伴随着水泥装备技术的进步和发展，水泥装备的大型化是发展趋势，大型回转窑其筒体直径已超过Φ6 000mm，大型磨机的规格已突破Φ10 000mm，其配套的传动大齿轮最大已达到Φ13 000mm。直径大于Φ8 000mm 以上的齿轮，一般称特大型齿轮。由于齿轮毛坯结构尺寸大，重量重，铸造成型困难，一般均设计成剖分式，由两个半圆齿轮组合而成，螺栓连接紧固。

      特大型齿轮特点是尺寸大，重量大，轮齿模数大，齿数多。加工中存在诸多困难，导致很多企业望而生畏，不敢涉足。加工特大型齿轮要解决的三个主要问题。

      （1） 轮齿的尺寸精度和表面质量的保证；

      （2） 齿轮变形的预防和控制；

      （3） 提高加工效率，减少加工时间。

      超大型齿轮是铸造毛坯，尺寸大，热处理不方便或热处理效果不好，其内部存在的铸造应力消除困难，应力不断变化，将导致齿轮变形。在机加工中，由于切削力的作用，使齿轮毛坯内部产生新的应力，原残余应力不断释放，新的应力不断产生和变化，使齿轮毛坯内部存在十分复杂的应力分布。这些应力导致齿轮变形。变形特征是半齿轮对口处向外扩张，组成整个齿轮后，形成椭圆，剖分面对口处出现较大开口。该处齿槽宽尺寸变大，节距变大。齿轮工作时出现周期性震动。

      特大型齿轮由于尺寸大，重量重，加工难度很大，加工中齿轮的变形影响加工质量，机床的震动影响加工质量，刀具的选择影响加工质量，工艺方案的确定影响加工质量。大齿轮的主要质量精度指标包括齿厚误差，齿形误差，周节误差，齿面粗糙度，齿顶圆和齿端面跳动误差等。要保证齿轮的加工质量，需要确定科学合理的加工工艺方案，采用高精度的加工机床，选用合适的加工刀具。

      某矿山机械生产企业，多年生产重型机械设备。2008 年加工一件特大型齿轮，齿轮直径Φ9 039mm，获得成功，并取得很好的加工经验。本文以该齿轮加工为例，谈其加工工艺方案。大齿轮材质为ZG35CrMo，模数M=40mm，齿数Z=224，齿顶圆直径Φ9 039mm，分度圆直径Φ8 960mm，齿宽b=680mm，整体重量52t。热处理硬度HBS225~260。加工精度9 级（GB10095—2001）。

1 划线与加工找正

      齿轮毛坯上机床之前的第一道工序是划线，划线包括毛坯中心十字线，对口结合面线，轮缘线，齿宽中分面线，齿宽端面线，齿轮外圆线等。通过划线可以检查齿轮毛坯各部的加工余量是否合格，检查齿轮各部尺寸的大小，通过划线可以保证齿轮轮缘的厚度和对口结合面法兰的厚度均匀，通过划线确定中分面线，从而划出两端面线，保证两端面与辐板对称。

      机加工第一道工序是加工对口结合面，可以在刨床上加工，也可以在镗床上加工，可以单半齿轮加工，也可以两个半齿轮毛坯叠放在一起加工，加工中按已划出的外圆线和结合面线对齐，按两半齿轮毛坯中分面线找平，按结合面线找正。第二道工序是上立车整圆加工外圆和端面，要以毛坯中心十字线为基准，毛坯中心十字线应与机床工作台中心重合，以外圆线找正。齿轮加工以外圆为基准找正。

2 加工工艺合理安排及特点

2.1 加工中的“三个阶段”

      齿轮在加工中分三个阶段，粗加工，半精加工和精加工。

      粗加工包括粗加工对口结合平面，粗加工对口螺孔，粗加工外圆及端面，粗加工齿形，采用铣齿加工方法。

半精加工包括半精加工对口结合平面，半精加工对口螺孔，半精加工外圆及两端面，半精铣齿形。

      精加工包括精加工对口结合平面，精加工对口螺孔，精加工外圆及两端面，精滚加工齿形，完成。

      三个阶段加工各部位预留余量及加工尺寸见表1。

2.2 加工中的“三次组合”和“三次拆卸”

      为充分释放齿轮毛坯内存在的应力，控制变形，加工中实行“三次组合”和“三次拆卸”的步骤。

      对口粗加工后，将两半齿轮毛坯组成整圆（第一次组合），粗加工外圆及两端面，上滚齿机粗加工齿形，然后拆开（第一次拆开），释放应力。

      对口半精加工后，将两半齿轮毛坯二次组圆，（第二次组合），进行其他部位半精加工，然后拆开释放应力（二次拆开）。

      对口精加工后，将两半齿轮毛坯第三次组圆，（第三次组合），进行其他部位精加工，然后拆开释放应力（第三次拆开）。

2.3 加工中的“三个结合”

2.3.1 热处理和时效处理与机加工相结合

      齿轮毛坯为铸造毛坯。其内部存在铸造应力，在机加工过程中，由于切削力作用，也会在毛坯内部产生应力，这些应力的存在会导致齿轮产生变形，所以必须进行释放应力的处理。

      毛坯铸造后，进行正火处理，消除其内部残余应力，正火温度850℃，保温，取出空冷。粗加工后进行二次正火处理，消除加工应力。

      齿轮在半精加工后，拆开进行自然时效处理，时效时间2 周。齿轮精加工完成后，拆开进行二次自然时效处理，时效时间1~2 周。时效处理后，再次组圆，进行整体检查，包括径向跳动，端面跳动等，对称检查8 个点，检查直径方向变形量，最大变形小于2mm 为合格。

2.3.2 车加工和铣齿加工相结合

      三个阶段加工，每次都包括车外圆和铣齿，车加工和铣齿加工相结合，通过多次车加工和齿形加工，不断释放应力，有利于控制变形。

2.3.3 铣齿加工和滚齿加工相结合

      齿形加工分粗铣齿，半精铣齿和精滚齿加工。齿形粗加工采用铣齿，可以提高加工效率，减小滚刀的磨损和消耗。

      粗铣齿采用模数M=28 的指形铣刀，铣刀为四刃刀，该种铣刀强度高，抗冲击，耐磨损，适于粗加工。铣齿从对口缝开始，对口缝在齿谷中间，按“米”字形对称跳跃式加工。铣刀降刀量为0.07~0.08mm/r，刀具转速80~85r/min。

      半精铣齿采用模数M=36 指形铣刀，铣刀为六刃刀，该种铣刀可以提高加工精度。加工方式与粗铣齿一样。铣刀降刀量为0.07~0.08mm/r，刀具转速80~85r/min。

      精加工齿形采用模数M=40 的滚刀，滚刀为机夹硬质合金滚刀，分两刀加工，第一刀吃刀深度3mm，进给量0.7mm/r，第二刀吃刀深度2mm,进给量0.9mm/r。

3 结语

      该企业在加工特大型齿轮过程中，不断总结经验，制定科学可行的工艺方案，保证了特大型齿轮的尺寸精度和表面粗糙度，控制了齿轮的变形，取得较好的效果。设备的大型化发展，要求制造企业的加工手段和加工工艺方案适应这种变化，本文所述加工方案已证明是可行的，可供同仁参考。