硬齿面刮削加工的关键技术分析

磨道高手

表1 滚刀前角推荐值
9 N& m+ W- {8 W' j齿轮齿面硬度
HRC
! ?# N; T; Q& O: F  l滚刀前角
, J8 X: b7 T% E8 E: S# p- G≤52
0°
# p% n! P6 `8 [  ?5 x+ o/ B' C52～60
* a; |# H% m" _: B" l! k  ^0 m-10°
& [! t/ r, \, [60～65
-20°～-30°
滚刀负前角的大小将直接影响刀具刃磨后齿形精度的保持性以及抗崩刃的能力。负前角越大，精度保持性越差；但负前角过小，刀具抗崩刃能力也小，因此，在确定前角大小时要综合考虑这两点。根据被加工齿轮的齿面硬度，前角推荐值见表1。
- ?2 B: b) B  h/ j) |( P4 \刀具材料与涂层 硬齿面刮削过程中，刀具承受着较大的冲击载荷、较高的切削温度和强烈的摩擦，因此，要求刀具材料具有很高的冲击韧性、耐磨性和耐热性。
1 t- K- H2 n: x& J% u近年来，WC/Co基细晶粒硬质合金已成为齿轮加工技术中的一种重要材料。它是由硬质相碳化钨(WC)和硬度较低的金属粘结相钴(Co)烧结而成。成份相同的硬质合金，WC晶粒小于1µm时，其硬度和抗压能力比晶粒为1～3µm的普通硬质合金大大提高。超细晶粒硬质合金(≤0.5µm)具有很高的抗弯及抗拉强度，现代制造技术可以生产出均质的超细晶粒硬质合金。含WC和Co分别为94%和6%的超细晶粒硬质合金，其硬度和抗弯强度可分别达2000HV30和4000MPa。
刀具涂层可采用化学气相沉积法(CVD法)和物理气相沉积法(PCD法)。目前已经研制出PVD法涂层硬质合金，这还是一项新技术，主要采用TiN作涂层材料。人们还研制出其它基于TiN的涂层材料，其中，TiCN和TiAlN已用于商业化生产。
切削参数 与其它切削加工方法一样，硬齿面刮削在确定进给速度和进给量时也要综合考虑多种因素，尽可能优化加工。需要考虑的主要因素包括：机床的刚性、工件所要求的精度、齿坯预处理情况、工件夹具及机床的状况等。
  D' m6 A# P* H4 a表2 建议切削速度
齿面硬度
5 [1 K2 y: i% SHRC
, U, G1 f% K1 ?0 m5 \线速度
' n% k# H# X1 f- L7 b5 fm/min
4 l+ h" L: q9 e& L( }40～42
110～140
0 P2 K) U! d# Z5 m6 b' B2 p4 j, H43～45
90～120
46～48
, y2 _( o" {  F. x70～115
) M1 H$ z7 N* z49～52
60～110
; Y. F5 V! Z) W; o" W* e53～56
0 I  U; E1 f4 [7 n50～90
5 X+ d! ]% m" T/ L57～59
45～80
60～62
41～70
; y1 l7 i4 Q! T9 I* _+ C4 }' T63～65
40～60
切削速度： 一般为40～140m/min。它取决于机床运转条件、工件硬度和模数。高速滚齿时的表面粗糙度值较小，但是，切削速度提高后，滚齿机振动加剧，容易损伤滚刀刀刃，因此，一般齿轮硬度很高时用低速，不太高时用高速，这样滚刀的磨损比较小。推荐切削速度见表2。
1 z0 J' Y8 h* _1 ~- r轴向进给量：一般为1～5mm/r。工件硬度越均匀，滚齿机的刚性越好，进给量可以越大。进给量越大，滚刀磨损越小。为延长滚刀寿命，应选用较大的进给量而不是较小的进给量。但进给量大时进给波纹也较大，所以一般只有在后续磨削加工工序时才使用尽可能大的进给量，以延长滚刀寿命。它可通过下面公式来确定：
滚刀每转轴向进给量=cosb·(4d·D/sina)1/2，mm
式中
, s# E& T8 U9 h) |+ @3 cb——
齿轮螺旋角
d——
齿轮节圆处允许的进给波纹深度，mm
2 b% k! I1 `- a3 sa——
+ [% H& U3 N: _5 L( F8 E( D  Z齿轮压力角
D——
滚刀外径，mm
表3 一次走刀切削余量
模数
mm
切削厚度
mm
' I, G/ r# u" K4 k' I8 ]20
0.4～0.6
17～12
0.3～0.5
) g: W! K6 C. b5 {* F7 e≤11
, m' V9 c4 f# Z0.3～0.4