双电动机驱动的磨机是当前国内投产的特大型球磨机设备之一，该磨机配套的四瓣组合结构大齿圈的直径、加工精度和热处理硬度等技术要求都十分高。下面红星机器厂家根据四瓣结构组合大齿圈制造工艺为四瓣结构组合大齿圈研制了一种实用的加工方法。

1、四瓣组合大齿圈结构与性能参数

四瓣组合大齿圈是由4组联接件将4块扇形齿轮把合组成整圆结构，大齿圈常采用双腹板结构，以提高大齿圈整体刚性。

四瓣大齿圈材质为ZG40CrNi2Mo，调质硬度要求310-350HBS，模数mn=36mm，压力角αn=25°，螺旋角β=7.25°，齿顶圆直径da=13281.536mm，齿宽b=1100mm，净重110t，齿轮精度Q10-AGMA390.03，尺寸精度IT7级，齿面粗糙度Ra3.2μm。

2、四瓣组合大齿圈加工难点

（1）铸造、热处理残余应力及机械加工应力变形的消除；

（2）齿圈对口结合面联接板壁厚一致性的控制；

（3）四瓣对口结合面联接精度的控制；

（4）大齿圈齿轮精度的控制。

3、四瓣组合大齿圈工艺技术解决方案

（1）齿圈变形控制

四瓣大齿圈的形状为双腹板宽齿辐结构，在毛坯铸造及热处理过程中，毛坯各部冷热收缩不均匀，使铸件内部金相组织转变时的体积变化、毛坯的内应力较大。为消除应力，在大齿圈加工过程中，采用二次加工技术，在粗铣齿后将四瓣齿轮结合面拆开并增加振动时效、人工时效处理工艺，使粗/精加工交替进行，充分消除铸造、热处理残余应力及机械加工应力；在工件装卡方式上采取多支点支撑以增强大齿圈刚性；精加工过程中采用多工步加工、选择小走刀量及高速切削的加工方式，较大限度地减少大齿圈变形。

（2）齿圈壁厚一致性的控制

为了保证四瓣大齿圈剖分截面的等强度，控制毛坯其一次划线基准是关键。首先要以四瓣大齿圈不加工辐板为基准，同时采用2个划线盘确保四瓣齿圈水平中心线对正后，再按不加工内圆确定齿圈中心位置，以此基准划结合面90°中心线及45°对称中心线，同时兼顾肋板分布对称均匀性划出内外圆线；热处理后对口结合面会出现上翘、下垂现象，此时先将四瓣齿圈把合起来，再试划线，针对齿面余量，保证各弦长等长、圆弧等距，调整工件半径等径后再拆成四瓣分别划线。严格控制四瓣大齿圈每1瓣齿圈的2个90°结合面夹角累计误差，使四瓣大齿圈等弧长且结合面余量均匀壁厚一致。

（3）齿圈结合面联接精度的控制

①四瓣大齿圈在磨机运行中承受较大的交变载荷的作用力，尤其是1/4联接结合面处。因此应选择合适刀具及切削用量加工结合面，控制四瓣大齿圈结合面平面度和粗糙度。采用硬质合金端铣刀，转速为500r/min，进给量为400mm/min，切削深度为0.2～0.3mm。用塞尺检查四瓣齿圈拼合间隙，0.04mm塞尺塞入结合面深度不超过25mm，为后续结合面精制螺栓孔的加工及安装创造条件。

②四瓣大齿圈结合面跨距达到13m，按照中心平面为基准原则，在数控镗铣床上进行联接孔加工，严格控制各孔坐标值及孔径公差。

在四瓣齿圈每一处结合面均由12组联接件进行联接，其中有4组为配合精度为H7/h6的精制螺栓定位，采用专用锁紧螺母装置，其锁紧力矩比传统的液压扳手预紧力更加准确、省力。

专用锁紧螺母装置如图3所示。利用多个顶推螺栓的推力与主螺栓帽的反作用力在结合面上产生同等大的夹紧力的原理，将对口结合面把合紧密，而小直径高压强顶螺栓摩擦力矩小，可用较小的拧紧力矩预紧。多个螺栓联合作用可产生巨大的夹紧力，因此使用手动扭矩扳手即可完成顶推螺栓的锁紧，并可实现精确的预紧力控制，有效防止螺母出现松动现象。

在四瓣大齿圈粗/精加工拆开过程中，严格按照专用锁紧螺母装置的安装、拆卸及预紧力矩的使用规范进行拆装，保证各结合面承载力均匀一致。

（4）四瓣大齿圈精加工及齿面粗糙度控制

①精车工序

大齿圈装卡方式采用卡爪反撑大齿圈，不加工内圆，同时利用基准端面上预先车成的内补贴块端面处支垫等高垫铁，在一次装卡车成所有加工面，精车完毕后不再拆分，直接转入精滚齿工序。既保证了加工基准一致性，同时也避免了工件反复调装及翻转造成的齿圈变形。

②滚齿工序

首先选用匹配的工作台保证大齿圈稳固支撑，并利用工作台T形槽布局在大齿圈内补贴端面、基准端面及内法兰大端面辅助增加等高垫铁支点，保证等高支垫平稳找正状态后装卡，支点数量沿圆周长不少于2个/m。铣齿过程中，时刻监控工作台及大齿圈端面跳动情况，随时掌控滚切过程红星齿圈产生翘曲变形。

由于大齿圈热处理硬度上限达到350HBS，选择硬质合金盘形铣刀进行粗铣齿，去除齿面大部分余量，保证铣刀中心与结合面所在齿槽中心平面重合。四瓣齿圈轮齿粗加工后进行拆分，进行充分的时效处理；半精铣齿时仍采用硬质合金盘形铣刀铣削并留出精滚齿余量，严格找正滚刀刀杆、刀台及端面跳动均满足标准要求，最终采用硬质合金滚刀精滚成齿形。选取合适的切削用量：切削转速为50～60r/min，走刀量范围为70～400mm/min；铣削过程中按照齿面粗糙度检查结果，及时调整精滚齿切削用量，控制精加工走刀量，直至加工到图纸尺寸。精加工后实测齿面粗糙度在Ra3.2～Ra1.6μm之间，精度达到IT7级。

在加工过程中，大齿圈每拆把一次，都要在每瓣大齿圈联接板端面做好成组及对应标记，并在粗铣齿后在齿顶位置打印齿号标记，确保四瓣齿圈准确复位。

后面，红星总结，矿用磨机四瓣大齿圈的制造质量对磨机传动装置的运转平稳性具有重要影响。通过对矿用磨机四瓣大齿圈工艺研究，有效控制了四瓣大齿圈的变形、结合面联接板壁厚一致性、联接精度和齿轮精度，提高了大齿圈的传动精度，满足了图纸设计要求，目前此工艺技术已在其他四瓣大齿圈制造中广泛推广，应用成效显著。