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高速滚齿加工 |
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作者：James Benes 来源：切削技术网 |
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竞争激烈的全球市场要求齿轮制造厂家提高生产率同时降低生产成本。这一点意味滚刀要实现更高的滚齿速度和进给速度。这需要借助于优质材料，高性能涂层。由于优质刀具通常意味着高昂的价格，有些机加工厂在不分析生产过程的各个方面以确定真正重要的因素——生产每个零件所花费的总成本——的情形下就拒绝采用高性能滚刀。
为实现更高齿轮加工生产率的要求已经导致刀具设计者开发高性能、多螺纹、柄式滚刀。柄式滚刀用整体刀具钢棒料制造。通常直径较小，一般长于孔式滚刀。当安装在滚齿机上时，由轴颈在两端固定，而不像孔式滚刀那样安装在一根心轴上。
整体柄式刀具常用于加工蜗轮，其要求滚刀直径接近蜗轮直径。优化的柄式滚刀最适合大批量高产量应用场合。大直径、大模数齿轮，诸如用于卡车变速箱或矿山机械等，通常采用孔式滚刀生产。
格里森(Gleason)的Genesis柄式滚刃带有一个D形驱动——接触传递扭矩的滚刀键整个表面。
一般地，大部分机床的平面驱动机构会在扭矩作用下导致接口稍微对偏，引起高应力线接触。
降低柄式和孔式滚刀切削时间的因素包括提高进给速度和滚刀速度及滚刀上螺纹的数量。在刀具设计者试图优化性能时，他们寻求直径较小的刀具，因为小直径在给定表面速度(英尺/分钟)下可以实现更高的刀具转速。由于柄式滚刀直径较小，且没有孔，在直径类似的情况下，它们的长度要比孔式滚刀的长。这就形成了更大的轮换切削区域，并在每道切削过程中，在滚刀上可以切削更多的工件。滚刀沿其轴线轮换使尖锐的滚齿进入切削区。
格里森公司的工程经理Glenn Schlarb说：“柄式滚刀之所以生产率高是因为在每道切削中沿滚刀有更多的轮换位置，由于滚刀材料和刀具涂层耐磨性的提高使切削次数增多，因此可以加工更多零件。
滚齿过程可以在用或不用冷却液的情况下进行。但是，许多用户更偏向于进行干滚，因为可以避免环保问题并消除与冷却液有关的清理成本。干切要求采用其有优质涂层的滚刀，具有较高的温度稳定性及较低的导热性，以保护在干式，高速滚齿条件下的切削刃。
由于柄式滚刀为整体式，并且在安装到机床中时采用的部件更少，与孔式滚刀组件相比，它们的刚性更高。滚刀安装在用于磨刀、安装和检测的顶尖之间，因此可以被检测到。与孔式滚刀相比，柄式滚刀消除了孔和心轴间跳动公差的累积，以及因垫片和安装螺母而引起的振颤误差。
柄式滚刀的长度形欲一个巨大的可轮换切削区域，每把滚刀可以切削大量零件
优质柄式滚刀钢且有较高的耐磨性，在切削时无论在室淋还是高温下均具有较高的硬度。尽管优质钢和涂层比低性能材料成本更高，但是用直径较小的柄式滚刀产生的较高切削速度却可以保证每个零件更快的循环时间和更低的加工成本(参见表格)。对于适用场合，这种单件加工成本方面的获益一般要超出单件刀具成本的增加量。这样就节省了单件的总成本。
涂层是关键
在滚刀上采用合适的涂层可以提高生产率和降低加工成本。依据不同的应用场合，采用合适的涂层，刀具寿命可能翻番，这样可以节省刀具成本，减少换刀次数，缩短机床停机时间。
Oerlikon Balzers涂层公司的技术主管Dennis Quinto博士说，切削刃修整对涂层性能具有深远的影响，并且通常是刀具性能一个不可控制的方面。
尖锐的切削刃产生的切削力低，发热量小，但是却提高了涂层劈裂的危险，只能在进给较低的情况下使用。珩磨后具有较厚涂层的切削刃，可以很好地防止劈裂，但是却会产生较高的切削力。经过倒角和珩磨的切削刃对于防止劈裂是最可靠的，并适合脆性刀具材料，诸如硬质合金及高进给速度场合。
由于滚齿加工中切削速度和切深随工件抗拉强度增加而下降，因此适当选择涂层可以实现更高的转速。在某些情况下可以实现更高的进给速度。几乎所有滚刀都是通过一种用物理气相沉积(PVD)工艺涂敷的涂层保护的。标准的钛氮(TiN)涂层在低速带润滑的情况下有效。钛碳氮(TiCN)涂层提高了硬度和耐磨性，适用研磨性材料。钛铝氮(TiAlN)涂层是用于干式加工的，因为它们具有高强度及耐热性。最近为干式加工开发的一种涂层为铝铬氮(AlCrN)，耐磨性、耐热和耐氧化性能甚至更高。
新的中西部滚刀货源
LMT-Fette Inc.已经在伊利诺斯Liberty ville市开设了一个滚刀制造和服务厂。该厂的第一阶段是生产磨制滚刀，直径节距为8～30。还提供9英寸直径滚刀的重磨和轮廓重加工服务。
Fette提供成套、全系列节距尺寸、优质粉末金属材料、整体硬质合金和可分度滚齿刀具。包括采用优质切削材质的小节距滚刀、深/浅齿形的重负荷粗加工(拉齿)滚刀——带交替齿以提离刀具寿命和进给速度。这些特征是设计用于降低刀刃锻伸的。Fette还提供膨胀卡盘，可以将柄式刀具用可换心轴装到机床上。另外，Fette的切削刀具可以在单次装夹的情况下在滚齿机上实现倒角和去毛刺加工。Fette最近新推出了无扭绞滚刀及内冷式滚刀。 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(9/18/2007) |
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