滚齿进给量的选择

nevaeher

fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa
! Q. X; V: h* A6 Q3 ~( i(1)
& O+ D8 r& L/ z: e+ x5 e" e% C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。
' f' {: L6 v' J4 Z% g表1 fa的各影响因子计算方程式(简化式)
影响因子名称
计算方程式
顶刃切屑厚度h1因子Fh1
7 |& c; n2 N+ I6 w9 v7 UFh1=h1max1.9569
' M  O/ e" F+ K# O! q  p4 _3 M齿轮法向模数m因子Fm
Fm=0.0446m-0.7730
7 {1 W) o( o; P齿轮齿数z2因子Fz2
4 r% ?/ E+ ?: q/ k; K对z2≤120Fz2=z21.0607
1 @# q8 v* k6 T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
0 @5 s% b9 N* C% |* P6 p6 s+ qF(N/z0)=(N/z0)1.7162
* Y* g" [2 O  i: D$ a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
, X3 I( @. C# \9 T表1中 h1max——滚刀顶刃的最大切屑厚度，mm
& f0 M7 L* q5 b9 u$ K+ Qfa——滚刀轴向进给量/工件每转，mm/r
5 O! S0 l7 ~! x& Z* Z0 @9 o3 ib——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)
. b: A/ k3 O/ D; {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。
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
0 C; g( q9 u9 x7 ^　　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。
9 E; A$ r" d( {表2 齿轮、齿轮滚刀及切削参数数据
/ ~2 _) @/ }6 k7 I! s滚刀编号
$ ]7 g. q/ ]3 m  x1 w: Q) ^齿轮
齿轮滚刀
7 f" ^: \) U1 G' e0 \( Q" u1 P切削参数
m(mm)
7 B, t, S+ b5 {& iz2
b
cp
d(mm)
z0
N
5 f! z1 y- W* A材料
/ H8 k& j" t# d4 w- b涂层
# e0 f; W# d6 z, Z- N# S. s9 g结构
Vc(m/min)
a(mm)
4 D# G1 C; [( e  k( Ufa(mm/r)
h1max(mm)
! ?4 [* [. a( u7 A" Y0 {# a1
1.7
40
5 r+ O( ^  F+ P' S* s* I* [31°46′
-
60
2
" k, Q' n% ~; b9 G+ k16
P25
0 f* o& f+ ~1 ?; Q: L  V& `TiALN
9 C1 m, f/ @1 L) g& g整体多刃齿硬质合金滚刀
395
6 g, W2 b$ Y8 Z5.6
7 g" b/ v8 j( H) a7 l, L1 w2 P& G1.8
0.14
8 U2 W. U/ _, Q5 A2 t- g) p7 u  I2
, W4 G7 g5 |0 t. D3.175
5 j6 g1 f4 V" M% O. w29
-
0.3
$ G6 C# ^5 s2 }9 W112
: m9 e! V1 i' z5 q' O/ ~1
12
S30(601Г)
-
- Y5 Z  H* C% t- S% B/ T6 W. O镶齿硬质合金滚刀
- b5 F# e' h' `175
7.1
1.8
# u0 Z; [5 S8 j4 i5 P0.14
3
2.8
36
. Z1 f1 E0 s0 o3 [3 C-
, N& ]  w6 c8 o- F! f+ k8 N' ^-
$ A/ z: N& ^4 B6 S) t" v7 y4 n108
6 u. q  j# o! U+ L( U; ?; R3
12
5 ?+ x# e( m8 i6 P/ }5 L5%钴高速钢
TiN
圆磨法齿轮滚刀
74
6.3
1.2
0.25
4
2.8
" ]3 G2 }& O* w3 b36
-
-
120
3
+ i) [' y: W' O) _& E) {. H20
整体多刃齿齿轮滚刀
0 G* N. z6 Q2 @1 H. Z) J1 ?. D  ?74
6.3
3.0
' P( n/ a0 y1 D- ~% u0.25
1 [) H+ Q) g6 Y$ b5
2
47
15°
9 P& \1 D, L' N. e-
1 P3 i) Q+ l' i7 i1 R& V50
, b; Y! a8 e) {/ l5 Z: J* y3
- o7 H5 N* x1 |5 x( v/ n9 I' M22
0 k, f4 T/ B. H: K; ]$ l. p整体多刃齿不重磨滚刀
( F, M) d& ?$ u4 x: t* E* F% `9 X120
8 l0 q' \; S7 n# F4.5
4.4
* w0 g" c: n  |" g3 U0.23
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
6 G; W" ]* g+ Q3 Q0 s表2中的3、4号滚刀
6 o  I8 I9 T5 q8 p! W　　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)。
　　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。
2 ~" R% {7 l/ ^  P* s9 H& W表2中5号滚刀
　　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。
- ^, L) q8 ^  C4 _& O　　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。
" M" }* ^3 X: E1 Q0 c# C文章关键词：