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可转位刀片式齿轮滚刀在大模数齿轮精加工中汽车轮辋换气扇按摩鞋塑胶材料腐蚀机Frc

发布时间:2023-11-29 15:56:34 阅读: 来源:认证厂家

可转位刀片式齿轮滚刀在大模数齿轮精加工中的应用

一、引言

滚齿是外齿轮加工的常用方法之一。相对于插齿、铣齿等其他的加工方法,它具有加工效率高、齿形精度好等优点,而且用同一把滚齿刀加工相刀具磨床同模数但不同齿数的齿轮时,不存在理论齿形误差,减少了刀具的库存需求,所以在实际生产中应用也最为广泛。

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除了传统的高速钢整体滚刀,近年来在大模数、大直径齿轮加工领域,刀片式滚刀越来越多地得到运用。相比高速钢滚刀,他们的切削速度高,刀片寿命长,每片刀片有数个切削刃,而且无需重磨理线架,优势明显。

但由于刀片式滚刀的自身局限性,其主要应用范围还只仅限于齿轮的粗加工和半精加工,国内未见有用于齿轮精滚的成功变频换价格便宜点的案例。

肯纳公司致力于将高效的刀片式滚刀应用于大模数齿轮的精加工,在原有设计的基础上做了大量的试验和改进,在刀具的精度和刀片寿命方面都有了长足的进步,使刀片式滚刀也能够成功应用于大模数齿轮的精加工。下面结合实际案例对这些改进作一个简单的介绍。

二、工件简介和难度分析

加工工件是一个模数36的外齿圈,齿数296,直径10.8米,高度0.96米。精度等级AGMA10,相当于ISO中的8级精度,齿面光洁度要求Ra3.2。材料为高合金钢,经过热处理,硬度达到HB300左右。

前道工序由铣齿完成,留1.3mm单边余量到最终设计齿廓。

原工艺中精加工由插齿完成,周期10天以上,无法满足客户的生产需求。

将刀片式滚刀用于这个工件的精加工,有以下两个难点:

●刀具精度:相对于8级的齿轮精度,要求滚刀的精度达到AA级,齿廓的精度要求最大允许21微米,刀片式滚刀难以做到。

●刀具寿命:由于滚齿工艺的特殊性,加工途中不能换刀片。刀片的寿命要求达到284.通过控制2D激振阀的轴向运动实现激振幅值的变化16米,而且不能有明显磨损以免影响齿面光洁度而无法达到Ra3.2。客户尝试过用高速钢和焊接硬质合金滚刀加工,但均因刀具寿命问题使齿面光洁度超标

图一:外齿轮加工现场

三、刀具设计和制造

通过和客户之间的不间断沟通,在得到客户需求的一个月后,图纸设计顺利结束。整个刀体最大切削直径500毫米,总长569.14毫米,由5个独立的切削环组成,通过高精度的联结组成一体。刀具外形见图二。

图二:滚刀外形

针对上面提到的2处技术难点,在刀具设计中通过相对应的设计优化给出了解决方案

●刀体精度:借鉴肯纳公司占领导地单肩包位的曲轴铣刀的经验,在刀体与刀片之间安装调整垫片以便改善轮廓精度。当刀体加工完成以后,安装调整垫片并在高精度测量设备上测量,测量数据输62纤维增强低碱度水泥建筑平板入系统与UG软件中的理论三维实体对照,修整垫片直到误差接近于零。这样,避免了由于检测刀片的精度原因影响刀体精度的可能性。

●刀片精度:考虑到表面光洁度的原因,用一片长度约100毫米的长刀片直接完成齿廓侧面的切削。同时,优化磨削工艺和夹具的设计,保证刀片厚度方向的制造公差为+/-0.005毫米,满足齿廓精度要求。

●刀片寿命:刀片的寿命与涂层有直接的关系,所以合适的涂层是改善刀片寿命的关键。结合客户机床、夹具、工件材料等的实际情况,选择刀片材质为 SPTAVL,这是一种在硬质合金基体上复合涂层的刀片材质,涂层有TiN/TiCN/Al2O3,适合于钢件、不锈钢和球墨铸铁等材料的高速切削,最佳的切削速度可以达到180m/min。由于出色的高温稳定性,这种材质也同时适用于干切削或冷却液切削,在这个案例中,考虑到刀体的直径和机床的开放程度,选择不用冷却液的干切削。

四、刀具应用

刀具从德国工厂运抵客户以后,顺利在客户的超大滚齿机上完成了安装,并开始齿圈的精加工。

精滚分三刀完成,选择关闭冷却液,干切削

第一刀

切深0.6mm,切削速度80m/min,进给量6mm/rev,铁屑厚度约为0.055mm。

铣削方向为逆铣,即自上而下滚削

切削时间16小时

加工结束后,测量表面光洁度为Ra0..5,

第二刀

切深0.35mm,切削速度90m/min,进给量5mm/rev,铁屑厚度约为0.04mm。

铣削方向为顺铣,即自下而上滚削

切削时间16小时

加工结束后,测量表面光洁度比较均匀,为Ra1.0左右,

第三刀

切深0.35mm,切削速度90m/min,进给量5mm/rev,铁屑厚度约为0.04mm。

铣削方向为顺铣,即自下而上滚削

切削时间16小时

加工结束后,测量表面光洁度Ra1.0

检查刀片刃口,几乎没有磨损,说明刀片寿命远高于284.16米

五、结论

经过测量,齿轮精度达到要求,齿面表面光洁度达到Ra1.0,工件完全合格。

工件的加工周期从10天以上减少为3天以下,客户非常满意。从切削结果可以看出,在符合工件加工要求的前提下,我们可以留更小的余量并用两刀完成切削,周期将缩短到2天以下。

可转位刀片式滚刀在优化设计的前提下,完全可以用于齿轮的精滚加工。(end)

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