[发明专利]超大直径多段式齿圈加工方法

说明书

本发明提出一种超大直径多段式齿圈加工方法，将超大直径齿圈进行分段设计，并对单段齿圈采用数控镗铣床进行加工，在铣齿加工时，在单段齿圈毛坯上开两个销孔，并划两销孔中心的连线，该连线的中垂线过单段齿圈的旋转中心O`；将单段齿圈毛坯装夹到数控镗铣床上后，连线的中垂线过数控镗铣床工作台的旋转中心O，以O点为原点建立机床坐标系，机床坐标系X轴平行于连线，机床坐标系Y轴沿加工刀具主轴；铣床通过旋转工作台分度铣各齿形，第N个齿槽加工时的对刀点坐标(X<sub>N</sub>，Y<sub>N</sub>)以及工作台旋转角度根据公式X<sub>N</sub>＝OA sin(∠O`OA)，Y_N＝OA cos(∠O`OA)确定。本发明具有加工成本低、运输方便、质量易保证、更换方便的优点，也为更大齿圈加工提供了解决方案。

技术领域

本发明涉及齿圈加工技术领域，具体设计一种超大直径多段式齿圈加工方法。

背景技术

揭示宇宙的奥秘是科学家努力的目标，美国、俄罗斯等国家先后开展了对月球、火星、水星等深空目标的探测活动。我国也已实现了探月一期任务，实现了绕月飞行的目标，并开展对火星目标的探测活动。

为完成探月工程和深空探测任务，我国迫切需要研制超大口径(分度圆直径大于25米)全动地面天线，对探测器进行控制并接收探测器传送回来的数据。传统天线的俯仰传动机构是将俯仰减速箱安装在基座上固定不动，通过输出齿轮与一体的大齿圈啮合实现传动，这种机构受制于加工、运输、安装等条件限制，无法满足大口径天线的要求。因此有必要针对超大口径天线要求，研制独立的超大直径齿圈。

某型深空探测66米口径大型轮轨式天线是我国用于深空测控的关键工程，其中俯仰齿圈的分度圆直径为25.408米，模数为32mm。目前世界上各个领域中(如天线、水泥回转窑、自磨机、大型发电设备)中使用的最大齿圈分度圆直径为15米左右，采用的是在滚齿机上进行加工以满足精度要求，但对于分度圆直径大于20米的大齿圈加工，目前没有合适的大型滚齿机能够实现。

自然的，我们可以想到将大齿圈分段进行加工，而且目前也有将齿圈进行分段加工的先例，但为了保证加工精度，其齿形加工时仍须将齿圈毛坯用专用工装或夹具固定到滚齿机上进行，受制于滚齿机的行程和工作台极限，对于分度圆直径大于20米的大齿圈，即使进行了分段，也是无法在现有大型滚齿机进行加工的，因此采用滚齿机是无法进行分度圆直径大于20米的大齿圈加工的。

采用插床改造后可加工大模数、大直径齿圈，但其齿面粗糙度差、齿形精度低的缺点无法克服，显然不能满足要求。而在卧式铣床上利用分度头和尾架顶尖也可加工齿形，但也存在加工效率低、齿形精度差等缺点，加之受到设备加工范围局限，也不能实现加工大直径齿圈的目的。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，实现分度圆直径20米以上的大齿圈高精度加工，本发明在分段思路的基础上，采用高精度数控镗铣床进行加工，针对高精度数控镗铣床，设计了专门的数控加工方法，以高精度的单段加工，具有加工成本低、运输方便、质量易保证、更换方便的优点，能够应用于超大口径天线、大型发电设备等关键机械领域。

本发明的技术方案为：

所述一种超大直径多段式齿圈加工方法，其特征在于：将超大直径齿圈进行分段设计，对单段齿圈采用以下方式进行加工：

在获得合格的单段齿圈毛坯后，采用数控镗铣床为加工设备，按照以下工艺流程进行加工：留余量5mm粗铣齿加工、热处理、余量由5mm－1.5mm的粗铣齿加工、余量由1.5mm－0.2mm的半精铣齿加工、对最后0.2mm余量的精铣齿加工；

对于铣齿加工，采用以下步骤进行：

步骤1：在单段齿圈毛坯上开两个销孔，并划两销孔中心的连线，该连线的中垂线过单段齿圈的旋转中心O`；