滾齒在制齒加工方面占了70%以上份額,采用高速滾齒意義重大。為了實(shí)現(xiàn)高速滾齒,滾齒機(jī)必須提高剛性,提高滾刀頭的驅(qū)動功率,提高數(shù)控、伺服功能,實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)鹊龋瑫r也要推廣應(yīng)用高性能、高效刀具。
目前生產(chǎn)中應(yīng)用的滾刀材料以高速鋼為主,也有使用硬質(zhì)合金鑲塊滾刀或整體粉末冶金硬質(zhì)合金滾刀。高速鋼滾刀多采用涂層處理,例如常用的M35、M42、A4等刀具材料,應(yīng)用TiN涂層,其基體韌性好,涂層耐熱、耐磨,防止崩刃,切削速度可提高至120~150m/min。利用粉末冶金燒結(jié)成形法制造的整體硬質(zhì)合金滾刀,也有較好的效果。這種刀具經(jīng)過涂層處理,切削速度可提高到250m/min以上,軸向進(jìn)給量可達(dá)到3~6mm/r。而且只要設(shè)備條件允許,可實(shí)現(xiàn)干切。采用干切可以減少原來使用切削冷卻液所帶來的油霧對環(huán)境的污染,而且硬質(zhì)合金涂層刀具出色的性能使得其使用壽命大大延長,并能降低加工成本。
滾齒時滾刀與工件相當(dāng)于一對互相嚙合的蝸桿蝸輪,按照連續(xù)展成的方式,滾刀的直線齒形刀刃包絡(luò)切出工件漸開線齒形。滾削加工要為后續(xù)的加工,如熱處理前的剃齒或熱處理后的磨齒留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚X根部分則在滾齒中加工至成件要求。滾刀轉(zhuǎn)速越高,頭數(shù)越多,切削時間越短。為了提高效率,除了提高滾刀轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度以外,應(yīng)盡可能采用多頭滾刀。增加頭數(shù)能明顯提高切削速度,減少切削刃切削次數(shù),有利于滾刀的切入,減少磨損,提高刀具壽命。滾刀一般常用2~4頭,也有5~7頭的。
增大滾刀的直徑和刀槽數(shù)能加大切屑厚度,也能提高生產(chǎn)率。但由于滾刀直徑受機(jī)床結(jié)構(gòu)所限,增大的余地不大,增加刀槽數(shù)在許多情況下會影響刀齒的強(qiáng)度,故出現(xiàn)了將兩排、三排齒槽合而為一的雙齒滾刀或三齒滾刀。這種滾刀既可以用于粗切,也可以用于精切。特別是刀齒強(qiáng)度提高后可加大切削用量,改善了切屑形成條件,還能適應(yīng)重切削的要求沿整個刀刃合理分布切削區(qū)域。與普通滾刀相比,效率提高了4~6倍,故常稱之為重切削滾刀。
在整個滾齒過程中,滾刀沿工件軸向進(jìn)給的同時,還要沿滾刀軸向位移,即作竄刀運(yùn)動,使?jié)L刀上的全部刀齒都參與切削,均衡刀齒的磨損,提高刀具耐用度。若發(fā)現(xiàn)工件齒面粗糙度明顯變壞、有光斑、毛刺增多或聲音不正常,應(yīng)及時刃磨。
采用硬質(zhì)合金滾刀對淬硬后的齒輪進(jìn)行加工的方法已在企業(yè)中有多年的應(yīng)用,但在大多數(shù)情況下,只是用于代替粗磨。這是由于滾切硬齒面時,切入切出時滾刀的彈讓造成工件齒形突變,另外,瞬間的擠壓高溫使得工件齒面退火生成軟點(diǎn),影響工件的接觸強(qiáng)度,故利用其金屬切除率比磨齒高的特點(diǎn),代替粗磨具有較好的效果。也有用硬質(zhì)合金成形刮銑刀盤對螺傘齒輪進(jìn)行精加工成功的實(shí)例,但是成形刀具十分昂貴,壽命也有限,應(yīng)用不廣泛。
對于內(nèi)齒、雙聯(lián)或多聯(lián)齒輪,常常應(yīng)用插齒工藝。與滾齒相比,雖然兩者均是按展成原理進(jìn)行工作的,但插齒時刀具切入切出的沖擊、刀具主軸上下運(yùn)動受慣性力的影響,除非工藝條件不許可使用滾齒,否則是不會應(yīng)用插齒工藝的。也正因?yàn)榇耍汕邢鞑妪X加工方法的研究進(jìn)展不大。
在現(xiàn)代化的大型滾齒機(jī)上,可以根據(jù)用戶的要求配置內(nèi)齒輪銑頭,采用盤形銑刀,以銑代插,逐齒分度將內(nèi)齒圈齒形加工余量切除,后續(xù)再用內(nèi)齒磨削方法獲取最終齒形。與采用插齒工藝相比,效率提高了數(shù)倍。當(dāng)然,受內(nèi)齒銑頭的限制,工件內(nèi)徑要足夠大。另外,在采用以銑代插方法銑削內(nèi)直齒時,精銑刀的切削刃可以做成工件一樣的漸開線形狀,加工后預(yù)留給磨齒的余量可小一些;銑削內(nèi)斜齒時,雖然刀座能按螺旋角扳動一個角度,但是盤狀銑刀不能像滾齒那樣作連續(xù)的展成,因而切出的齒形是近似漸開線,留給磨齒的余量要稍大一些。大功率的內(nèi)齒銑頭采用預(yù)加負(fù)荷的機(jī)械傳動鏈,電機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動,為高效加工提供了基本條件。采用優(yōu)化切削參數(shù)的涂層銑刀或硬質(zhì)合金鑲片銑刀,更是為提高金屬切除率和延長刀具壽命提供了保證,而且可以實(shí)現(xiàn)干切。例如,在P1600/2000帶有內(nèi)齒銑頭的高效滾齒機(jī)上加工107齒,9模數(shù),8度螺旋角,210毫米齒寬,42CrMoS4材料的內(nèi)齒輪,采用空冷干切,總的銑齒時間為135分鐘(一次性切削),而同樣的切除量,用插齒方法在普通機(jī)床上加工,至少也得兩三天。#p#分頁標(biāo)題#e#
用戶對降低齒輪噪聲的要求越來越高,傳統(tǒng)的滾剃熱珩工藝由于能力所限,無法滿足這一要求。如采用滾熱磨工藝,又因制造成本過高讓企業(yè)決策者舉棋不定。對于大批量生產(chǎn)的車輛傳動齒輪,強(qiáng)力內(nèi)齒珩磨輪珩齒工藝很好地解決了這一矛盾,為齒輪精整加工提供了一種可行的方法。傳統(tǒng)的珩齒工藝最大珩磨余量不超過10微米,只是在剃齒后經(jīng)熱處理的齒面上作精整加工,提高一些表面質(zhì)量,因而無法改善齒形齒向。強(qiáng)力內(nèi)齒珩卻不一樣,在熱處理之后可對較大的加工余量(20~50微米)進(jìn)行精加工,滿足工藝要求;而且能在齒面上形成網(wǎng)狀紋理,不像磨齒時得到的周期性條狀紋理,故能降低輪齒嚙合頻率,從而降低了噪聲。珩磨工具可以采用樹脂粘結(jié)砂,也可采用金剛砂或CBN珩磨輪。加工外齒時,為了節(jié)約成本,通常使用可修整的樹脂粘結(jié)式珩磨輪,在修整時使用金剛修整輪進(jìn)行修整。強(qiáng)力珩齒工藝主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車齒輪中,工件模數(shù)0.3~6毫米,直徑10~250毫米,齒寬20~50毫米,最終齒輪精度可達(dá)到6級甚至更高,加工成本約為磨齒的一半。
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