剃齿刀打齿原因浅析

根据对已打齿的剃齿刀和工件齿轮的大量观察、检测和分析,结合剃齿工艺的特点,我公司对剃齿工艺过程中,可能造成剃齿刀打齿的诸因素,进行了较为全面的深入分析和归纳,常见的有如下几个方面的原因。

一、剃前齿轮加工精度太低

齿形误差(Dff)过大,使剃齿刀刀齿在齿高方向上承受负荷不均匀,特别是齿根部分凸出,压力角偏大时,易造成剃齿刀刀齿齿顶部分因不堪负荷而断齿。其特征是打刀的工件齿顶部分可能尚未剃削,而齿根部分却有比较深的剃痕。

齿向误差(Dfb)过大,使剃齿刀刀齿在齿宽方向上承受负荷不均匀,易造成剃齿刀刀齿的两端或一端打齿。观察打刀的工件,可能齿面是对角处尚未剃削,而相对部分却剃痕较深。

齿圈径向跳动(Dfr)或公法线长度变动量(Dfw)过大,这将导致在工件运转到某一个方向时,剃齿刀刀齿将承受突然增大的负荷,当超过刀齿的承载强度时,便会造成打齿。观察打刀的工件,发现在圆周的某个方向双侧齿面均未剃削,而在对面却有较深的剃痕。另外,在剃削过程中,可听出剃齿刀主轴运转不平稳的声音。

齿厚误差太大。由于齿厚余量多少不一,使剃齿刀刀齿在剃削过多的余量时,所承受的负荷超过刀齿的强度,引起打齿。观察打刀的工件,所有齿面均有较深的剃痕。另外,在剃削这种齿轮时,可听到机床主轴发闷的声音。

二、剃齿刀

剃齿刀选用不当。剃齿刀的选用原则是①剃齿刀的法向模数和压力角(mn、an)应与被剃工件齿轮的法向模数和压力角大小相等；②剃齿刀的螺旋角及旋向应能使剃齿时的安装轴交角f在10～15°之间。轴交角见图1所示:

图1 剃齿刀的选用与安装

f=b1±b2

式中b1、b2分别为剃齿刀和工件螺旋角；当b1、b1旋向相同时,取“+”；当b1、b2旋向相反时,取“-”。

剃齿轴交角f太小,剃削性能差,剃齿刀承受挤压力大；轴交角f太大,剃齿刀与工件接触区小,切削不平稳,它们均易造成剃齿刀打齿。

剃齿刀钝了以后没有及时更换刃磨。由于剃齿刀刀刃用钝后,其切削能力大大降低,而机床仍在进给,使刀齿所承受过大的挤压力造成打齿。因此剃齿刀用钝后要及时刃磨。判断剃齿刀用钝可检查是否有如下现象:①看不见剃削的刀痕,齿面非常光亮,齿端有较大的毛刺,齿面有“啃刀”现象；②剃齿过程噪音增大；③工件公法线长度变动量DFw增大,齿形误差Dff增大,工件径向跳动量显著增加。

剃齿刀刃磨以后没有按要求压顶。由于刃磨使剃齿刀齿厚减薄,为保证其规定齿顶高,必须外磨减小其齿顶圆直径,即压顶。压顶量’(单边径向磨量)计算公式如下:

C= W₁-W₂ 2sina_n

式中,W1、W2分别为刃磨前后剃齿刀的公法线长度(mm),an为剃齿刀分度圆压力角(°)。

不压顶或压顶不到位,将使剃齿时,剃齿刀齿顶“顶住”工件齿根,易造成剃齿刀在圆周方向刀齿齿顶折断。观察打刀工件,可看到剃痕分布在工件齿根圆弧处,而齿面可能尚未剃削,见图2。

图2 剃齿刀需压顶示意

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