CN111185639B - 一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于特大型回转支承齿圈铣齿技术领域，一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，步骤一、确定齿圈坯件的基本参数；步骤二、铣齿起点的确定和铣齿加工；步骤三、对称铣齿点B的确定和铣齿加工；步骤四、对称铣齿点C和对称铣齿点D的交叉对称间隔铣齿加工；步骤五、连续对齿圈坯件的铣齿加工。本发明的有益效果：1、提高了对特大型回转支承齿圈铣齿的加工效率，缩短了特大型回转支承整体加工周期；2、减少了齿圈坯件材料的浪费，降低了加工成本；3、提高了对特大型回转支承齿圈铣齿的加工精度，满足了风电特大型回转支承高精度的工艺要求；4、防止了特大型回转支承齿圈的椭圆变形和锥度变形，延长了特大型回转支承的使用寿命。

Description

一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法
技术领域
本发明属于特大型回转支承齿圈铣齿技术领域，具体涉及一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法。
背景技术
大型回转支承又称为转盘轴承或特大型轴承，特大型回转支承是一种能够承受综合载荷的大型轴承，可以同时承受较大的径向载荷、轴向载荷和倾翻力矩。特大型回转支承主要应用于风电轴承、起重运输机械和船舶机械等大型的回转装置上。风力发电机用轴承主要包括：偏航轴承总成、风叶主轴轴承、变速器轴承、发电机轴承等，轴承的结构形式主要有四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承等。由于风力发电机常年在野外工作，工况条件比较恶劣，温度、湿度和轴承载荷变化很大，风速最高可达23m/s，有冲击载荷，因此要求轴承具有良好的密封性能、润滑性能、耐冲击、长寿命以及可靠性。
在特大型回转支承整个加工工艺中，齿圈的齿加工约占整个特大型回转支承加工量的45％，甚至更大的比重。因此提高特大型回转支承齿圈的加工效率，是提高整个特大型回转支承加工效率的重要途径。目前，特大型回转支承齿圈齿的加工普遍采用插齿或滚齿的方法进行加工。插齿加工和滚齿加工属展成法，所谓展成法又称范成法，是利用齿轮刀具与齿坯的啮合运动而切出齿形的方法。插齿加工是在插齿机上进行的，插齿时，插齿刀与被切齿坯的运动相当于一对齿轮啮合运动。插齿刀的形状类似一个齿轮，用高速钢制造，并在轮齿上磨出前角与后角，从而使它具有锋利的刀刃。 插齿时，要求插齿刀作上下往复运动而切削齿坯，同时要求插齿刀和齿坯之间严格保持着一对渐开线齿轮的啮合关系，从而形成渐开线齿形。滚齿加工是在滚齿机上进行的，滚齿加工是根据齿轮条啮合的原理，滚刀的形状与蜗杆相似，垂直于螺旋线方向上开出沟槽形成切削刃和前角、后角，由于滚刀刀齿轮廓线是具有切削能力的刀刃，在强制滚刀与被切齿坯保持啮合运动的过程中，滚刀刀齿的轨迹即可包络成渐开线齿轮的齿形。现有技术中不管是采用插齿加工还是滚齿加工主要存在的技术问题是：1、对特大型回转支承齿圈的加工效率低，增加特大型回转支承的加工周期；2、对特大型回转支承齿圈的加工过程中材料浪费严重，加工成本高；3、对特大型回转支承齿圈的加工精度不够，不能满足风电特大型回转支承高精度的工艺要求；4、对特大型回转支承齿圈的加工过程中，齿圈的椭圆变形和锥度变形严重；发明人基于现有技术中的缺陷研发了一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，能够很好地解决上述现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，其方法科学合理、操作便捷、提高了对特大型回转支承齿圈的加工效率；本发明通过成型法铣齿的方式，利用数控仿形铣齿机的仿形刀对特大型回转支承齿圈坯件，以交叉对称、间隔铣齿加工方法，在齿圈的铣齿加工过程中，仿形刀的铣齿轨迹为自上而下或自下而上间隔交替的方式；通过数控仿形铣齿机精确的加工精度和快速成型的特征，提高了对特大型回转支承齿圈铣齿的加工效率，提高了加工精度，减少了齿圈坯件材料的浪费，降低了加工成本，有效防止了特大型回转支承齿圈的椭圆变形和锥度变形。
本发明所采用的技术方案是：一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，包括以下步骤：
步骤一、确定齿圈坯件的基本参数：根据特大型回转支承齿圈的直径和加工工艺要求，在数控铣齿机的人机交互界面，设定齿圈坯件的加工参数，如模数、齿数、压力角、螺旋角；
步骤二、铣齿起点的确定和铣齿加工：数控铣齿机根据步骤一中设定好齿圈的加工参数后，将齿圈坯件放置在数控铣齿机的旋转支架上，以选择对称铣齿点A为起点，利用数控铣齿机的仿形铣刀选择对称铣齿点A上任意一端，使仿形铣刀保持自上而下的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件旋转180°，同样利用仿形铣刀对对称铣齿点A上另一端铣齿，仿形铣刀保持自上而下的运行轨迹；
步骤三、对称铣齿点B的确定和铣齿加工：根据步骤一中，对齿圈坯件的对称铣齿点A铣齿加工完成后，确定与对称铣齿点A交叉的对称铣齿点B，选择对称铣齿点B的任意一端，利用数控铣齿机的仿形铣刀以自下而上的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件旋转180°，同样利用仿形铣刀对对称铣齿点B上另一端铣齿，仿形铣刀保持自下而上的运行轨迹；
步骤四、对称铣齿点C和对称铣齿点D的交叉对称间隔铣齿加工：步骤三中的对称铣齿点B铣齿加工完成后，对称铣齿点C选择在对称铣齿点A的一侧，并间隔一个齿距离，利用数控铣齿机的仿形铣刀按照步骤二中对称铣齿点A铣齿步骤进行铣齿，仿形铣刀运行轨迹保持与对称铣齿点A铣齿时同样的运行轨迹；对称铣齿点D选择在对称铣齿点B的一侧，并间隔一个齿距离，利用数控铣齿机的仿形铣刀按照步骤三中对称铣齿点B铣齿步骤铣齿，仿形铣刀运行轨迹保持与对称铣齿点B铣齿时同样的运行轨迹；
步骤五、连续对齿圈坯件的铣齿加工：按照步骤一至四中的对齿圈坯件的加工铣齿步骤，连续地完成整个齿圈坯件的铣齿加工。
其中步骤二和步骤三中，铣齿起点的确定可以选择在齿圈坯件上的任意位置，对称铣齿点B的选择需选择与对称铣齿点A一侧交叉的任意位置。
其中步骤一中，根据特大型回转支承齿圈的直径和加工工艺要求，在数控铣齿机的人机交互界面，设定齿圈坯件的加工参数；这样做的主要目的是为了确定齿圈的齿数。
其中步骤二中，数控铣齿机根据步骤一中设定好齿圈的加工参数后，将齿圈坯件放置在数控铣齿机的旋转支架上，以选择对称铣齿点A为起点，利用数控铣齿机的仿形铣刀选择对称铣齿点A上任意一端，使仿形铣刀保持自上而下的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件旋转180°，同样利用仿形铣刀对对称铣齿点A上另一端铣齿，仿形铣刀保持自上而下的运行轨迹；这样做的主要目的是在齿圈坯件上任意选择一个对称的铣齿点，分别对对称的铣齿点，利用仿形铣刀进行铣齿；利用数控铣齿机铣齿精确度高的特点，提高了对齿圈的加工精确度。
其中步骤三中，根据步骤一中，对齿圈坯件的对称铣齿点A铣齿加工完成后，确定与对称铣齿点A交叉的对称铣齿点B，选择对称铣齿点B的任意一端，利用数控铣齿机的仿形铣刀以自下而上的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件旋转180°，同样利用仿形铣刀对对称铣齿点B上另一端铣齿，仿形铣刀保持自下而上的运行轨迹；这样做的主要目的是为了选择与对称铣齿点A交叉的对称铣齿点B，利用对称交叉铣齿工艺降低齿圈坯件的椭圆变形，同时利用对称铣齿点B与对称铣齿点A铣齿时，仿形铣刀相反的运行轨迹，降低了齿圈圆度的锥度变形，提高了对齿圈坯件铣齿的加工精度。
其中步骤一至四中所述步骤的结合，其中对称铣齿点A、对称铣齿点B，对称铣齿点C和对称铣齿点D的交叉对称铣齿，一方面防止了齿圈坯件圆度的椭圆变形，另一方面提高了对齿圈铣齿的加工精度，减少了齿圈坯件材料的浪费，降低了加工成本。
所述对称铣齿点A、对称铣齿点B，对称铣齿点C和对称铣齿点D是申请人为描述方便所定义的概念。对称铣齿点就是在齿圈坯件圆度上对称的两个铣齿点。
所述成型法铣齿是将被加工齿轮齿槽形状相符的成形铣刀在齿坯上加工出齿形的方法，称为成形法。可在卧式铣床上用盘状铣刀或在立式铣床上用指状铣刀进行加工。其中数控铣齿机和方形铣刀是属于现有技术中的范畴，本领域技术人员应当知道的现有技术。
本发明的有益效果：1、提高了对特大型回转支承齿圈铣齿的加工效率，缩短了特大型回转支承整体加工周期；2、减少了齿圈坯件材料的浪费，降低了加工成本；3、提高了对特大型回转支承齿圈铣齿的加工精度，满足了风电特大型回转支承高精度的工艺要求；4、防止了特大型回转支承齿圈的椭圆变形和锥度变形，延长了特大型回转支承的使用寿命。
附图说明
图1为本发明特大型回转支承齿圈铣齿过程示意图；
附图中标记：1、齿圈坯件，2、仿形铣刀，3、对称铣齿点A，4、对称铣齿点B，5、对称铣齿点C，6、对称铣齿点D。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图所示，一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，包括以下步骤：
步骤一、确定齿圈坯件的基本参数：根据特大型回转支承齿圈的直径和加工工艺要求，在数控铣齿机的人机交互界面，设定齿圈坯件1的加工参数，如模数、齿数、压力角、螺旋角；
步骤二、铣齿起点的确定和铣齿加工：数控铣齿机根据步骤一中设定好齿圈的加工参数后，将齿圈坯件1放置在数控铣齿机的旋转支架上，以选择对称铣齿点A3为起点，利用数控铣齿机的仿形铣刀2选择对称铣齿点A3上任意一端，使仿形铣刀2保持自上而下的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件1旋转180°，同样利用仿形铣刀2对对称铣齿点A3上另一端铣齿，仿形铣刀2保持自上而下的运行轨迹；
步骤三、对称铣齿点B的确定和铣齿加工：根据步骤二中，对齿圈坯件1的对称铣齿点A3铣齿加工完成后，确定与对称铣齿点A3交叉的对称铣齿点B4，选择对称铣齿点B4的任意一端，利用数控铣齿机的仿形铣刀2以自下而上的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件1旋转180°，同样利用仿形铣刀2对对称铣齿点B4上另一端铣齿，仿形铣刀2保持自下而上的运行轨迹；
步骤四、对称铣齿点C和对称铣齿点D的交叉对称间隔铣齿加工：步骤三中的对称铣齿点B4铣齿加工完成后，对称铣齿点C5选择在对称铣齿点A3的一侧，并间隔一个齿距离，利用数控铣齿机的仿形铣刀2按照步骤二中对称铣齿点A3铣齿步骤进行铣齿，仿形铣刀2运行轨迹保持与对称铣齿点A3铣齿时同样的运行轨迹；对称铣齿点D选择在对称铣齿点B4的一侧，并间隔一个齿距离，利用数控铣齿机的仿形铣刀2按照步骤三中对称铣齿点B4铣齿步骤铣齿，仿形铣刀2运行轨迹保持与对称铣齿点B4铣齿时同样的运行轨迹；
步骤五、连续对齿圈坯件的铣齿加工：按照步骤一至四中的对齿圈坯件1的加工铣齿步骤，连续地完成整个齿圈坯件1的铣齿加工。
对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、确定齿圈坯件的基本参数：根据特大型回转支承齿圈的直径和加工工艺要求，在数控铣齿机的人机交互界面，设定齿圈坯件的加工参数，如模数、齿数、压力角、螺旋角；步骤二、铣齿起点的确定和铣齿加工：数控铣齿机根据步骤一中设定好齿圈的加工参数后，将齿圈坯件放置在数控铣齿机的旋转支架上，以选择对称铣齿点A为起点，利用数控铣齿机的仿形铣刀选择对称铣齿点A上任意一端，使仿形铣刀保持自上而下的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件旋转180°，同样利用仿形铣刀对对称铣齿点A上另一端铣齿，仿形铣刀保持自上而下的运行轨迹；步骤三、对称铣齿点B的确定和铣齿加工：根据步骤二中，对齿圈坯件的对称铣齿点A铣齿加工完成后，确定与对称铣齿点A交叉的对称铣齿点B，选择对称铣齿点B的任意一端，利用数控铣齿机的仿形铣刀以自下而上的运行轨迹铣齿，等铣齿完成后，利用数控铣齿机的旋转支架使齿圈坯件旋转180°，同样利用仿形铣刀对对称铣齿点B上另一端铣齿，仿形铣刀保持自下而上的运行轨迹；步骤四、对称铣齿点C和对称铣齿点D的交叉对称间隔铣齿加工：步骤三中的对称铣齿点B铣齿加工完成后，对称铣齿点C选择在对称铣齿点A的一侧，并间隔一个齿距离，利用数控铣齿机的仿形铣刀按照步骤二中对称铣齿点A铣齿步骤进行铣齿，仿形铣刀运行轨迹保持与对称铣齿点A铣齿时同样的运行轨迹；对称铣齿点D选择在对称铣齿点B的一侧，并间隔一个齿距离，利用数控铣齿机的仿形铣刀按照步骤三中对称铣齿点B铣齿步骤铣齿，仿形铣刀运行轨迹保持与对称铣齿点B铣齿时同样的运行轨迹；步骤五、连续对齿圈坯件的铣齿加工：按照步骤一至四中的对齿圈坯件的加工铣齿步骤，连续地完成整个齿圈坯件的铣齿加工。
2.根据权利要求1所述的一种特大型回转支承齿圈铣齿的加工方法，其特征在于：铣齿起点的确定可以选择在齿圈坯件上的任意位置，对称铣齿点B的选择需选择与对称铣齿点A一侧交叉的任意位置。
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