论文导读：限动齿条作为产品功能和工艺要求上不可替代的关键部件。此类部件国内尚无厂家制造成功。新工艺，三辊连轧机组限动齿条制造研究。
关键词：限动齿条，新工艺，制造

　　1. 前言
　　Φ180 FQM三辊连轧机组成套设备是我国首条自主知识产权的隧道式连轧管机组，限动齿条作为产品功能和工艺要求上不可替代的关键部件，是连轧管机的重中之重。
　　该部件外形庞大，精度要求高，此类部件国内尚无厂家制造成功，一直依赖进口，在我国属首次设计制造，产品的加工难度较大。
　　设备制造中需解决锻件材料成分精确控制、超大齿条井式炉调质的热变形控制和矫正、合金材料齿条的组焊探伤及焊后变形量控制、齿条组焊前后工序控制和最终齿形控制和等一系列关键工序加工难点。论文大全，新工艺。
　　2. 限动齿条结构特点
　　限动齿条部件总长27.8米，宽370mm，由八段各约7米长的M22大模数齿条组焊联接，每上、下两件等长齿条为一组，中间以钢板焊接成一体，形成一组上、下双排的齿列，要求上、下齿距同步对正，各组齿条端部加工凹状连接槽，装配时以哑铃状连接杆联接锁紧，通过电热棒加热使连接杆长度膨胀后装入两端齿条连接槽恢复常温后缩紧实现预紧功能。（如图1）
　　（图1）
　　3. 限动齿条加工难点
　　3.1 工件长度长，齿形的模数大（22×2.25）且深度达50mm，如何控制热处理变形以及如何保证最终齿面硬度HB280－302；
　　3.2 合金材料焊接需预热至250°～300°，如何控制预热引起的变形；
　　3.3 由于齿条的上下齿与齿轮箱的上下两个齿轮同步啮合，如何保证已开出的齿焊后能上下对正，误差≯5mm，且有足够的加工余量；
　　3.4 焊后加工时，必须考虑刀具磨损和机床误差对齿形的影响，也必须考虑装卡方式引起的工件变形，齿距累积误差≯0.2mm；
　　3.5 每段齿条装置的两端齿形均为半齿，拼接处半齿的尺寸公差必须严格控制，保证两件齿条装置连接后为一完整齿形；
　　4. 工艺方案及措施
　　4.1 调质处理前粗开齿，可以保证最终齿面硬度；在调质处理时，利用专用卡具将每2件齿条背靠背卡在一起，并用卡块撑起内部空隙以提高刚性，进井式炉进行热处理，控制了工件的变形方向和变形量。
　　4.2 由于齿条的材质特殊（40CrNiMo），焊接性（或可焊性）差，上下齿条与中间框架焊接时，采取措施如下：
　　4.2.1 利用专用工具充分固定住齿条；
　　4.2.2 焊前充分预热至250°～300°；
　　4.2.3 选择合适的焊材，焊时两人同时从中间向两侧施焊；
　　4.2.4 焊后进行热处理消除应力、磁粉探伤；
　　4.2.5 针对齿条变形情况进行校直。
　　4.3 齿条装置穿过齿轮箱时，齿条上的车轮上下定位，上下齿条与齿轮箱的上下两个齿轮同步啮合，焊接时上下齿条的齿必须对正，车轮必须与齿面平行，采取措施如下：
　　4.3.1 在焊前加工时，在工件全长方向分4段各铣出5个齿，各段位置每2件工件对应，作为上下对正基准；
　　4.3.2 在工件铣出的4段齿沿齿顶两交点引线至齿条两侧面，以便装焊时齿部对正；
　　4.3.3 修起吊孔，保证每2件工件的起吊孔到齿顶距离相等，防止装焊后消除应力时产生偏差；
　　4.3.4 在焊接时，随时检测工件上下齿的对正情况。论文大全，新工艺。论文大全，新工艺。
　　4.4 由于工件长度长，在焊后加工齿形时必须考虑到机床的积累误差和由刀具磨损引起的影响，同时也要考虑到工件的装卡方式可能引起的变形。针对这种情况，我们采取了以下措施：
　　4.4.1 焊后的加工过程分为粗加工、半精加工和精加工，并在加工过程中多次检测工件变形情况，焊后半精加工中间振动时效，振动后精加工，以便充分释放应力，减小工件变形对齿形的影响；
　　4.4.2 加工时用齿形样板控制齿形、用量棒对正上下齿形并用量棒和齿距样板检查齿距，每加工10个齿后数显归零，然后再继续加工，以消除机床积累误差对齿形的影响；
　　4.4.3 在加工过程中准备了多柄专用齿形刀具，并在加工一段齿形后，用齿形样板对齿形进行测量，并根据刀具磨损量对机床进行刀具补偿；
　　4.4.4 由于工件长度长，必须两次装卡才能加工完整个工件，在工件二次装卡后，用量棒严格找正工件两端齿，误差≯0.05mm，防止因为二次装卡工件引起的误差；
　　4.4.5 准备了专用加工齿底的片铣刀和成型指形铣刀。
　　4.5 限动齿条部件为4段齿条装置拼接而成，每段齿条装置的两端齿形均为半齿，拼接处半齿的尺寸公差必须严格控制，保证两件齿条装置连接后为一完整齿形。论文大全，新工艺。采取措施如下：数控镗按坐标分齿距，齿端样板检测，严格保证端面到第一个齿中心线尺寸公差。论文大全，新工艺。加工时用量棒对正上下齿形；加工完第1个齿后，记录齿中心到端面的距离尺寸，用来和另一段相连接的齿条装置相配。端面局部图如图2。论文大全，新工艺。
　　
　　（图2）
　　5. 结论
　　通过上述一系列工艺手段的严格执行，保证了限动齿条的加工质量，使得该产品在厂内一次试车成功，极大的扩展了公司的综合研发能力，使我公司在轧机设备制造系列中增加一个新结构、新规格的产品，为我公司扩大轧管设备市场提供新的有利条件，提高了国产化的水平。

参考文献：
[1]王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]夏立芳.金属热处理工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.