CN111283394A - 风电齿轮箱内齿圈的加工工艺及其内齿圈节圆夹具 - Google Patents

风电齿轮箱内齿圈的加工工艺及其内齿圈节圆夹具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，包括如下工艺步骤：对环形毛坯锻件半精车、UT探伤、在毛坯锻件上钻孔攻丝、铣齿、粗磨齿、倒角、去应力、精车、钻销孔、镗销孔、磨齿加工、烧伤检查、磁粉探伤；精车加工前采用节圆夹具定位固定后对环形毛坯锻件精车，在精车加工时，先车削锻件外圆，车外圆后同时对环形毛坯锻件端面及内孔一起车削，车削端面的同时对环形毛坯锻件精磨。本发明将原先三道工序合并成一道工序，少一道精磨工序，提高了工作效率；通过节圆夹具定位后精车直接到位，精车同时精磨，并且不用重复校正重复定位，极大提高工效。

Description

风电齿轮箱内齿圈的加工工艺及其内齿圈节圆夹具
技术领域
本发明涉及一种风电齿轮箱内齿圈的加工工艺及其内齿圈节圆夹具。
背景技术
随着我国风电建设的高速发展，风电设备制造业的投资热情空前高涨，特别是大容量的兆瓦级大型风力发电机组，更是获得了市场的热烈追捧。随着而来的是风机内齿圈越做越大，而内齿圈是风电齿轮箱的核心重要部件，其在加工时要防止内孔变形，还要保证内齿圈内孔齿形的节圆圆度，而在加工时由于装夹夹具以及加工装夹顺序的问题，这两点往往无法保证。现在在加工内齿圈时，工序繁多，加工时间太长，并且批量生产时需要重复定位重复校正，太费时间。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，将原先三道工序合并成一道工序，少一道精磨工序，提高了工作效率；通过节圆夹具定位后精车直接到位，精车同时精磨，并且不用重复校正重复定位，极大提高工效。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，包括如下工艺步骤：对环形毛坯锻件半精车、UT探伤、在毛坯锻件上钻孔攻丝、铣齿、粗磨齿、倒角、去应力、精车、钻销孔、镗销孔、磨齿加工、烧伤检查、磁粉探伤；在精车加工时，先车削锻件外圆，车外圆后同时对环形毛坯锻件端面及内孔一起车削，车削端面的同时对环形毛坯锻件精磨；镗销孔加工前采用节圆夹具定位固定后对环形毛坯锻件镗销孔。车削端面的同时对环形毛坯锻件精磨通过机器上带的砂轮可以同时对环形毛坯锻件精磨，这样的工艺设计，可以将车外圆、车端面以及精磨三道工序合并为一道工序，节省加工工时，提高加工效率。车外圆后同时对环形毛坯锻件端面及内孔一起车削(当然是采用机床自带的组合刀具，为本领域常规技术手段，无须赘述)。
进一步的技术方案是，节圆夹具包括底座，底座中心设有用于与膨胀锥体下端紧配合的孔，膨胀锥体上端为圆台形、下端为圆柱形且上端与下端同心设置，圆台形上端其上底面的直径大于圆柱形下端的直径，内齿圈内孔齿形与膨胀锥体之间设有呈管状或阶梯管状的膨胀套，膨胀套其内表面与膨胀锥体上端外表面紧配合，膨胀套其外表面与内齿圈内孔齿顶端面紧配合，内齿圈内孔相邻齿形之间设有节圆棒。膨胀套的内表面及外表面上设有若干个竖向的泄压槽以便于更好的与膨胀锥体紧配合。通过膨胀锥体及膨胀套的配合，在镗销孔加工时能够防止内齿圈的内孔变形，配合设置的节圆棒能够保证加工时节圆的圆度。
进一步的技术方案是，底座与膨胀锥体通过涨紧螺杆连接，膨胀锥体中心设有用于涨紧螺杆穿过的通孔，底座中心设有由上至下尺寸减小的阶梯孔，阶梯孔其大尺寸孔与膨胀锥体下端紧配合，阶梯孔其小尺寸孔为与涨紧螺杆适配的螺纹孔。
进一步的技术方案为，高度方向上内齿圈与底座之间设有管状定位座，底座呈阶梯圆柱状且其大尺寸端设置在下方用于与机床工作台连接，底座小尺寸端其外径与定位座外径相当，定位座外径小于内齿圈的外径；定位座内表面呈上大下小的阶梯表面，阶梯管状膨胀套其大尺寸端插设在定位座其阶梯表面的下部；定位座通过至少三个螺钉与底座相连。
进一步的技术方案为，底座其小尺寸端上一体设有用于膨胀套内表面限位的圆柱体，圆柱体超出小尺寸端上表面，圆柱体与底座同心设置。
进一步的技术方案为，半精车工序包括：采用四爪卡盘顶住内孔，找正外圆均布4点跳动0.1以内；车外圆，车端面及环形基准标识；调面，以已车端面定位，夹已车外圆，找正外圆跳动小于0.05，车内孔，车端面。
进一步的技术方案为，零件去应力工序中退火温度低于调质回火温度20℃；保温时间不低于3小时，随炉冷至100℃出炉；回火温度为510℃-680℃。安装过程如下：将膨胀套对着底座的圆柱台阶放置好后，将定位座对齐底座边缘放置好，将齿圈(即待加工零件)放置到定位座上，然后在齿内放置节圆棒；在工装外部将胀紧螺杆穿过膨胀锥体后套上平键后通过圆螺母拧紧，然后将已经连接在一起的胀紧螺杆与膨胀锥体沿膨胀套中心插入，胀紧螺杆的下端通过螺纹连接与底座的中心底孔相连。
进一步的技术方案为，膨胀锥体上端边缘一体设有或固定设有若干个连接条，连接条以膨胀锥体上端面中心环形阵列布置且与内齿圈内孔所有齿的齿距空间相适配设置，连接条呈矩形板状且其与膨胀锥体上端面倾斜设置，连接条的倾斜方向为沿远离膨胀锥体中心方向逐渐向上倾斜；连接条其一端连接在膨胀锥体边缘上、另一端固定设置节圆棒；矩形板状连接条其厚度小于5mm。连接条如果与膨胀锥体一体设置，连接条采用与膨胀锥体相同的材质，连接条厚度优选为1～3mm，这样便于在安装膨胀锥体时通过挤压后将节圆棒插入到内齿圈的相邻齿之间的空间内这一过程时能够挣断连接条。连接条如果与膨胀锥体固定设置，可以采用断裂强度不高的材质(一定是远远小于膨胀锥体材质的断裂强度)作为连接条的原材料，这样在安装膨胀锥体时节圆棒能够很容易地挣断连接条而竖直地进入内齿圈内孔齿形的相邻齿之间的空间中(也即齿距空间中)。
进一步的技术方案为，节圆棒包括阶梯圆柱形的上段与圆台形的下段，节圆棒其阶梯圆柱形上段的大尺寸端设置在节圆棒的最上端，连接条固定连接在节圆棒其阶梯圆柱形上段的小尺寸端的外表面，节圆棒其圆台形下段的下底面的直径与节圆棒其阶梯圆柱形上段的小尺寸端的直径相当。
进一步的技术方案为，位于膨胀锥体上端边缘下方的膨胀锥体外表面上固定设置采用弹性橡胶制成的连接件，连接件由环形第一部件与矩形板状第二部件一体而成，第一部件其环内径与节圆棒其阶梯圆柱形上段的小尺寸端的直径相当，第二部件的一端与第一部件相连、另一端固定连接在膨胀锥体外表面上。这样在加工或购买膨胀锥体时已经自带节圆棒，省去了人工一根一根将节圆棒插入到内齿圈内孔齿形中的麻烦、极大节约工时、提高装夹效率，并且由于硬性连接条的倾斜设置、再配合节圆棒下端圆台形的设置，可以在安装膨胀锥体时保证每根节圆棒先从内齿圈内孔齿形齿距空间的齿根进入，然后随着膨胀锥体的进一步下降，节圆棒受内齿圈内孔相邻齿的导向左右，节圆棒倾向于竖直向下，由此挣断连接条，而此时弹性橡胶连接件的存在，则给予挣断连接条后的节圆棒一定的自由度，保证在安装膨胀锥体结束后节圆棒能够很好地处于其应该处于的位置，因此本结构设置节约工时、提高装夹效率，并且保证节圆棒位置的精准。
本发明的优点和有益效果在于：将原先三道工序合并成一道工序，少一道精磨工序，提高了工作效率；通过节圆夹具定位后精车直接到位，精车同时精磨，并且不用重复校正重复定位，极大提高工效。车削端面的同时对环形毛坯锻件精磨通过机器上带的砂轮可以同时对环形毛坯锻件精磨，这样的工艺设计，可以将车外圆、车端面以及精磨三道工序合并为一道工序，节省加工工时，提高加工效率；膨胀套的内表面及外表面上设有若干个竖向的泄压槽以便于更好的与膨胀锥体紧配合。通过膨胀锥体及膨胀套的配合，在镗销孔加工时能够防止内齿圈的内孔变形，配合设置的节圆棒能够保证加工时节圆的圆度。在加工或购买膨胀锥体时已经自带节圆棒，省去了人工一根一根将节圆棒插入到内齿圈内孔齿形中的麻烦、极大节约工时、提高装夹效率，并且由于硬性连接条的倾斜设置、再配合节圆棒下端圆台形的设置，可以在安装膨胀锥体时保证每根节圆棒先从内齿圈内孔齿形齿距空间的齿根进入，然后随着膨胀锥体的进一步下降，节圆棒受内齿圈内孔相邻齿的导向左右，节圆棒倾向于竖直向下，由此挣断连接条，而此时弹性橡胶连接件的存在，则给予挣断连接条后的节圆棒一定的自由度，保证在安装膨胀锥体结束后节圆棒能够很好地处于其应该处于的位置，因此本结构设置节约工时、提高装夹效率，并且保证节圆棒位置的精准。
附图说明
图1是本发明风电齿轮箱内齿圈的加工工艺中镗销孔时采用的内齿圈节圆夹具的示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中底座的示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是膨胀套的纵剖图；
图6是图2中膨胀套的示意图；
图7是图1中膨胀锥体的示意图；
图8是图7的仰视图；
图9是图1中定位座的示意图；
图10是图1中节圆棒的示意图；
图11是本发明中膨胀锥体的示意图；
图12是图11中节圆棒的示意图；
图13是图11中第一部件及第二部件的俯视图。
图中：1、底座；2、膨胀锥体；3、内齿圈；4、膨胀套；5、节圆棒；6、涨紧螺杆；7、定位座；8、螺钉；9、圆柱体；10、平键；11、垫圈；12、圆螺母；13、齿距空间；14、连接条；15、上段；16、下段；17、第一部件；18、第二部件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图13所示(为便于图示，图1至图10未示出连接条)，本发明是一种风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，包括如下工艺步骤：对环形毛坯锻件半精车、UT探伤、在毛坯锻件上钻孔攻丝、铣齿、粗磨齿、倒角、去应力、精车、钻销孔、镗销孔、磨齿加工、烧伤检查、磁粉探伤；在精车加工时，先车削锻件外圆，车外圆后同时对环形毛坯锻件端面及内孔一起车削，车削端面的同时对环形毛坯锻件精磨；镗销孔加工前采用节圆夹具定位固定后对环形毛坯锻件镗销孔；半精车工序包括：采用四爪卡盘顶住内孔，找正外圆均布4点跳动0.1以内；车外圆，车端面及环形基准标识；调面，以已车端面定位，夹已车外圆，找正外圆跳动小于0.05，车内孔，车端面。零件去应力工序中退火温度低于调质回火温度20℃；保温时间不低于3小时，随炉冷至100℃出炉；回火温度为510℃-680℃。节圆夹具包括底座1，底座1中心设有用于与膨胀锥体2下端紧配合的孔，膨胀锥体2上端为圆台形、下端为圆柱形且上端与下端同心设置，圆台形上端其上底面的直径大于圆柱形下端的直径，内齿圈3内孔齿形与膨胀锥体2之间设有呈管状或阶梯管状的膨胀套4，膨胀套4其内表面与膨胀锥体2上端外表面紧配合，膨胀套4其外表面与内齿圈3内孔齿顶端面紧配合，内齿圈3内孔相邻齿形之间设有节圆棒5。底座1与膨胀锥体2通过涨紧螺杆6连接，膨胀锥体2中心设有用于涨紧螺杆6穿过的通孔，底座1中心设有由上至下尺寸减小的阶梯孔，阶梯孔其大尺寸孔与膨胀锥体2下端紧配合，阶梯孔其小尺寸孔为与涨紧螺杆6适配的螺纹孔；定位座7通过至少三个螺钉8与底座1相连。高度方向上内齿圈3与底座1之间设有管状定位座7，底座1呈阶梯圆柱状且其大尺寸端设置在下方用于与机床工作台连接，底座1小尺寸端其外径与定位座7外径相当，定位座7外径小于内齿圈3的外径；定位座7内表面呈上大下小的阶梯表面，阶梯管状膨胀套4其大尺寸端插设在定位座7其阶梯表面的下部。底座1其小尺寸端上一体设有用于膨胀套4内表面限位的圆柱体9，圆柱体9超出小尺寸端上表面，圆柱体9与底座1同心设置(涨紧螺杆上设有平键10，平键处的涨紧螺杆上套设垫圈11，涨紧螺杆上位于垫圈下设有圆螺母12)。膨胀锥体2上端边缘一体设有或固定设有若干个连接条14，连接条14以膨胀锥体2上端面中心环形阵列布置且与内齿圈内孔所有齿的齿距空间13相适配设置，连接条14呈矩形板状且其与膨胀锥体2上端面倾斜设置，连接条14的倾斜方向为沿远离膨胀锥体2中心方向逐渐向上倾斜；连接条14其一端连接在膨胀锥体2边缘上、另一端固定设置节圆棒5；矩形板状连接条14其厚度小于5mm。节圆棒5包括阶梯圆柱形的上段15与圆台形的下段16，节圆棒5其阶梯圆柱形上段15的大尺寸端设置在节圆棒5的最上端，连接条14固定连接在节圆棒5其阶梯圆柱形上段15的小尺寸端的外表面，节圆棒5其圆台形下段16的下底面的直径与节圆棒5其阶梯圆柱形上段15的小尺寸端的直径相当。位于膨胀锥体2上端边缘下方的膨胀锥体2外表面上固定设置采用弹性橡胶制成的连接件，连接件由环形第一部件17与矩形板状第二部件18一体而成，第一部件17其环内径与节圆棒5其阶梯圆柱形上段15的小尺寸端的直径相当，第二部件18的一端与第一部件17相连、另一端固定连接在膨胀锥体2外表面上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：对环形毛坯锻件半精车、UT探伤、在毛坯锻件上钻孔攻丝、铣齿、粗磨齿、倒角、去应力、精车、钻销孔、镗销孔、磨齿加工、烧伤检查、磁粉探伤；在精车加工时，先车削锻件外圆，车外圆后同时对环形毛坯锻件端面及内孔一起车削，车削端面的同时对环形毛坯锻件精磨；镗销孔加工前采用节圆夹具定位固定后对环形毛坯锻件镗销孔。
2.如权利要求1所述风电齿轮箱内齿圈加工工艺中的内齿圈节圆夹具，其特征在于，所述节圆夹具包括底座，底座中心设有用于与膨胀锥体下端紧配合的孔，膨胀锥体上端为圆台形、下端为圆柱形且上端与下端同心设置，圆台形上端其上底面的直径大于圆柱形下端的直径，内齿圈内孔齿形与膨胀锥体之间设有呈管状或阶梯管状的膨胀套，膨胀套其内表面与膨胀锥体上端外表面紧配合，膨胀套其外表面与内齿圈内孔齿顶端面紧配合，内齿圈内孔相邻齿形之间设有节圆棒。
3.根据权利要求2所述的内齿圈节圆夹具，其特征在于，所述底座与膨胀锥体通过涨紧螺杆连接，膨胀锥体中心设有用于涨紧螺杆穿过的通孔，底座中心设有由上至下尺寸减小的阶梯孔，阶梯孔其大尺寸孔与膨胀锥体下端紧配合，阶梯孔其小尺寸孔为与涨紧螺杆适配的螺纹孔；膨胀锥体上端边缘一体设有或固定设有若干个连接条，连接条以膨胀锥体上端面中心环形阵列布置且与内齿圈内孔所有齿的齿距空间相适配设置，连接条呈矩形板状且其与膨胀锥体上端面倾斜设置，连接条的倾斜方向为沿远离膨胀锥体中心方向逐渐向上倾斜；连接条其一端连接在膨胀锥体边缘上、另一端固定设置节圆棒；矩形板状连接条其厚度小于5mm。
4.根据权利要求3所述的内齿圈节圆夹具，其特征在于，所述高度方向上内齿圈与底座之间设有管状定位座，底座呈阶梯圆柱状且其大尺寸端设置在下方用于与机床工作台连接，底座小尺寸端其外径与定位座外径相当，定位座外径小于内齿圈的外径；定位座内表面呈上大下小的阶梯表面，阶梯管状膨胀套其大尺寸端插设在定位座其阶梯表面的下部；定位座通过至少三个螺钉与底座相连。
5.根据权利要求4所述的内齿圈节圆夹具，其特征在于，所述底座其小尺寸端上一体设有用于膨胀套内表面限位的圆柱体，圆柱体超出小尺寸端上表面，圆柱体与底座同心设置。
6.根据权利要求3所述的风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，其特征在于，所述节圆棒包括阶梯圆柱形的上段与圆台形的下段，节圆棒其阶梯圆柱形上段的大尺寸端设置在节圆棒的最上端，连接条固定连接在节圆棒其阶梯圆柱形上段的小尺寸端的外表面，节圆棒其圆台形下段的下底面的直径与节圆棒其阶梯圆柱形上段的小尺寸端的直径相当。
7.根据权利要求6所述的风电齿轮箱内齿圈的加工工艺，其特征在于，位于膨胀锥体上端边缘下方的膨胀锥体外表面上固定设置采用弹性橡胶制成的连接件，连接件由环形第一部件与矩形板状第二部件一体而成，第一部件其环内径与节圆棒其阶梯圆柱形上段的小尺寸端的直径相当，第二部件的一端与第一部件相连、另一端固定连接在膨胀锥体外表面上。
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Denomination of invention: The machining process of the gear ring in the wind power gearbox and its internal gear ring pitch circle fixture

Effective date of registration: 20231127

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Pledgee: Zhejiang Commercial Bank Co.,Ltd. Jiangyin Branch

Pledgor: JIANGYIN KAIHUA MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd.

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