忘忧草无法打开

齒圈加工制造技術及運用，超大型精密齒圈具有外徑大、輪緣薄、易變形、回轉精度高等特點。並且由于外徑大，不易運輸，齒圈通常采用兩半組合結構，這就要求大齒圈在制造過程中充分考慮去應力，防裝夾、翻轉變形，保持高精度等措施。樣機產品主要參數。

主要研究內容及成果

針對大型數控裝備用超大精密齒圈易變形、難加工問題，合理制定工藝流程，主要研究超大精密齒圈熱處理及切割工藝技術、工件翻轉防變形工藝技術、端面基準精度工藝保證技術、銑加磨齒形加工工藝技術、銑削表面完整性工藝研究、磨齒加工、安裝基準同步工藝技術等工藝制造技術，實現了大幅度提高超大精密齒圈制造精度的目標。 

1、齒圈鍛件毛坯制作及切割技術研究

齒圈材料通常采用中碳鋼42CrMoA，鍛造後調質處理，然後切割，采用的工藝路線（見圖2）︰

為減少切割帶來的變形，調質前需先進行正火處理。半環剖切前後還需進行去應力退火處理，這樣切割後半環直徑變形量由工藝優化前的19mm降至2.5mm。

超大型精密齒圈正火及調質均采用9m天然氣台車爐，零件處于爐體中心，與天然氣加熱管距離基本均等，保證零件加熱及冷卻中熱量傳遞均勻，減小熱應力變形。正火工藝采用階段式升溫加熱+開爐分散吊開冷卻方式，調質工藝采用階段式升溫+專用托盤PAG淬火液中串動方式。通過此類工藝，保證了齒圈組織和硬度達到的要求。

2、工件翻轉防變形工藝技術方案研究

翻面二工序之前，後工序用來定位的平面已精加工完畢，為了防止定位面因翻轉工件變形而導致精度損失，我們設計了專用翻身工裝來盡量減小此類變形。工裝設計主要由上下支撐板、芯軸、支點塊、吊耳、木塊及夾緊類標準件組成。工裝的使用方法是將翻身工裝將齒圈夾緊後，行車吊鉤與上下支撐板吊耳相連 ，並通過支點塊平穩地將工裝從0°位置翻轉至180°位置，實現起吊及翻身操作，然後松開夾緊件，將下支撐板通過芯軸旋轉打開，最後將大齒圈與翻身工裝分離。

整個工件翻轉過程中，起吊力未直接作用在大齒圈上，且翻轉支點平緩過渡，所以整個過程平穩、簡單，安全可靠，能有效地減小齒圈在翻轉過程時產生的變形，保持了齒圈已精加工面精度。 

3、超大精密齒圈端面基準精度工藝保證技術

由于大齒圈是薄壁結構，剛性差，故加工時易變形。除了工件本身的結構因素，還有下列因素對變形都有較大的影響︰

1）毛坯本身的不平整誤差,加工後將遺傳在零件上。

2）因夾緊力與裝夾方式選擇不當,會引起額外應力變形。

3）機床、工裝的剛度本身帶來的變形。

針對上述產生變形因素的總結及分析，並通過對加工誤差溯源及精度控制的研究，我們運用工藝的合理優化及設計專用工裝等方法，以達到保證產品精度目的。

工藝合理優化方面︰將把合後齒圈的翻面次數下降為1次，有效地避免了多次翻面而產生的累積變形；通過滾齒、磨齒加工基準的統一，避免了基準轉移時產生的誤差。

專用工裝的設計運用︰工裝的設計為四半拼接式專用胎具，通過銷定位、螺栓把緊成一體。材料為QT400，重量達24噸，16等分寬加強筋的設計增加胎具的剛性。工件定位端面與胎具上端面自然狀態下貼合，並用48個M24螺栓均布的壓緊固定，保證工件與胎具緊固成一體。在整個的精加工（鑽鉸、精車、滾齒、磨齒）及轉運過程中，胎具與工件不分開，加工基準保持統一。

通過加工工藝的優化及專用工裝的設計運用，最大限度地減小了大齒圈精加工時基準面因轉移而產生的精度誤差，最大限度保留了齒圈各道工序的加工精度。

4、大型齒圈銑削表面完整性工藝研究

通過正交試驗法對盤形銑刀銑齒加工進行研究，利用極差分析研究銑齒參數對銑削力矩的影響規律。並利用極差分析和方差分析研究了銑齒參數對齒面質量的影響。該試驗是一個3因素3水平並以齒面粗糙度、加工硬化及殘余應力為指標的試驗，揭示了銑齒參數對各指標的影響規律，並確定了最優銑齒參數條件。

本試驗主要研究銑齒加工參數對銑削力矩和表面質量的影響，因而采用正交試驗設計方案，該方法能夠以較少的試驗次數獲取目標信息。確定試驗因素為︰盤銑刀銑削轉速（r/min）、軸向進給（mm/min）、徑向切深（mm）。切削用量的選擇範圍參考該機床實際加工生產所采用的切削用量。本試驗選擇L9（34）正交試驗方案。具體試驗因子水平和正交試驗方案。

正交試驗的結果，其顯示了主軸電流強度、齒面粗糙度、表面硬度以及殘余應力的測試數據。通過對測試結果和銑齒參數的極差分析，能夠得到銑齒參數對切削力矩T、齒面粗糙度Ra、表面顯微硬度H和表面殘余應力σ的影響規律。

在試驗範圍選擇的參數內，得出銑削力矩和齒面質量關于銑齒參數的規律，並確定了最佳的銑齒參數組合︰n=100r/min，f=200mm/min，ap=25mm。在實際生產中，可以參照以上述結論，並結合加工的實際條件選擇銑齒參數。

5、超大精密齒圈磨齒加工、安裝基準同步工藝技術

針對超大型精密齒圈結構及使用特點，公司訂制了附帶磨外圓的ZP80磨齒機。在磨齒工序中先按工藝要求找正基準端面及內孔找正帶跳動，按工藝要求磨齒；然後利用ZP80磨齒機定制的附加磨外圓程序，在齒頂外圓上磨一找正帶。

此技術保證了齒頂圓找正帶外圓尺寸的一致性,為分度圓弦齒厚的檢驗提供了測量基準；同時通過磨齒精度與外圓找正帶（安裝基準）精度同步，可以提高裝配精度和效率，避免了安裝時由于間接找正節圓引起的齒輪精度損失，有效地保證了大齒圈的安裝精度。

6、超大精密齒圈銑加磨齒形加工工藝技術的研究

銑加磨就是通過銑削加磨削組合工藝代替傳統的粗精滾齒工藝，通過對超大精密齒圈銑加磨齒形加工工藝技術的研究與推廣，不僅能提高了齒圈的精度、更能縮短了加工周期，節約了加工成本。

國內外同類產品及技術指標對比

項目產品和國內外產品的對比所示︰從工藝上，磨齒工藝的質量明顯優于滾齒工藝，產品在齒輪精度和齒面粗糙度等指標上全面優于國內外同類產品；已經達到國際領先水平；產品的硬度達到國外同等水平，優于國內廠商；從成本上看，優于技術成熟，效率提高，產品價格要明顯低于國外，有很大的市場競爭力。