滚齿进给量的选择

nevaeher

fa=Fh1·Fm·Fz2·Fd·F(N/z0)·Fa
& h# a: N  W; P(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。
3 R! Y9 y$ S3 R% S6 `表1 fa的各影响因子计算方程式(简化式)
& P  Q2 }. L& [; x$ S* x' P  o, E影响因子名称
计算方程式
. X, k# ~, I: q+ r顶刃切屑厚度h1因子Fh1
  Y, I4 R7 Z% N. d7 S/ cFh1=h1max1.9569
1 M" w8 v& s- a7 _3 [* R4 p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
4 e$ b) I6 H$ c  y1 ~) x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°)
. D' y( y' d# c滚刀刃齿数N和滚刀头数z0因子FN/z0
F(N/z0)=(N/z0)1.7162
滚刀切入深度a(mm)和齿轮齿形位移修正系数cp因子Fa
+ D7 H8 W& Q$ d, ?+ VFa=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
1 Y  e4 g  \! a2 V8 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)
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
0 H6 o2 E7 g' U) S1 D　　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。
3 g. m' D! T+ I. T+ [* n4 ~: j) K/ |表2中的2号滚刀
: f% [* ]7 V, N2 |1 T' w' [2 D　　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。
: l; D4 y' f% i; W表2 齿轮、齿轮滚刀及切削参数数据
, G/ J9 L+ l  [( V9 d) Z' {滚刀编号
! V2 S2 Y/ R! B0 n4 {$ d+ \齿轮
* m2 _8 `, f# q+ T2 q2 z' l6 m3 A/ w齿轮滚刀
切削参数
m(mm)
z2
b
" Q0 C( T7 Q0 c7 D+ Gcp
! K! C& ]/ q1 i- Td(mm)
' g8 o# o$ ]! A& n: p2 C! q7 sz0
. l7 u. A) \2 c+ lN
材料
涂层
结构
Vc(m/min)
a(mm)
% \) `3 u- S, G& I: B% X0 X( cfa(mm/r)
! R3 F$ P$ E6 U3 t' n" @6 V( ph1max(mm)
# U2 o  |- Q; h6 F1
1.7
! Y# \8 ^% a, o9 [9 N  k40
- N5 u  B4 d/ U6 u9 W: d31°46′
-
# s  W: J6 Z( L2 D% Z- ]60
2
16
$ U& G( l: @) \  D6 BP25
TiALN
; ^$ V8 G0 o" W' o整体多刃齿硬质合金滚刀
; }9 q" `) F1 [; B4 m  p395
0 U& g6 T! B2 H1 s, S( u1 M5.6
1.8
0.14
! `% n- M( J* G* I3 a2
1 d: n4 H2 ~  R1 p- ]3.175
4 ^. A; G9 ]$ p. L( u29
-
0.3
; J: i. E. M9 G6 U8 H% U1 B112
4 m$ w0 U' f/ ~. Y1
12
S30(601Г)
' R6 V6 j, w8 h: ~1 d# r% l3 [! F. O-
9 s$ ]1 ?& r# o6 A; E  Y+ d( W镶齿硬质合金滚刀
175
7.1
: E; a  q) s. m" F/ I$ U1.8
2 ?6 i: [% {6 e: y3 ]/ D0.14
/ X0 @7 Y4 I- W1 a" X7 A( z3
0 z  c* ^/ O4 z8 H+ i2.8
36
-
+ D/ c3 z; R- ?/ I$ z/ r0 q-
; q, s6 _- l$ N! _" Y108
6 r! V+ d6 W1 s3
! p3 M' _( g, `- E( [$ M  A12
; G: z' Z& M1 `5 k, i5%钴高速钢
TiN
& [9 z& X7 b3 L5 v, J* E圆磨法齿轮滚刀
74
6.3
1.2
, m3 a5 n5 i; ~3 L/ c0.25
4
% q  T+ l" o" q8 L, p2.8
36
7 M5 B8 ?  x/ k4 s-
-
120
3
' o2 Y+ g; h" A# a* x" ]1 C% w; c20
整体多刃齿齿轮滚刀
74
$ r$ A& Z7 ?- E. x) \9 k6.3
% o7 T; Z. V8 m, W3.0
# O  i. Q  T. H6 Y- [  r+ b0.25
5
2
! U! v9 ]  Y& w47
15°
$ U9 k# u1 ~* T/ [8 v1 o0 J$ K) G-
50
8 u, d  d# \5 S9 D, G% w- `3 H' ]3
, o) ^1 A4 O7 n% Q6 g22
整体多刃齿不重磨滚刀
120
4.5
# d  C/ i; Y# K% n. i4.4
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)。
　　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。
+ o- N0 u7 H& b7 c5 z# F. S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。
2 Q- p5 q- L, s$ t9 H- c4 j- D2 ]　　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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