型球磨机是我公司生产的大型球磨系列设备，其中传动部中的对开大齿轮的参数为：模数m=25，齿数z=260，β=5?15′右旋，材质为合金铸钢ZG42CrMo；齿轮外径轮廓尺寸：齿顶圆直径6577.4mm，齿面宽830mm。为避免齿轮在热处理、冷加工等整个加工过程中的变形，确保齿轮齿形加工的各项力学性能指标符合设计要求，结合我公司加工齿轮的实践经验，对该齿轮加工采用了新型的冷热加工工艺方法，确定了齿轮总体加工工艺方案为：“粗镗→粗车→粗铣齿→热处理→半精镗→半精车→精镗→精车→精铣齿”。
为了减小大模数对开大齿轮在热处理过程中产生的变形，缩小铸造毛坯的余量，采取在对开大齿轮的对口处联铸一个拉筋的防变形措施，在热处理后切除此拉筋；拉筋采用与齿轮同材质的铸钢件，因为铸钢件具有耐高温、热变形小的特点，在热处理过程中可以减小齿轮产生的变形，拉筋与齿轮的腹板组焊。对于大模数对开大齿轮，为了保证精铣齿后齿面各部的硬度均匀，采取粗铣齿后进行热处理的加工工艺，使大齿轮精铣齿后齿面硬度达到228-269HB的图纸技术要求，避免了原来不粗开齿热处理后精铣齿完，齿顶、齿侧，硬度差有90-100HB的缺陷，采取适当的技术措施降低了热处理过程中的变形，减小了后续加工各部加工留量。采取粗铣齿后进行热处理的加工方法，使大齿轮齿顶、齿侧的硬度差在40HB以内，提高了齿形加工的效率，缩短了生产周期（由原来70多天缩短到31天），节约能源，降低成本。为了提高生产效率，保护大型精密滚齿机的精度，粗铣齿工序我们在改造后的镗床上进行。在刀具设计上，为解决齿轮齿形曲线存在拐点问题，将齿轮铣刀齿形曲线结构改进设计，从而消除了齿形不圆滑过渡形成的拐点，拐点处在热处理时容易应力集中，产生尖角效应形成裂纹源，出现裂纹和开裂现象，同时也提高了刀具使用寿命和强度；针对刀具齿根圆角过小、刀头切削强度低、打刀现象严重，设计改进了齿根圆角，使圆角从原R=0.38m提高到R=0.39-0.52m，采用本技术加工制造的齿轮铣刀，可降低刀具消耗30%以上，节省刀具设计制造费用20%。提高生产效率30%，满足了齿轮加工的特殊要求；粗铣齿调质后为防止后续加工时产生较大的切削应力变形，采取半精镗-半精车-精镗-精车-精铣齿，充分释放应力；精铣齿环节，我们在大型精密滚齿机上进行，这时加工余量已经很小，加工效率、精度都能得到保证，能很好的确保齿形，齿距正确，以及达到较高的齿面精度。
3.结束语
采用上述新型铣齿加工方法制造生产的6组球磨机对开大齿轮一直处于良好的工作状况，运行平稳可靠，各项性能指标均能达到设计要求，经过市场在矿山类产品齿轮运行检验，完全可满足齿轮加工工艺要求。全面提升了冶金设备中对齿轮强度、精度的高标准严加工水平，为磨机中大齿轮的加工提供了技术借鉴，缩短了生产周期，提高了生产效率。采用新型铣齿加工方法制造生产球磨机对开大齿轮运行平稳可靠，各项性能指标均能达到设计要求，提升了冶金设备中对齿轮强度、精度的高标准严加工
水平。
参考文献：
[1]梁炳文，机械加工工艺与窍门精选[M].北京：机械工业出版社，1997.
[2]袁哲俊，刘华明.刀具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.
[3]王先逵，机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1995.
关键词：球磨机；大齿轮
齿轮是机械零件中重要的基础件，尤其是圆柱渐开线齿轮在常规机械、地面交通、船舶、航空航天机械、兵器及精密机床与仪器等领域应用广泛，每年需求量达数亿件之多。随着科学技术的发展，人们对齿轮精度的要求也日益提高。近年来随着冶金、电力和建材行业规模的日渐壮大，球磨机的生产也日渐向大出力大直径发展。截止目前国内生产最大的自磨机MZS8848，其大齿轮直径已经达到11559mm之大。大齿轮是整个球磨机制造周期最长生产难度最大的部件。大型球磨机大齿轮的直径经常在5-10m之间甚至达到10m以上。此类大齿轮的制造和加工也就成了制造大型球磨机的关键突破点。
1.球磨机作用分析
随着矿山设备产业化进程的加快加大，磨机规格的增大，齿轮的结构设计也趋向大型化、复杂化，其材质由碳钢转向合金钢，各项力学性能指标要求也提高，齿轮内在质量及制造精度极大程度上决定着烧结矿的产量和质量，其制造质量及啮合运行工况，将直接影响到整台设备运行的平稳性和使用寿命。因此说大齿轮的加工是该设备制造技术的重点、难点及核心。如何采用优化的工艺方法，在满足设计要求的前提下，通过制定可行的工艺保障方案，对齿轮加工的各个环节进行质量监控，确保齿轮加工的高质高效，是磨机正常运行的前提。球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一，其种类有很多，根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。其中溢流型球磨机是现代有色、冶金、矿山、电力等行业占统治地位的粉磨设备，磨机主要由给料部、主轴承部、进料部、筒体部、出料部、传动部、主电机及润滑、电控等部分组成，其工作原理是电动机通过传动部带动回转部转动，装在简体内的研磨介质—钢球在摩擦力和离心力作用下运动到一定高度，然后按一定的线速度抛落，矿石受下落钢球的撞击或者借助钢球与钢球之间及钢球与磨机之间的附加压碎和磨削作用而粉碎，并借助水的冲力将磨碎的合格物料送出筒体外。大齿轮作为该设备传动部分的关键部件之一，通常采用开式齿轮传动，大齿轮的加工采用铣齿加工方法。
2.溢流型球磨机大齿轮的加工方法
溢流型球磨机是我公司生产的大型球磨系列设备，其中传动部中的对开大齿轮的参数为：模数m=25，齿数z=260，β=5?15′右旋，材质为合金铸钢ZG42CrMo；齿轮外径轮廓尺寸：齿顶圆直径6577.4mm，齿面宽830mm。为避免齿轮在热处理、冷加工等整个加工过程中的变形，确保齿轮齿形加工的各项力学性能指标符合设计要求，结合我公司加工齿轮的实践经验，对该齿轮加工采用了新型的冷热加工工艺方法，确定了齿轮总体加工工艺方案为：“粗镗→粗车→粗铣齿→热处理→半精镗→半精车→精镗→精车→精铣齿”。
为了减小大模数对开大齿轮在热处理过程中产生的变形，缩小铸造毛坯的余量，采取在对开大齿轮的对口处联铸一个拉筋的防变形措施，在热处理后切除此拉筋；拉筋采用与齿轮同材质的铸钢件，因为铸钢件具有耐高温、热变形小的特点，在热处理过程中可以减小齿轮产生的变形，拉筋与齿轮的腹板组焊。对于大模数对开大齿轮，为了保证精铣齿后齿面各部的硬度均匀，采取粗铣齿后进行热处理的加工工艺，使大齿轮精铣齿后齿面硬度达到228-269HB的图纸技术要求，避免了原来不粗开齿热处理后精铣齿完，齿顶、齿侧，硬度差有90-100HB的缺陷，采取适当的技术措施降低了热处理过程中的变形，减小了后续加工各部加工留量。采取粗铣齿后进行热处理的加工方法，使大齿轮齿顶、齿侧的硬度差在40HB以内，提高了齿形加工的效率，缩短了生产周期（由原来70多天缩短到31天），节约能源，降低成本。为了提高生产效率，保护大型精密滚齿机的精度，粗铣齿工序我们在改造后的镗床上进行。在刀具设计上，为解决齿轮齿形曲线存在拐点问题，将齿轮铣刀齿形曲线结构改进设计，从而消除了齿形不圆滑过渡形成的拐点，拐点处在热处理时容易应力集中，产生尖角效应形成裂纹源，出现裂纹和开裂现象，同时也提高了刀具使用寿命和强度；针对刀具齿根圆角过小、刀头切削强度低、打刀现象严重，设计改进了齿根圆角，使圆角从原R=0.38m提高到R=0.39-0.52m，采用本技术加工制造的齿轮铣刀，可降低刀具消耗30%以上，节省刀具设计制造费用20%。提高生产效率30%，满足了齿轮加工的特殊要求；粗铣齿调质后为防止后续加工时产生较大的切削应力变形，采取半精镗-半精车-精镗-精车-精铣齿，充分释放应力；精铣齿环节，我们在大型精密滚齿机上进行，这时加工余量已经很小，加工效率、精度都能得到保证，能很好的确保齿形，齿距正确，以及达到较高的齿面精度。
3.结束语
采用上述新型铣齿加工方法制造生产的6组球磨机对开大齿轮一直处于良好的工作状况，运行平稳可靠，各项性能指标均能达到设计要求，经过市场在矿山类产品齿轮运行检验，完全可满足齿轮加工工艺要求。全面提升了冶金设备中对齿轮强度、精度的高标准严加工水平，为磨机中大齿轮的加工提供了技术借鉴，缩短了生产周期，提高了生产效率。采用新型铣齿加工方法制造生产球磨机对开大齿轮运行平稳可靠，各项性能指标均能达到设计要求，提升了冶金设备中对齿轮强度、精度的高标准严加工
水平。
参考文献：
[1]梁炳文，机械加工工艺与窍门精选[M].北京：机械工业出版社，1997.
[2]袁哲俊，刘华明.刀具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.
[3]王先逵，机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1995.