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数控机床/铣床 |
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一种提高飞刀加工蜗轮效率的方法 |
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作者：肖晋生 韩颖 |
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针对数量少而品种繁多的蜗轮齿加工，我厂主要的加工手段是采用飞刀铣削。但多年来习惯用一把飞刀加工蜗轮的方法随着对经济效益的追求而受到了挑战。为此设计了多刀加工刀杆，即在加工过程中同时有2～3把飞刀参与铣削，并有效地回避因同时切削而增加抗力，影响刚性等因素，以提高加工过程中的稳定性和可靠性。
一、飞刀工作原理
飞刀滚切蜗轮时，飞刀每旋转一转时，蜗轮转过的齿数等于蜗杆头数，使其完成其分齿运动。为了能切出蜗轮的正确齿形，飞刀在滚切过程中还应作切向运动，而蜗轮则相应作附加运动。当飞刀切向移动Δl距离时，蜗轮应转动一个角度δ＝Δl/rf2(rf2为蜗轮的分圆半径)完成其展成运动。实际生产中应用最广泛的是用单刀加工蜗轮，此时被切蜗轮经一次走刀，滚切出第一圈齿槽后，停下机床，将刀杆座沿其轴线向左或向右移动一个齿距，再滚切其它蜗轮齿槽。此时刀杆做得比单头的稍长些，其长度以保证刀杆座向左或向右移动时不会与蜗轮相碰即可。
二、新飞刀杆设计原理
在传统的飞刀杆的基础上增加飞刀数量。因刀杆上安装飞刀的孔距精度仅为±0.01mm，达不到理想要求，故放弃了多刀精加工方案。粗加工飞刀的齿厚为(πm/2)-ΔS。ΔS为精加工余量。确定飞刀安装位置时，距离大，则刀杆相应会做得长，刚性就差，切削效率也低；距离太小，因安装飞刀孔径的限制，工艺性差。飞刀不允许同时参与切 削(即多把刀位于同一截面上，同一方向上)，以避免切削抗力的叠加而影响刀杆与机床的弹性变形，从而影响蜗轮的加工质量，兼顾刀杆制造便利，飞刀安装相对角度尽可能规范。
三、加工实例
1.加工蜗轮
模数ms＝9， 蜗杆头数Z1＝4， 蜗轮齿数Z2＝32， 压力角α＝20°，蜗旋角λf＝26°34′， 中心距A＝180mm，蜗杆特性系数ξ＝9。
2.飞刀杆结构
经反复计算及权衡各方利弊设计了如图1所示飞刀杆。B、C两把飞刀位于一个螺旋线上且相距180°，A、B两把刀相距两个齿距，但飞刀A提前45°滚切。
图 1 多刀加工刀杆结构
刀具安装轴向距离：
式中 α——刀具之间夹角
L1——在一个头上分布的刀具轴向距离
L2——相距数齿的刀具轴向距离
n——相距齿数
经计算得：
L1＝56.449mm L2＝42.412mm
ΔS＝3mm rf1＝36mm
3.加工方法
1)A、B两把飞刀滚切蜗轮与蜗杆相应两个头相啮合的共(Z2/Z1)×2即16个齿槽。
2)B、C两把刀滚切一个头上的Z2/Z1即8个齿槽。
3)飞刀B对中蜗轮进刀，当粗加工切至飞刀杆与蜗轮的标准中心距180mm时，此时齿厚应有3mm的精加工余量。飞刀切向走刀进行展成运动，再通过分度粗切完所有齿槽后换精加工飞刀精滚切完蜗轮齿槽。
4.加工效果
双飞刀B、C位于一个头上相距两个齿距，方向相差180°，切齿时两把飞刀可以同切一个齿槽，由于刀具切削位置不同，切削齿槽的部位各异。同时飞刀A也在参与粗切齿槽。由于多刀参与切削，单刀负荷相应减少，故切削抗力也小，此时切削速度与走刀速度得到了相应的提高。
四、结论
1.采用新飞刀杆加工蜗轮的生产效率能提高50%以上。
2.由于多刀对一个齿槽进行加工，单刀切削负荷及抗力减少，切削速度可相应加大。
3.因飞刀位于不同的截面上，切齿时避开了同时切削现象，保证了系统刚性。
4.因安装飞刀孔分布在不同方向上，给孔的加工和测量带来了困难，受设备加工能力的限制，孔距精度达不到理想要求限制了精切齿的可能性，故目前多刀滚切仅限于粗加工。
(end)
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(5/19/2004) |
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