滚齿进给量的选择

nevaeher

fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa
4 G  S! V, h3 j+ M8 }9 o3 b(1)
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。
4 ]( i  a0 `0 W. @. {表1 fa的各影响因子计算方程式(简化式)
: @7 i  L" Q+ U$ u, f+ K8 H影响因子名称
3 u6 R! D! o( Z6 A4 @3 b8 Z计算方程式
/ N# z" `1 S3 \& `% f* o# U# j顶刃切屑厚度h1因子Fh1
* }' M8 I! t  ^8 }Fh1=h1max1.9569
齿轮法向模数m因子Fm
Fm=0.0446m-0.7730
齿轮齿数z2因子Fz2
对z2≤120Fz2=z21.0607
滚刀外径d(mm)因子Fd
Fd=(d/2)1.6145×10-2×b0.4403
) ]. f; V8 F% {3 h" c# D" N. VFd=(d/2)0.4403 (b=0°)
滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0
" Y4 J& t* R$ h/ b) b, WF(N/z0)=(N/z0)1.7162
" a; g9 q1 v1 j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
表1中 h1max——滚刀顶刃的最大切屑厚度，mm
fa——滚刀轴向进给量/工件每转，mm/r
% e! D+ B: w7 P! X$ y9 ^9 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)
/ Y" a7 B* B1 F$ }, N: p3 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。
/ X2 T0 p- i7 e表2中1号滚刀
5 z" Y  f: p7 X; i9 {4 k/ G# g8 k　　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。
; e) M" u+ D; T! f$ E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 V# i! O! C* N1 S齿轮滚刀
# J$ M( V1 {& P9 ]6 v& b) q; w切削参数
m(mm)
z2
b
cp
1 t5 q4 ~' n# e2 ^" @) w' v* Md(mm)
z0
N
! o* t8 [' v+ s" P材料
3 {1 f3 E% D! h1 ?, m" w5 f涂层
结构
# M$ {" l9 }( k; d. a' HVc(m/min)
a(mm)
fa(mm/r)
' F; \: N3 Y- p. M6 C/ Mh1max(mm)
1
$ Y% ?4 y3 x- m* m1 R1.7
40
31°46′
4 C" W( k! {) }0 V! i% K! [& K% M& w-
60
5 w. \. q4 Q3 p" A4 d5 y6 y: b2
5 j4 R/ k2 C' `) L8 d& w+ {' Y3 M16
P25
+ G( Y' i4 M. V* @8 qTiALN
整体多刃齿硬质合金滚刀
( M* m0 a- u8 C) u; [+ k$ b395
+ E0 q$ p0 N' M1 ?/ O5.6
7 Y! K* ?  f9 s7 U1.8
0.14
2
3.175
( g7 Z$ v7 j* U2 k6 x4 w4 N1 h' d29
8 u6 q7 W; W/ Z0 v5 H( Q6 j( O( \-
0.3
0 g$ w8 E% O* o0 I5 K112
1
12
( b! ?$ Z6 F; ~9 j/ x- nS30(601Г)
$ ?! o9 X9 L( y- P7 i- Z7 K& j-
镶齿硬质合金滚刀
$ u2 V; W$ w3 J/ G+ H' a* _( i175
7.1
1.8
; }( S& o4 b4 f0 w4 H  W; t0.14
0 i! d" R/ ~! T7 a8 A$ q2 A3
2.8
36
6 ?: O4 w* q2 [-
-
" Y, K% I5 \6 \' m5 y  W# S  c) \, a108
2 Q. W, L+ o* h7 F' t& A( J  C3
12
) r; q2 S& B# w7 w$ P5%钴高速钢
TiN
圆磨法齿轮滚刀
74
) @! u# Q# K0 i: [7 Z6.3
  h2 E4 @* U2 T5 |! o2 Z1.2
0.25
: Q9 e; k: h6 t$ x4
$ K; d, X4 _' B2.8
36
-
-
120
3
20
整体多刃齿齿轮滚刀
74
6.3
3.0
9 t( X' t5 C( t4 `+ ]0.25
5
# l. _! Z, y" i/ c; A$ ^$ ^, ]/ T2 _& t2
! v# C% @" [- d9 I47
15°
-
) r' `# Z1 d; R2 v5 z2 Q50
3
22
$ u+ |& o% V4 y4 T7 o1 x整体多刃齿不重磨滚刀
120
% ]7 a1 }5 J5 s" y1 i( U9 x4.5
2 f  C+ T: A1 H  w* k4.4
0 H& |( H0 k( o, y0.23
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
4 [: @3 Q3 d& M1 @5 s$ P表2中的3、4号滚刀
6 T8 h! L+ c& Y' _0 A　　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)。
! E+ z9 {. x3 H  E' c　　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。
0 P5 {4 u& d! H( C1 j8 j表2中5号滚刀
3 d/ y, Q4 w) i/ u5 T! ~9 O/ r7 X　　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 E; |# D# N' G% e: p" o6 x　　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。
/ q% x, _8 P, ]5 U; o" O# e8 R5 {文章关键词：