高速加工滾刀技術(shù)的應(yīng)用及設(shè)計特點(diǎn)

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:2660

    目前高速滾削加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用在汽車、摩托車等齒輪加工行業(yè)。與傳統(tǒng)滾削加工相比,它在切削速度、進(jìn)給量、切削深度等切削用量參數(shù)上均有大幅提升,因此在高速滾削過程中呈現(xiàn)出新的特點(diǎn),如切屑變厚變長、切屑變形等。
    根據(jù)高速切削機(jī)理可知,隨著切削速度的提高,切削力下降15% ~30%,切削溫度緩慢上升;在正常情況下,切削熱量約有95%由切屑帶走,2%留在工件上,3%通過刀具散熱。由此可見,在設(shè)計高速加工滾刀時應(yīng)主要從排屑暢通性、散熱迅速性、刀齒耐沖擊性、前后刀面抗磨損性等幾方面考慮。增大排屑容屑空間(容屑槽)散熱迅速是高速滾削的關(guān)鍵,因此讓切屑迅速離開刀具,將大量的切削熱量帶走,采用增大容屑槽的容屑、排屑空間是有效措施之一。這有助于切削液在滾削的全過程中,有足夠的間隙至始至終地充分澆注切削區(qū),以沖走大塊及碎小末狀切屑,冷卻刀尖部,達(dá)到降低工件和滾刀切削區(qū)溫度的目的;切削液還可起到潤滑前刀面的作用,以減輕切屑對前刀面的摩擦,延緩前刀面磨損。
    滾削是一種斷續(xù)切削,在高速加工中會加劇對刀齒的沖擊,因此必須提高刀齒的耐沖擊強(qiáng)度。在不改變?nèi)菪、排屑空間的前提下,采用降低容屑槽深度,將槽底部設(shè)計成整圓弧以增加其抗彎強(qiáng)度的方法可以增強(qiáng)耐沖擊的能力。增加圓周齒數(shù)與傳統(tǒng)滾削相比,高速滾削加工的進(jìn)給量和切削深度都較大,如果仍按常規(guī)設(shè)計,那么圓周上每個切削齒的切削負(fù)荷將隨之增大。增加圓周齒數(shù)是降低切削負(fù)荷的有效途徑之一。
    在滿足滾刀頂刃最大許可切屑厚度的條件下,選擇合適的、較多的圓周齒數(shù)可增加被切齒輪輪齒面的包絡(luò)切痕,從而達(dá)到提高齒輪幾何精度的目的。加大頂刃及側(cè)刃后角如果按常規(guī)設(shè)計刀具的頂刃及側(cè)刃后角,那么在高速滾削中,當(dāng)增大進(jìn)給量和切削深度時,其實(shí)際工作后角將減小(甚至為零)。因此,采用加大頂刃及側(cè)刃后角的方法,可以增大工作后角以及后刀面與已加工表面的間隙,有利于切削液進(jìn)入后刀面與已加工表面的切削區(qū),帶走碎小末狀切屑和切削熱量,潤滑后刀面,減小兩表面的接觸面積,從而達(dá)到減輕兩表面間的摩擦、延緩后刀面磨損的目的。采用零前角在高速切削時,零前角和正前角刀具所受切削力相差不大。但由于零前角增大了刀齒的切削楔角,刀齒的刀尖部強(qiáng)度得到相應(yīng)提高,因此在切削時有助于加快切屑的變形,縮短切屑在前刀面上的滑移距離及與前刀面的接觸時間,使其快速脫離刀齒前刀面,減少傳遞給刀齒的熱量,減輕切屑對前刀面的摩擦,使切削液更容易注入前刀面切削區(qū),使排屑通暢迅速,從而提高前刀面的抗磨損能力,并使設(shè)計、計算、加工、檢測、重磨更為簡單容易。
    加大齒頂圓弧半徑一般來說,刀齒頂刃與側(cè)刃相連處的尖角最易磨損,在高速滾削加工中尤其明顯。加大齒頂圓弧半徑有利于減少齒頂尖角部的熱量集聚,增大與切屑的接觸弧長,減薄切屑厚度,提高刀具的抗磨損能力和抗沖擊的穩(wěn)定性。因此,在滿足被切齒輪有效曲線的起始圓位置要求的前提下,可以盡量加大齒頂圓弧半徑。
    鈍化切削刃口一般的新磨高速鋼刀具刃口鈍圓半徑為8~16µm ,而且刃口上會有微小毛刺,如果不鈍化會造成切削初期的微小崩刃和裂紋,涂層也在刃口上“站”不住,因此需要光整鈍化刃口。由于涂層后會增加鈍圓半徑,需涂層的刃口不能鈍化太過,一般鈍化到20~30µm,這有利于切削刃切入金屬內(nèi)部起到減振作用,有利于磨損沿前刃面和后刀面同時進(jìn)行,使切削刃快速進(jìn)入“自礪”期,繼而平穩(wěn)地進(jìn)入正常切削期。采用小直徑滾刀在滾刀外圓處,當(dāng)線速度相同時,小直徑滾刀允許有較高的滾齒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速。
    刀齒與滾刀軸線的距離小,受到的沖擊力和扭矩也小,可減小滾齒切入和切出時間,提高生產(chǎn)效率。提高滾刀的磨削和涂層質(zhì)量涂層具有隔熱、潤滑、抗磨損等保護(hù)被涂基體的作用。涂層涂附在高速鋼滾刀表面上,滾刀的磨削質(zhì)量直接關(guān)系到涂層的附著質(zhì)量和保護(hù)作用。在高速滾削中,滾刀的磨損形式主要以月牙洼磨損為主,前刀面的質(zhì)量,如表面粗糙度、退火(脫碳)層、硬化層等直接關(guān)系到滾刀的使用壽命,涂層的顆粒度、涂層厚度、層數(shù)、致密度等因素均對滾刀的使用壽命有極大的影響。在生產(chǎn)實(shí)踐中,根據(jù)高速滾削中出現(xiàn)的新問題和新情況,有針對性地采取相應(yīng)措施,才能設(shè)計出真正適合于高速滾切加工的滾刀,以縮短與國外先進(jìn)滾刀的差距。

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