硬齿面滚齿工艺及滚刀的设计与使用.pdf

硬齿面滚齿工艺及滚刀的设计与使用随着生产力的不断发展齿轮传动正朝着高速、重载、高精度的方向发展越来越多的齿轮传动采用承载能力大、抗点蚀性能好的硬齿面齿轮。国外发达国家的工业齿轮经表面淬火和整体淬火硬度在350HBS以上的硬齿面几乎已完全取代硬度低于350HBS的软齿面。我国自80年代以来开始推广硬齿面齿轮的应用。1硬齿面滚齿工艺采用硬质合金滚刀对硬齿面进行加工革新了传统的硬齿面精加工工艺。首先对于高精度的磨齿齿轮来说硬齿面滚齿能用很高的效率代替粗磨工序切除轮齿的热处理变形留下小而均匀的余量进行精磨从而大大地提高了磨齿效率。其次对于珩齿齿轮来说在珩齿前安排硬齿面滚齿可以切除热处理变形达到必要的精度再进行珩齿加工以充分发挥珩齿工艺光整加工的特长弥补滚齿加工的不足。再次对于普通精度的淬硬齿轮来说可以用硬质合金滚刀直接进行精滚加工以最低的成本保证齿轮加工精度这一点对于大、中型齿轮更有其技术经济意义。硬齿面滚齿加工的工艺路线大致如下：1.磨齿齿轮(3～6级)：滚齿→淬火→硬齿面半精滚→磨齿；2.珩齿齿轮(6～7级)：滚齿→淬火→硬齿面半精滚→珩齿；3.普通精度齿轮(7～9级)：滚齿→淬火→硬齿面精滚硬齿面滚齿工艺的加工精度除了齿形精度外其它项目均可达到3～5级精度。造成齿形精度难以进一步提高的原因主要有两个方面一是滚齿机的稳定性和传动刚度差二是制造高精度硬质合金滚刀存在一定的困难特别是大负前角的滚刀在重磨后齿形变化很大。为此需要对滚刀的结构和参数进行精心设计和计算对重磨后的齿形精度进行分析并提出改进措施。2硬质合金滚刀设计1.滚刀材料硬齿面滚齿加工的特点是：工件硬度高、切削过程断续和切削层很薄在切削过程中刀具承受着较大的冲击载荷、较高的切削温度和强烈的摩擦因此对刀具切削部分材料的冲击韧性、耐磨性和耐热性的要求就很高。日本的硬质合金滚刀专家相蒲教授等通过试验推荐采用P20类硬质合金相当于我国国产牌号YT14该材料具有较高的耐磨性再添加碳化锂等高温碳化物来提高刀片的冲击韧性和耐磨性以获得良好的切削性能。2.滚刀的结构形式目前世界各国所设计的硬质合金滚刀其结构主要有3种：整体式、机夹式、焊接式。a.整体式硬质合金滚刀其优点是刚性强机械加工省时可做到较高精度。但受整体压形工艺限制目前只能做到外径85mm的滚刀且损耗昂贵的硬质合金较多成本高只宜做模数m=3mm以下的滚刀。b.机夹式硬质合金滚刀机夹式结构比较复杂夹紧可靠性也较差特别是在加工大模数淬硬齿轮时齿面的挤压力较大且交变作用显著因此对刀片的夹紧要求较高。我国韶关工具厂生产的硬质合金滚刀就是此类结构。这种结构可用于前角γ=0°～-30°的各类中模数(m1～6)硬质合金滚刀切削效果很好。c.焊接式硬质合金滚刀其优点是结构简单联接强度高而且硬质合金刀片烧结容易材料节省应用较广泛。但由于焊接应力引起的裂纹一直是产品质量不稳定的因素因此需要较高的焊接技术近年来日本对此问题解决较好并已在生产中应用。我国重庆、汉江等工具厂采用这种结构。3.滚刀前角由于硬质合金的冲击韧性较差因此在硬齿面滚齿时极易产生崩刃崩刃是硬质合金滚刀要解决的主要问题。为此设计滚刀时采用大负前角的特殊形式。确定前角时要考虑两点：a.刀具刃磨后齿形精度的保持性；b.提高刀齿抗崩刃的能力降低刀刃磨损。负前角的大小将直接影响刀具刃磨后齿形精度的表1前角推荐值保持性以及抗崩刃的能力。负前角越大精度保持性越差但负前角过小则刀具的抗崩刃能力越小。齿轮齿从理论上分析随着硬质合金滚刀负前角的增大