滚齿进给量的选择

nevaeher

fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa
1 V1 l2 j8 j- q(1)
9 u& ~0 Z6 \  C; \$ A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。
  b8 V6 h' h  y1 O表1 fa的各影响因子计算方程式(简化式)
! }+ o! c  G5 H0 b% m) L影响因子名称
3 \' H" O' z/ a9 q计算方程式
) \/ c& T5 z" K! c" A顶刃切屑厚度h1因子Fh1
# Q+ ~( v7 l3 P( N' EFh1=h1max1.9569
: T, z# ], A% q8 m齿轮法向模数m因子Fm
Fm=0.0446m-0.7730
3 H! A' r; l. X+ N  w- p0 Y. u- s齿轮齿数z2因子Fz2
( f9 n  Y3 r* E. m$ b对z2≤120Fz2=z21.0607
滚刀外径d(mm)因子Fd
Fd=(d/2)1.6145×10-2×b0.4403
Fd=(d/2)0.4403 (b=0°)
滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0
F(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Fa
Fa=a-0.6243
3 G( q) U; ]* Ocp影响极微，皆以cp=0计算
表1中 h1max——滚刀顶刃的最大切屑厚度，mm
0 N7 \3 ?* V6 o( \fa——滚刀轴向进给量/工件每转，mm/r
b——齿轮分圆螺旋角，公式中为弧度值(以度数为单位的b角，要乘p/180)
3 h1max或fa的选取　　滚削实例的原始数据及按公式(1)计算所得的fa或h1max均列于表2，说明如下。
4 Y3 P8 S# m! y5 {, {; R表2中1号滚刀
! W% S) J- E1 c) ]- Q: t　　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。
2 a8 K4 r! D9 ]2 \- X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)。进给量fa=1.8mm/r(31～23mm/min)。用公式(1)计算，可得加工29齿齿轮时h1max=0.14mm，在国外推荐的最大切屑厚度范围内。此刀在80年代初与世界先进水平相当。
表2 齿轮、齿轮滚刀及切削参数数据
滚刀编号
齿轮
3 {$ x* a$ l2 P% U9 Y齿轮滚刀
切削参数
m(mm)
3 {4 S7 j& d+ s. K! R# hz2
b
cp
d(mm)
9 P. @& J0 F9 t# f% hz0
2 I: z5 y% X7 _. B  vN
材料
% {4 |8 {$ q( n' a涂层
结构
; T( O% ]* z* x8 d' X  L0 @Vc(m/min)
a(mm)
fa(mm/r)
h1max(mm)
, Q+ C. m7 j1 |$ H- f& G% t6 j1
5 B% j3 x4 T9 H! T0 @' ^1.7
40
31°46′
-
60
2
16
& T) {( Z) k# q: tP25
TiALN
整体多刃齿硬质合金滚刀
395
- R$ F& [1 y5 o5 [! t5.6
% O1 F# N3 k6 f( c0 {1 s1.8
+ w  m+ A& P1 b3 G' V& c0.14
1 t/ d6 D! p8 V. X9 _# c9 _! K2
3.175
- g7 X% ~5 \* l( q2 j9 B  V3 D4 R29
) P2 P  {  t' X% M6 q/ k$ S-
0 L+ h: R6 Y( N' U% ~0.3
112
1
  C  P2 D  @1 P* ?$ `0 s8 E6 z12
+ ]2 y/ S0 V' U3 XS30(601Г)
-
镶齿硬质合金滚刀
' h7 |9 U' k  b* }5 }175
7.1
1.8
0.14
3
' e% H, b$ l2 C  g2.8
36
# A& Q) C" x0 f5 s0 N" M( U, O-
-
8 X- p, M- g# @9 D% @108
1 ?  K1 Y  C: V' G% b; }& _/ O3
) r$ k, s! h5 `/ [12
5%钴高速钢
; x4 }: ~( y+ e; O& o5 p# M) q# TTiN
; r) G0 u% _6 F6 q圆磨法齿轮滚刀
$ Z9 Q  _7 G( J4 g5 Q1 i7 B3 m. Z9 R74
6.3
1.2
0.25
8 D% l& N0 x" }! {. F$ Y4
2.8
36
-
$ q% _% p$ ]+ H: W. Y-
% ?. i/ ]: t  u- W% M- K9 Z% k3 R) @120
3
9 f9 V6 }( m" a: l: J/ z20
整体多刃齿齿轮滚刀
74
6.3
3.0
$ N6 a/ j  [# A1 u0.25
5
2
47
15°
-
50
& r$ N/ r" A0 _& L5 f8 A* _3
22
2 a9 X8 F; N! Q+ n/ `( g$ N整体多刃齿不重磨滚刀
120
4.5
4.4
; D7 @& x: p) w& a0.23
% ~  V. P6 N% t7 D% w0 ?6 D, Q注：计算示例，用表1公式对4号滚刀的各因子进行计算，得Fh1=0.0663,Fm=0.0201,Fz2=44.747,Fd=6.066,F(N/z0)=25.94,Fa=0.317,fa=2.97取fa=3.0mm/r
/ J. T5 V7 s6 }5 m- l表2中的3、4号滚刀
　　这组数据为德国Fette工具厂1993年在德国Nord齿轮厂作的圆磨滚刀与整体多头、多刃齿轮滚刀加工轿车齿轮的经济分析的一部分。齿轮材料的抗拉强度为650N/mm2。Fette厂在数据中既给了fa值，也给了h1max值。经将h1max值代入公式(1)，求得的fa值和已知fa值相同。这个试验是在给定相同的h1max值前提下进行的，说明该厂是用公式(1)来决定相应的fa值(表1中的6个因子计算式即为该厂提供)。
* n  a2 @) n& u6 m, z6 E% O　　3号与4号两把滚刀，主要是刃齿数相差大。前者圆磨滚刀为12齿，后者整体滚刀为20齿，由于F(N/z0)因子与滚刀刃齿数N的关系为1.7162次方，所以两把刀在相同的h1max=0.25mm条件下，其相应的fa值各为1.2和3.0mm/r，相差2.5倍。
表2中5号滚刀
; I4 `4 `; d  X) I　　这是意大利SU齿轮刀具厂1995年报道的一把整体多槽不重磨滚刀加工轿车齿轮的试验数据，注意滚刀直径小(Ø50mm)，刃齿数多(22齿)，头数多(3头)，每个刃齿的全高为5mm，但可承受h1max=0.23mm的切屑负荷，滚刀材料为含钴5%的钴高速钢S6-5-2-5。不重磨滚刀只在美国有市场。
8 _: v( ]  N! Q$ _) V5 ~+ u　　从上述5把不同类型的滚刀可以看到，它覆盖了现代滚刀的不同品种和结构，1、4和5号滚刀为整体结构，分别代表现代流行的先进滚刀类型，2和3号滚刀为镶齿结构，刃齿数较少，分别代表80年代在世界上流行，但目前在欧美已让位给在每次刃磨后能重新进行PVD-TiN涂层的、更先进的整体滚刀。表2中的各滚刀所采用的h1max值说明，符合工具厂的推荐许可值。计算fa值的公式(1)在实际生产中已获得应用。
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