一种大齿圈的分段加工方法技术

一种大齿圈的分段加工方法，其中所述的大齿圈指的是分度圆直径大于6米的齿圈，大齿圈分段的数目超过4个，所述的加工方法包括如下步骤：对齿段需要加工的各面进行粗铣加工，粗铣出各齿形；对齿段的两个端面和内弧面进行精加工到设计尺寸；使用带回转工作台的数控镗铣床对齿段的齿形及外圆和侧结合面进行精加工；步骤三）包括采用特制工装将齿段定位夹紧在回转工作台上的步骤和采用加工刀具对齿段进行铣削的步骤。采用本发明专利技术可在不使用具有测量装置的高精度数控机床的条件下，实现对大齿圈的分段加工方法，加工精度可控，加工成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种大齿圈的分段加工方法
本专利技术涉及齿圈加工
，尤其是涉及一种大齿圈的加工方法。
技术介绍
现有技术中，大齿圈（指的是外径大于6米的齿圈）通常分为两段或者四段进行制造加工，每个齿段（将大齿圈分段后的每一段称为齿段）的尺寸依然很大，造成齿圈铸造毛坯的质量不好控制，常常出现不符合设计要求，需要采用补焊进行修补的情况；另外，现有技术中对铸造毛坯进行齿形加工时，通常是使用大型齿轮加工专用设备采用整圈组合加工的形式，因而造成加工成本高，加工效率低，互换性差。如果把大齿圈分成多段，每个齿段不超过2米（指的是每个分段的分度圆弦长），毛坯会比较容易铸造，也容易提高毛坯的铸造质量；整个齿圈的加工安装和使用过程中，也方便起吊运输和维修更换；分成多段进行制造，采用模块化设计，单段生产，互换性好，也更容易实现快速生产来保障及时可靠的交货期。但是，由于分成多段的大齿圈最终装配后的精度由每个齿段的齿形加工精度所决定，齿段的齿形加工精度主要包括齿段之间结合面的加工精度、齿形的位置及各段外圆直径的一致性，如果每个齿段的精加工使用具有测量装置的高精度数控加工机床，机床具有自动测量及刀具自动补偿功能，齿段加工精度是易于保证的，但是具有测量装置的高精度数控加工机床的购置成本比较高，企业一般都没有。企业通常都有带回转工作台的常规数控镗铣床，但由于使用的数控镗铣床不具有自动测量及刀具自动补偿功能，因此难以保证齿段的加工精度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种大齿圈的分段加工方法，不仅加工成本低，而且能够保证大齿圈的加工精度。本专利技术为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种大齿圈的分段加工方法，其中所述的大齿圈指的是分度圆直径大于6米的齿圈，大齿圈分段的数目超过4个，所述的加工方法包括如下步骤：一）、对齿段需要加工的各面进行粗铣加工，粗铣出各齿形；二）、对齿段的两个端面和内弧面进行精加工到设计尺寸；三）、使用带回转工作台的数控镗铣床对齿段的齿形及外圆和侧结合面进行精加工；其特征在于：步骤三）包括采用特制工装将齿段定位夹紧在回转工作台上的步骤，其中所述的特制工装包括一块长方形的底板，在底板上靠近长度方向两端的部位分别固定设有一个垫块，在两个垫块上分别设有一个定位销，两个定位销位于底板宽度方向的同侧；垫块的中部设有螺钉安装孔，在垫块上与定位销所在一端相反的另一端分别设有供铣齿刀通过的工艺槽；在底板长度方向的两端还分别设有一个L形的台阶，L形的长边与底板的宽度方向相平行，L形的短边在底板宽度方向上的位置与定位销所处的一侧相一致，在台阶上可拆卸固定设有定位板，所述定位板的上端面不超过垫块的上端面；两块定位板对称设置，且定位板朝向底板长度方向外部的一侧设有斜定位面，两个斜定位面之间的夹角X与齿段两个侧结合面之间的设计角度相等；定位板朝向底板长度方向外部的一侧设有用于确定齿形尺寸精度的直定位面Ⅰ，定位板朝向底板宽度方向外部的一侧设有用于确定外圆弧面的尺寸精度的直定位面Ⅱ；经过步骤二对齿段的两个端面和内圆弧面进行精加工到设计尺寸后，使齿段的一个端面与垫块相接触将齿段放置在垫块上，同时使齿段的内圆弧面靠紧两个定位销，并使齿段的弧形中心面与两个斜定位面夹角的平分面相重合，最后采用螺钉通过设在齿段上的通孔与垫块上的螺钉安装孔将齿段固定在垫块上。进一步地，步骤三）中，对齿段的齿形面及外圆弧面和侧结合面的精加工，包括精铣外圆弧面到设计尺寸，可通过定位板在宽度方向侧的直定位面Ⅱ（303），测量监控外圆弧面的尺寸精度，然后旋转工作台，精铣齿段的两个侧结合面，以特制工装中定位板的斜定位面检测侧结合面加工尺寸的精度，使两个侧结合面之间的夹角与两个斜定位面之间的夹角X相等；之后多次旋转工作台，使用成型铣齿刀铣削各齿形面到设计尺寸，其间可通过测量齿顶到直定位面Ⅰ302、直定位面Ⅱ303的距离以及齿厚的测量来监控每齿位置精度，精铣齿形面时采用小切削量多次进刀进行铣削加工，齿形面加工完成后，将成型铣齿刀更换为钻头，钻出侧结合面上各个用于连接的孔，再将钻头更换为镗孔刀具镗削其中的各精制孔到设计尺寸。进一步地，步骤一）所述的粗铣加工包括第一次粗铣和第二次粗铣，在第一次粗铣之前，还具有一个对齿段的铸造毛坯划出外形线及中心线的步骤，本次划线为第一次划线；所述的第一次粗铣具体为：按照划线铣削齿段的两个侧结合面、两个端面、内圆弧面、外圆弧面和齿形面，第一次粗铣后，齿段各加工面均留出较大余量；在第一次粗铣与第二次粗铣之间还包括如下四个步骤：①、对齿段的各加工面进行第一次超声波探伤的步骤；②、对齿段进行热处理的步骤；③、对齿段表面进行喷丸处理的步骤；④、对喷丸处理后的齿段进行再次划线，即第二次划线，本次划线内容包括在齿段表面划出外形线和中心线，划线满足各面余量均匀，且本次划线余量小于第一次划线的余量；经过上述四个步骤后，然后按照划线对齿段进行第二次粗铣；第二次粗铣后，对齿段各加工面进行第二次超声波探伤，然后进行第三次划线，第三次划线中，齿段的两个端面和内圆弧面按照设计尺寸进行划线，即划线余量为零，其余各面划线余量比第二次划线余量更小，但不为零；然后进入下个步骤二）；进一步地，经过步骤三）对齿段进行精加工后，还具有如下步骤：１）、着色检测：对齿面进行着色探伤检测，保证齿段表面加工质量符合设计要求，如有缺陷，采用补焊再加工进行补救；２）、对侧结合面各孔以外的其余孔进行划线；３）、按照步骤２）的划线钻削齿段上的相应孔；４）、去除齿段上各加工位置的毛刺；５）、对齿段的各关键尺寸进行精度检测；６）、组装：将所有齿段放置在一起，相邻两个齿段的结合面对齐，使用螺栓通过侧结合面上的联接孔进行固定连接；７）、检查齿轮分度圆直径及结合面处齿距的尺寸，使其符合设计要求。有益效果：采用本专利技术，在齿段的精加工过程中，由于采用了特制工装，从而在保证装夹牢固的前提下，可保证：①齿段快速定位。首先安装特制工装到工作台后通过找正特制工装的各直定位面，确定特制工装的实际装卡位置与数控镗铣床工作台回转中心的相对位置，从而确定齿段的回转中心与数控镗铣床工作台回转中心的相对位置，装卡齿段后不再进行找正，通过特制工装的定位销与定位板的各定位面，快速、准确定位齿段；②使外圆弧的加工可进行测量监控（将其与定位板宽度方向两个直定位面Ⅱ（303）相对比进行监控）；③在齿段侧结合面的加工过程中可进行测量监控（将其与定位板上的斜定位面（301）相对比进行监控）；④使齿段齿形面的加工过程中其位置可进行测量监控，（将其与定位板的直定位面Ⅰ与直定位面Ⅱ相对比进行监控），最终实现在普通的数控镗铣床上对齿段的精加工，不仅可保证加工精度，而且可提高加工效率，整体上降低加工成本。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步具体详细的说明。附图说明图1为本专利技术所用特制工装的结构示意图。图2为图1的A向视图。图3为图1的B向视图。图4为齿段放置在工装上的状态示意图。图5为图4的C向示意图。图中，1、底板，2、垫块，201、螺钉安装孔，202、工艺槽，3、定位板，301、斜定位面，302、直定位面Ⅰ，303、直定位面Ⅱ，4、定位销，5、齿段，501、内圆弧部分，502、侧结合部，503、外圆弧部，504、中间连接部。具体实施方式一种大齿圈的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大齿圈的分段加工方法，其中所述的大齿圈指的是分度圆直径大于6米的齿圈，大齿圈分段的数目超过4个，所述的加工方法包括如下步骤：一）、对齿段需要加工的各面进行粗铣加工，粗铣出各齿形；二）、对齿段的两个端面和内弧面进行精加工到设计尺寸；三）、使用带回转工作台的数控镗铣床对齿段的齿形及外圆和侧结合面进行精加工；其特征在于：步骤三）包括采用特制工装将齿段定位夹紧在回转工作台上的步骤，其中所述的特制工装包括一块长方形的底板（1），在底板（1）上靠近长度方向两端的部位分别固定设有一个垫块（2），在两个垫块上分别设有一个定位销（4），两个定位销位于底板（1）宽度方向的同侧；垫块（2）的中部设有螺钉安装孔（201），在垫块上与定位销（4）所在一端相反的另一端分别设有供铣齿刀通过的工艺槽（202）；在底板（1）长度方向的两端还分别设有一个L形的台阶，L形的长边与底板（1）的宽度方向相平行，L形的短边在底板（1）宽度方向上的位置与定位销（4）所处的一侧相一致，在台阶上设有可拆卸的固定定位板（3），所述定位板（3）的上端面不超过垫块（2）的上端面；两块定位板（3）对称设置，且定位板朝向底板长度方向外部的一侧设有斜定位面（301），两个斜定位面之间的夹角X与齿段两个侧结合面之间的设计角度相等；定位板朝向底板长度方向外部的一侧设有用于确定齿形尺寸精度的直定位面Ⅰ（302），定位板朝向底板宽度方向外部的一侧设有用于确定外圆弧面的尺寸精度的直定位面Ⅱ（303）；经过步骤二对齿段的两个端面和内圆弧面进行精加工到设计尺寸后，使齿段的一个端面与垫块（2）相接触将齿段放置在垫块（2）上，同时使齿段的内圆弧面靠紧两个定位销（4），并使齿段的弧形中心面与两个斜定位面夹角的平分面相重合，最后采用螺钉通过设在齿段上的通孔与垫块（2）上的螺钉安装孔（201）将齿段（5）固定在垫块（2）上。...

【技术特征摘要】
1.一种大齿圈的分段加工方法，其中所述的大齿圈指的是分度圆直径大于6米的齿圈，大齿圈分段的数目超过4个，所述的加工方法包括如下步骤：一）、对齿段需要加工的各面进行粗铣加工，粗铣出各齿形；二）、对齿段的两个端面和内弧面进行精加工到设计尺寸；三）、使用带回转工作台的数控镗铣床对齿段的齿形及外圆和侧结合面进行精加工；其特征在于：步骤三）包括采用特制工装将齿段定位夹紧在回转工作台上的步骤，其中所述的特制工装包括一块长方形的底板（1），在底板（1）上靠近长度方向两端的部位分别固定设有一个垫块（2），在两个垫块上分别设有一个定位销（4），两个定位销位于底板（1）宽度方向的同侧；垫块（2）的中部设有螺钉安装孔（201），在垫块上与定位销（4）所在一端相反的另一端分别设有供铣齿刀通过的工艺槽（202）；在底板（1）长度方向的两端还分别设有一个L形的台阶，L形的长边与底板（1）的宽度方向相平行，L形的短边在底板（1）宽度方向上的位置与定位销（4）所处的一侧相一致，在台阶上设有可拆卸的固定定位板（3），所述定位板（3）的上端面不超过垫块（2）的上端面；两块定位板（3）对称设置，且定位板朝向底板长度方向外部的一侧设有斜定位面（301），两个斜定位面之间的夹角X与齿段两个侧结合面之间的设计角度相等；定位板朝向底板长度方向外部的一侧设有用于确定齿形尺寸精度的直定位面Ⅰ（302），定位板朝向底板宽度方向外部的一侧设有用于确定外圆弧面的尺寸精度的直定位面Ⅱ（303）；经过步骤二对齿段的两个端面和内圆弧面进行精加工到设计尺寸后，使齿段的一个端面与垫块（2）相接触将齿段放置在垫块（2）上，同时使齿段的内圆弧面靠紧两个定位销（4），并使齿段的弧形中心面与两个斜定位面夹角的平分面相重合，最后采用螺钉通过设在齿段上的通孔与垫块（2）上的螺钉安装孔（201）将齿段（5）固定在垫块（2）上。2.根据权利要求1所述的一种大齿圈的分段加工方法，其特征在于：步骤三）中，对齿段的齿形面及外圆弧面和侧结合面的精加工包括精铣外圆弧面到设计尺寸，其间，通过定位板在宽度方向侧的直定位面Ⅱ（303），测量监控外圆弧面的尺寸精度，然后旋转工作台，精铣齿段的两个侧结合面，以特制工装中定位板的斜定位面检测侧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾利晓，宋联美，刘亚新，穆欣，闫红彦，贾平，张庆丰，常云朋，金文中，方世杰，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41