产品分类

行业知识

邢台市众合齿轮厂 > 行业知识 > 正文

滚齿进给量的选择

发布时间:2009-9-4 16:24:16  浏览:次

关键字：
 
    国外汽车齿轮材料一般多为硬度176～209HB的低合金结构钢。齿轮滚刀的材料多为高速钢及硬质合金两种，近年各厂重点使用整体硬质合金滚刀。
　　在轿车齿轮加工的滚剃工序中，滚齿时，齿部质量要达到剃齿要求来选定滚削速度和最大进给量。

1 滚刀进给量

    • 欧洲工具厂的推荐值
    • 美国star工具厂的推荐值
    　　德国saacke,Fette和sazzor齿轮滚刀厂均推荐以齿轮滚刀顶刃的最大许可切屑厚度(h1max)来确定滚刀进给量。
    1. 硬质合金滚刀的h1max规定 按国际标准(ISO)对硬质合金的分类：P类硬质合金滚刀h1max为0.18mm；K类硬质合金滚刀h1max为0.12～0.15mm。
      P类硬质合金常用牌号为P25～P40。这类整体硬质合金滚刀在新刀时要进行TiN表面涂层处理，但刃磨后一般不再进行涂层。K类硬质合金滚刀常用于对淬硬钢齿轮的齿形精加工，牌号多为K10，对较小模数的滚刀要用细颗粒硬质合金。在精滚齿时，新刀及每次刃磨后均进行TiN涂层处理。轿车方向盘转向器上的小齿轮淬硬后采用硬质合金滚刀精滚工艺。
    2. 高速钢滚刀的h1max规定 对中小模数的轿车齿轮(m=1.4～2.8mm)，一般选用h1max为0.2～0.25mm。对模数大的齿轮，可选用较大值为0.25～0.3mm。

    　　上述欧洲工具厂的高速钢滚刀材料常用含钴5%的钴高速钢S6-5-2-5(S后的数字依次为钨-钼-钒-钴的百分数)，淬火硬度为65～66HRC。
    　　美国star工具厂是美国主要的齿轮滚刀生产厂之一。该厂也是推荐滚刀顶刃的最大许可切屑厚度h1max来确定滚刀进给量。
    1. 对于P类硬质合金滚刀的h1max规定为0.15mm。
    2. 对高速钢滚刀的h1max规定为0.2～0.25mm。该厂与德国Liebherr滚齿机厂交换过意见，两厂分别导出的滚齿切屑最大厚度公式，得到的h1max值很相近。

2 滚刀顶刃的h1max与滚刀轴向进给量fa的关系

　　根据滚刀顶刃最大切屑厚度h1max值换算成滚刀轴向进给量fa值才能在滚削加工中应用。德国人Dr.B.Hoffmeister博士于1979年在阿亨大学发表的论文中研究了滚齿中的顶刃最大切屑厚度，并建立了计算用数学公式，用它可以从顶刃切屑厚度计算工件每转的轴向进给量。此公式在顶刃切屑厚度h1max=0.35mm对m=1的滚刀和h1max=0.1mm对m=32的滚刀皆得到验证。德国的滚刀厂皆用Hoffmeister博士的公式从h1max值计算fa值。计算式为

fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa (1)
式中，Fh1、Fm、Fz2、Fd、F(N/z0)、Fa为6个影响因子，各有其计算式。由于各因子的计算方程式较为复杂，考虑工业应用，近年有人将其简化列于表1。
表1 fa的各影响因子计算方程式(简化式)
影响因子名称 计算方程式
顶刃切屑厚度h1因子Fh1 Fh1=h1max1.9569
齿轮法向模数m因子Fm Fm=0.0446m-0.7730
齿轮齿数z2因子Fz2 对z2≤120Fz2=z21.0607
滚刀外径d(mm)因子Fd Fd=(d/2)1.6145×10-2×b0.4403
Fd=(d/2)0.4403 (b=0°)
滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0 F(N/z0)=(N/z0)1.7162
滚刀切入深度a(mm)和齿轮齿形位移修正系数cp因子Fa Fa=a-0.6243
cp影响极微，皆以cp=0计算
表1中 h1max——滚刀顶刃的最大切屑厚度，mm

fa——滚刀轴向进给量/工件每转，mm/r
b——齿轮分圆螺旋角，公式中为弧度值(以度数为单位的b角，要乘p/180)

3 h1max或fa的选取

　　滚削实例的原始数据及按公式(1)计算所得的fa或h1max均列于表2，说明如下。
    • 表2中1号滚刀
    • 表2中的2号滚刀
    • 表2中的3、4号滚刀
    • 表2中5号滚刀
    　　这是德国saacke厂在1997年国际展览会上作为新产品宣传的TiALN涂层硬质合金整体滚刀加长结构。Ø60(D)mm×150(刃长)mm×Ø27(孔)mm,体现了小直径，加长，多刃齿，多头的现代滚刀，它代表了现代硬质合金滚刀滚齿的最高水平。用来加工20MnCrS5含硫易切渗碳钢齿轮(含硫0.03%)，滚齿速度Vc=395m/min(2095r/min)，采用fa=1.8mm/r(188mm/min)，用公式(1)计算，可得h1max=0.14mm，此值与该厂推荐的不超过0.18mm最大许可切屑厚度相符。刀具寿命为32m/刃齿，全刀可加工12600个齿轮。
    　　这是成都工具研究所研制的镶齿硬质合金滚刀，1982年开始应用至今。齿轮材料为40Cr与20CrMnTi，硬度为176～209HB，滚齿速度Vc=175m/min(497r/min)。进给量fa=1.8mm/r(31～23mm/min)。用公式(1)计算，可得加工29齿齿轮时h1max=0.14mm，在国外推荐的最大切屑厚度范围内。此刀在80年代初与世界先进水平相当。
    表2 齿轮、齿轮滚刀及切削参数数据
    滚刀编号 齿轮 齿轮滚刀 切削参数
    m(mm) z2 b cp d(mm) z0 N 材料 涂层 结构 Vc(m/min) a(mm) fa(mm/r) h1max(mm)
    1 1.7 40 31°46′ - 60 2 16 P25 TiALN 整体多刃齿硬质合金滚刀 395 5.6 1.8 0.14
    2 3.175 29 - 0.3 112 1 12 S30(601Г) - 镶齿硬质合金滚刀 175 7.1 1.8 0.14
    3 2.8 36 - - 108 3 12 5%钴高速钢 TiN 圆磨法齿轮滚刀 74 6.3 1.2 0.25
    4 2.8 36 - - 120 3 20 整体多刃齿齿轮滚刀 74 6.3 3.0 0.25
    5 2 47 15° - 50 3 22 整体多刃齿不重磨滚刀 120 4.5 4.4 0.23
    注：计算示例，用表1公式对4号滚刀的各因子进行计算，得Fh1=0.0663,Fm=0.0201,Fz2=44.747,Fd=6.066,F(N/z0)=25.94,Fa=0.317,fa=2.97取fa=3.0mm/r

    　　这组数据为德国Fette工具厂1993年在德国Nord齿轮厂作的圆磨滚刀与整体多头、多刃齿轮滚刀加工轿车齿轮的经济分析的一部分。齿轮材料的抗拉强度为650N/mm2。Fette厂在数据中既给了fa值，也给了h1max值。经将h1max值代入公式(1)，求得的fa值和已知fa值相同。这个试验是在给定相同的h1max值前提下进行的，说明该厂是用公式(1)来决定相应的fa值(表1中的6个因子计算式即为该厂提供)。
    　　3号与4号两把滚刀，主要是刃齿数相差大。前者圆磨滚刀为12齿，后者整体滚刀为20齿，由于F(N/z0)因子与滚刀刃齿数N的关系为1.7162次方，所以两把刀在相同的h1max=0.25mm条件下，其相应的fa值各为1.2和3.0mm/r，相差2.5倍。
    　　这是意大利SU齿轮刀具厂1995年报道的一把整体多槽不重磨滚刀加工轿车齿轮的试验数据，注意滚刀直径小(Ø50mm)，刃齿数多(22齿)，头数多(3头)，每个刃齿的全高为5mm，但可承受h1max=0.23mm的切屑负荷，滚刀材料为含钴5%的钴高速钢S6-5-2-5。不重磨滚刀只在美国有市场。
　　从上述5把不同类型的滚刀可以看到，它覆盖了现代滚刀的不同品种和结构，1、4和5号滚刀为整体结构，分别代表现代流行的先进滚刀类型，2和3号滚刀为镶齿结构，刃齿数较少，分别代表80年代在世界上流行，但目前在欧美已让位给在每次刃磨后能重新进行PVD-TiN涂层的、更先进的整体滚刀。表2中的各滚刀所采用的h1max值说明，符合工具厂的推荐许可值。计算fa值的公式(1)在实际生产中已获得应用。
Copyright 2008-2009 Powered By SanChiLun.com
邢台众合齿轮厂  冀ICP备09001490号  七星网络