硬齿面滚齿工艺及滚刀的设计与使用
发布日期:2012-08-29 兰生客服中心 浏览:3112
1 硬齿面滚齿工艺
- 磨齿齿轮(3~6级):滚齿→淬火→硬齿面半精滚→磨齿;
- 珩齿齿轮(6~7级):滚齿→淬火→硬齿面半精滚→珩齿;
- 普通精度齿轮(7~9级):滚齿→淬火→硬齿面精滚
2 硬质合金滚刀设计
- 滚刀材料
- 硬齿面滚齿加工的特点是:工件硬度高、切削过程断续和切削层很薄,在切削过程中,刀具承受着较大的冲击载荷、较高的切削温度和强烈的摩擦,因此,对刀具切削部分材料的冲击韧性、耐磨性和耐热性的要求就很高。日本的硬质合金滚刀专家相蒲教授等通过试验,推荐采用P20类硬质合金,相当于我国国产牌号YT14,该材料具有较高的耐磨性,再添加碳化锂等高温碳化物来提高刀片的冲击韧性和耐磨性,以获得良好的切削性能。
- 滚刀的结构形式
- 目前,世界各国所设计的硬质合金滚刀,其结构主要有3种:整体式、机夹式、焊接式。
- 整体式硬质合金滚刀
- 其优点是刚性强,机械加工省时,可做到较高精度。但受整体压形工艺限制,目前只能做到外径?85mm的滚刀,且损耗昂贵的硬质合金较多,成本高,只宜做模数m=3mm以下的滚刀。
- 其优点是刚性强,机械加工省时,可做到较高精度。但受整体压形工艺限制,目前只能做到外径?85mm的滚刀,且损耗昂贵的硬质合金较多,成本高,只宜做模数m=3mm以下的滚刀。
- 机夹式硬质合金滚刀
- 机夹式结构比较复杂,夹紧可靠性也较差,特别是在加工大模数淬硬齿轮时,齿面的挤压力较大,且交变作用显著,因此对刀片的夹紧要求较高。我国韶关工具厂生产的硬质合金滚刀就是此类结构。这种结构可用于前角g=0°~-30°的各类中模数(m1~6)硬质合金滚刀,切削效果很好。
- 机夹式结构比较复杂,夹紧可靠性也较差,特别是在加工大模数淬硬齿轮时,齿面的挤压力较大,且交变作用显著,因此对刀片的夹紧要求较高。我国韶关工具厂生产的硬质合金滚刀就是此类结构。这种结构可用于前角g=0°~-30°的各类中模数(m1~6)硬质合金滚刀,切削效果很好。
- 焊接式硬质合金滚刀
- 其优点是结构简单,联接强度高,而且硬质合金刀片烧结容易,材料节省,应用较广泛。但由于焊接应力引起的裂纹一直是产品质量不稳定的因素,因此需要较高的焊接技术,近年来日本对此问题解决较好,并已在生产中应用。我国重庆、汉江等工具厂采用这种结构。
- 目前,世界各国所设计的硬质合金滚刀,其结构主要有3种:整体式、机夹式、焊接式。
- 滚刀前角
- 由于硬质合金的冲击韧性较差,因此,在硬齿面滚齿时,极易产生崩刃,崩刃是硬质合金滚刀要解决的主要问题。为此,设计滚刀时,采用大负前角的特殊形式。
- 确定前角时要考虑两点:
- 刀具刃磨后齿形精度的保持性;
- 提高刀齿抗崩刃的能力,降低刀刃磨损。
表1 前角推荐值
齿轮齿面硬度
滚刀前角
HRC≤52
0°
HRC>52~60
-10°
HRC>60~62
-20°~-30°
- 负前角的大小将直接影响刀具刃磨后齿形精度的保持性以及抗崩刃的能力。负前角越大,精度保持性越差,但负前角过小,则刀具的抗崩刃能力越小。
- 从理论上分析,随着硬质合金滚刀负前角的增大,滚刀侧刀刃倾角增大,使滚刀刀齿平稳地切入金属层,从而减小了冲击,保护硬质合金刀齿不致崩刃,耐用度明显提高。国内外的试验和使用情况也得到同样的结论。但是,负前角值越大,要保证滚刀的齿形精度就越困难。根据被加工齿轮的齿面硬度,前角推荐值,如表1示。
- 由于硬质合金的冲击韧性较差,因此,在硬齿面滚齿时,极易产生崩刃,崩刃是硬质合金滚刀要解决的主要问题。为此,设计滚刀时,采用大负前角的特殊形式。
3 滚刀前面偏位值的修正
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为使直槽阿基米德滚刀切削刃位于基本蜗杆螺旋面上,滚刀轴向平面的齿形角axo应符合:
(1) |
式中 an——被加工齿轮的法向压力角
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(2) |
式中 g——新滚刀顶刃前角,有正负号,图2中g为正
(3) |
式中 s——滚刀轴向齿距
(4) |
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