PCBN刀具车削齿轮的原理（二）

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　　应用高生产率技术
* q' |& w. s6 Q3 K　　修光刃和插车工艺能被用于一系列不同的大批量生产应用领域。在齿轮车削中，插车和修光刃的结合通常是最佳的解决方案。包括尺寸精度和表面粗糙度在内的典型同步啮合齿轮见图6所示。
　　第一个关键的地方是加工同步啮合齿轮的锥面(图7)。对于加工这个表面，有三个选择：(1)传统车削；(2)插车；(3)修光刃技术。
  G* s# N1 I$ u. M! z6 M1 i　　传统车削是一种试切法，而且作为与插车和修光刃技术相比较的基准。在传统车削中，使用的切削速度和进给量分别为150～200m/min和0.1mm/r。插车使用的参数见图8。
　　插车锥面时采用非标刀杆；刀片型号TNGN110304E；材质等级Secomax CBN100；Vc=300m/min,f=0.04mm/r,ap=0.15mm；无冷却液。
0 A+ t" H; I7 X　　如前所述，成功的插车依靠提高切削速度和降低进给量。使用的刀片是一种具有负角槽型的整体式Secomax CBN100三角形刀片，每个刀片提供六个切削刃。在插车加工中，刀具位置精度是至关重要的，因为它将被复制到工件上。在加工锥面时，需要使用特别定制的刀杆来提供6.5˚的锥度，锥度的最终调整需要在机床上完成。
- }$ E" Z+ v6 p  h: }* c" ~% b　　插车的主要好处在于缩短了加工节拍。插车的进给量为0.04mm/r、切削深度在4转加上极小的空进给共计接触时间0.04秒内完成，而传统车削需要4.96秒，差距超过100倍。
" A3 U' I7 D( J) a3 h, y　　除了加工节拍提高之外，插车还有其它好处。图9表示刀尖圆弧半径对表面粗糙度的总体影响。如期望的那样，刀尖圆弧半径越大，表面粗糙度越好。令人感兴趣的是，与传统加工相比，插车通常产生好得多的表面粗糙度。
　　已加工表面残余应力的分析也已经显示插车具有确实的好处，取决于许多因素，诸如切削刃状态、加工参数等。已加工零件的整个表面处于压应力状态是可行的。对于承受动载荷的零件，这当然是令人感兴趣的。图10表示了传统硬车削、插车和粗磨表面之间应力的主要区别。这方面已经进行了深入的研究，超出本文的范围。插车的表面还去除了与螺旋表面相关的影响表面粗糙度的问题，传统车削生成螺旋的刀具轨迹
　　在锥面上使用修光刃技术是当与传统车削相比需要缩短加工节拍时的一种选择，但是这将要求把刀片调整到与锥度一致，以确保修光刃效果的有效性。
　　齿轮的内孔加工使用传统刀片和修光刃刀片都可以。正是内孔长度的原因，使得插车不能成为一个可行的方案。使用修光刃刀片的主要好处是提高余量的切除率而不影响零件的表面粗糙度。如图11所示，在较低的进给量下使用修光刃刀片很少或没有优势，依靠修光刃的设计，进给量能比传统车削高三倍，它有两种潜在的优势。首先缩短加工节拍，其次，更少的接触时间提供潜在的更长的刀具寿命。
* {, ?: K& X0 |　　使用修光刃原理的一个变通是使用刀尖圆弧半径更大的刀片，如圆刀片(图12)。而这种变通对于通孔或通行无阻的外圆车削是可接受的，加工时碰到台阶是不行的，限制了它的应用。
　　使用修光刃或者圆刀片都具有更大的接触面积，确实提高切削时的压力，但由于硬车削的切削力较低，这通常不会出现达不到尺寸精度的问题。
$ H5 }3 [6 k; F4 S  ]" G　　通常，最后加工的是前端面和(或)后端面。所有三种选项都是可行的，而且当然因为面积小，加工节拍在所有情况下都较低(图13)，可是仍然存在通过应用插车技术来最小化切削时间的机会。
% X/ l2 w" F" P, i5 y) P　　在工业应用中，把现有技术和生产需求结合在一起是重要的，下例(图14)展示了一个传动件制造商的优先选择是：整体式CBN100进行插车被用于锥面和前端面，内孔的加工使用CBN100修光刃刀片，而后端面的加工使用传统几何角度的CBN100修光刃刀片。
　　结论
　　通过把汽车同步啮合齿轮作为案例，作者已经展示了如何在一次装夹完成传统硬车削的多个加工工序，提供更高的位置精度以及缩短加工节拍。这种工艺与更传统的磨削技术相比，磨削没有柔性、需要几台磨床才能完成零件加工，保持位置精度要难得多。结果，趋势是朝着通过PCBN硬车削来精加工零件的方向发展。
　　随着业界非常强调通过缩短加工节拍来提高生产率，本文讨论的两种新的加工技术作出了重要的贡献。虽然两种技术都有一些限制，但已经证明当零件几何角度允许使用插车和(或)修光刃技术时，加工节拍明显改善并因此提高生产率。
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