滚齿进给量的选择

nevaeher

fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa
: `8 b# i: n, E) U3 Z& V2 m- o  }(1)
- p7 n& {" w& c. k( u! |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。
- m" R; ]0 O& T4 w; z: w8 x* S表1 fa的各影响因子计算方程式(简化式)
影响因子名称
: |$ ?, Z' G3 i计算方程式
顶刃切屑厚度h1因子Fh1
Fh1=h1max1.9569
" S% Q2 i( @0 o8 X) r* f/ W  @' p齿轮法向模数m因子Fm
) p7 I4 t$ G8 Z& GFm=0.0446m-0.7730
5 e9 ]6 M* p6 D( C齿轮齿数z2因子Fz2
: n5 _- v; ]  g0 e( B, x5 t对z2≤120Fz2=z21.0607
滚刀外径d(mm)因子Fd
Fd=(d/2)1.6145×10-2×b0.4403
/ y8 f2 S9 ~7 z% `  iFd=(d/2)0.4403 (b=0°)
6 \& I2 O" |, }6 L& t2 l滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0
' A, B! i' Q& r0 w; {  yF(N/z0)=(N/z0)1.7162
! z2 E0 M9 i/ h! @: f) E  b: i  W  b& ^* n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
cp影响极微，皆以cp=0计算
# _4 y1 u& ?& j1 q7 c9 k( i, e" {& Y表1中 h1max——滚刀顶刃的最大切屑厚度，mm
, R5 o# ]. E& g+ Efa——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)
  ^9 {0 J6 l3 b3 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。
表2中1号滚刀
　　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。
表2中的2号滚刀
7 I# h+ Z6 \2 H1 u　　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
4 P# E) G; }3 f$ r( J齿轮
8 h  y& M/ K; t" _4 |( e齿轮滚刀
; f8 h8 H1 J& I9 v  D+ O7 S" A0 r( q切削参数
m(mm)
# d2 s" c  D4 N( s/ Wz2
! Z: O3 D+ U* C$ ?! X% I6 R- B9 |6 \b
9 u3 ^, K: k( Icp
d(mm)
z0
N
/ k6 Z5 p5 j, k4 E1 V# ?% H8 Z1 |材料
涂层
  x8 X) H; a1 Q6 L( k结构
) `4 B7 O3 B1 e/ O) O/ e1 IVc(m/min)
a(mm)
fa(mm/r)
$ ^9 b! u" n7 }7 m& }h1max(mm)
1
1.7
40
3 a( A, v6 E  e: v1 [7 C* L8 Y31°46′
-
60
2
16
- X5 v. V) l  QP25
TiALN
/ K6 k3 m/ v/ b- ?整体多刃齿硬质合金滚刀
395
# Y1 R: O3 F- D1 _* N& X. N7 ^  C& Z5.6
1.8
2 L9 B" v- [' E; u0 O6 G; B! N, B0.14
9 e. Y8 G5 g. ]% u5 c2
8 t/ t& w9 r( \- f/ o3.175
8 g  v+ t9 x- A8 y) T29
7 z7 A# z- i) I" P6 |-
0.3
. w  s" r% D) ?4 R5 P112
7 h/ M8 A: H9 e8 _  g; S4 X1
0 v6 v9 g- s% G; Z12
* j/ u: V* C# N" y9 F' YS30(601Г)
-
& B4 C3 ]8 l' r! C镶齿硬质合金滚刀
175
$ x4 j8 n% }8 @+ O1 q7.1
1.8
$ K2 B, z/ o3 U* }' f& W0 @0.14
3
2.8
36
-
" H% H9 l; x- Q$ Y3 K& K# O" B-
. |9 i) U3 R  C  {. ~108
' {  L. {* M, ~( P; ?3
12
: B  u; b) g" _0 E1 v5%钴高速钢
TiN
圆磨法齿轮滚刀
74
6.3
1.2
3 }) E. g9 B# O7 I. C/ l. Y' `0.25
3 t# Y" v- J- ]- c: s  R* t4
3 K" j6 J: a# F: ]2.8
36
1 d! l6 Q8 b. z( _) w( v$ q! x-
-
120
6 v7 m4 a7 l. V; P: y+ t( f0 R3
! D/ G+ N3 V4 n, S2 I$ l, r2 W20
2 D5 Z! P2 ~# ^8 C整体多刃齿齿轮滚刀
74
/ L) ^# o* B0 |; n) b- I% e6.3
# p$ T. q5 V4 w5 W) {3.0
. s% K. w' H, z2 Y' W" G0.25
5
, g0 c3 R$ r' l; @; \# W: j2
47
% l: O& q  S$ A1 `15°
-
50
3
22
整体多刃齿不重磨滚刀
6 p% [* a, R1 F" X, a# g) Z120
4.5
6 O2 R3 s( v2 n. @4.4
0.23
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
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)。
) G7 x* s" u; r; i$ z　　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。
6 X6 Y$ \9 d3 e8 g1 p2 o0 O+ L表2中5号滚刀
. V. i% c, T$ t$ Z; s3 {! e7 R　　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。
, P1 u& V; c- U, R* C6 p" j- T　　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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