1 滚刀进给量
- 欧洲工具厂的推荐值
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 美国star工具厂的推荐值
- 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。
- 对于P类硬质合金滚刀的h1max规定为0.15mm。
- 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。
- 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。
2 滚刀顶刃的h1max与滚刀轴向进给量fa的关系
fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa | (1) |
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 |
3 h1max或fa的选取
- 表2中1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。
- 表2中的2号滚刀
- 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中的3、4号滚刀
- 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。
- 表2中5号滚刀
- 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。
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