硬齿面滚齿工艺及滚刀的设计与使用

摘要:主要阐述硬齿面滚齿加工技术及其滚刀设计。针对硬齿面齿轮滚齿工艺、大负前角硬质合金滚刀的设计、及为保证齿形精度如何对滚刀前面偏位值修正等进行了分析。

随着生产力的不断发展,齿轮传动正朝着高速、重载、高精度的方向发展,越来越多的齿轮传动采用承载能力大、抗点蚀性能好的硬齿面齿轮。国外发达国家的工业齿轮,经表面淬火和整体淬火硬度在350HBS以上的硬齿面几乎已完全取代硬度低于350HBS的软齿面。我国自80年代以来,开始推广硬齿面齿轮的应用。

1硬齿面滚齿工艺

采用硬质合金滚刀对硬齿面进行加工,革新了传统的硬齿面精加工工艺。首先,对于高精度的磨齿齿轮来说,硬齿面滚齿能用很高的效率代替粗磨工序,切除轮齿的热处理变形,留下小而均匀的余量进行精磨,从而大大地提高了磨齿效率。其次,对于珩齿齿轮来说,在珩齿前安排硬齿面滚齿,可以切除热处理变形,达到必要的精度,再进行珩齿加工,以充分发挥珩齿工艺光整加工的特长,弥补滚齿加工的不足。再次,对于普通精度的淬硬齿轮来说,可以用硬质合金滚刀直接进行精滚加工,以最低的成本保证齿轮加工精度,这一点对于大、中型齿轮更有其技术经济意义。

硬齿面滚齿加工的工艺路线大致如下:

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

硬齿面滚齿工艺的加工精度除了齿形精度外,其它项目均可达到3～5级精度。

造成齿形精度难以进一步提高的原因主要有两个方面,一是滚齿机的稳定性和传动刚度差,二是制造高精度硬质合金滚刀存在一定的困难,特别是大负前角的滚刀在重磨后齿形变化很大。为此,需要对滚刀的结构和参数进行精心设计和计算,对重磨后的齿形精度进行分析,并提出改进措施。

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。

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