滚齿进给量的选择分析

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1、滚齿进给量的选择分析　　1997年参观德国汉诺威“欧洲机床工具展览会-EMO′97”时，了解到欧美几个齿轮滚刀厂为轿车齿轮加工发展的高效齿轮滚刀的滚削参数中，是从被加工齿轮的强度和齿轮滚刀材料的性能出发，计算滚刀切削时的顶刃最大许可负荷，然后给用户一个“滚刀顶刃最大许可切屑厚度”推荐值，以此确定滚刀轴向进给量的优化选择。　　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

2、削速度和最大进给量。　　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

3、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。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

4、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。　　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

5、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1fa的各影响因子计算方程式(简化式)影响因子名称计算方程

6、式顶刃切屑厚度h1因子Fh1Fh1=h1max1.9569齿轮法向模数m因子FmFm=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FdFd=(d/2)1.6145×10-2×b0.4403Fd=(d/2)0.4403(b=0°)滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0F(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FaFa=a-0.6243cp影响极微，皆以cp=0计算　　3h1max或fa的选取　　滚削实例的原始数据

7、及按公式(1)计算所得的fa或h1max。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

8、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