滚刀设计参数及工艺参数的选择

滚刀设计参数和工艺参数的选择Gen-1-10-2001-M.Broese提高加工效率,降低加工成本的途径•选取适当的刀具参数•选择适当的加工参数•合理使用刀具选择参数的目的是提高加工效率,降低加工成本Gen-1-10-2001-M.BroesetzEBAznfHz200()nvd0010001000)(002vfzzABEdztHz2=齿轮齿数,z0=滚刀头数A=切出长度E=切入长度b=工件的宽度n0=滚刀的转数fz=轴向走刀量d0=滚刀直径v=滚刀切削速度z0·n0·fz=生成速度滚刀外径与滚削时间的关系-从滚削时间公式可看到的趋势是:-加大滚刀直径可增加切削时间,-增加滚刀的头数可缩短切削时间.-当然在改变这两个参数时,也会带来其它参数的变化.Gen-1-10-2001-M.Broese滚刀外径与滚刀刀齿有效齿长的关系6,51005,8955905854804753,2703652,5602,5551,5500123456710095908580757065605550outsidediameterofhob(mm)mmUsabletoothlengthhobmod2,0mmborediam.=32mmZo=2,rightni=12ProfileDIN3972,BPI滚刀槽数为12,头数为2,采用不同的外圆直径可从上图看到其有效齿长不同:当外圆直径为95mm时刀齿的有效齿长为5.9mm.可刃磨19-20次.当外圆直径为65mm时刀齿的有效齿长为3mm.可刃磨8-10次.Gen-1-10-2001-M.Broese选择滚刀外圆直径要考虑的因素-滚刀外径对走刀波纹深度的影响选用大直径滚刀的优点:-在保持同样的刃背长度的条件下,可采用较多的槽数,提高滚齿的齿形精度,采用较大的轴向走刀量.-在采用相同的轴向走刀量的条件下,造成的走刀波纹高度要小于小直径滚刀所造成的波纹高度.从上面公式可看出,在相同的走刀量下,dao滚刀的顶圆直径愈小走刀波纹的深度愈大,因而,在控制走刀波度高度一定的前提下,选用较大直径的滚刀可以选择较大的轴向走刀量.如:同采用2mm/rw的轴向走刀量,直径100mm的滚刀造成的走刀波度为0.0145mm,而直径为80mm的滚刀造成的走刀波度为0.0182mm.Gen-1-10-2001-M.Broese选择滚刀外圆直径要考虑的因素-滚刀直径影响切削行程长度选用小直径滚刀的优点:-选择小直径滚刀可减小滚削的切出,切入行程长度,降低切削工时:图中E为切入行程,U为切出行程,两者都随着滚刀的外圆直径的加大而加大,因而采用小直径滚刀可缩短走刀时间.-选择小直径滚刀在采用同样的切削速度的情况下,提高滚刀和工被加工齿轮的转数,提高加工效率.1000)(002vfzzABEdztH-采用较大直径的滚刀可以选择较大的滚刀内孔.刀杆有较好的刚性.nvd001000采用100m/min的切削速度,若是直径100mm的滚刀,no滚刀的转数318转/分,若是直径为80mm的滚刀,no滚刀的转数398转/分,80mm直径的滚刀的转数就高出25%,在加上行程长度的影响,80mm滚刀的加工效率要比100mm滚刀的高出28%Gen-1-10-2001-M.BroesezfnzABEztH00)(2nvd001000增大下面三项参数可降低滚削时间:•滚刀头数•滚刀转数rpm•轴向走刀量Z0n0fz应选择较大的值!!增加头数是提高效率的有效途径之一选择滚刀的头数Gen-1-10-2001-M.Broese选择滚刀的头数tzEBAznfHz200()滚刀的头数Zo对加工时间有着重要的影响.在某些请况下采用多头滚刀对降低加工工时有着显著的作用.选择滚刀的头数要考率下面的事项:-齿轮的齿数和滚刀的头数之间不应有1以外的公约数,以便分散刀具分度误差和刀具安装的径向跳动误差为齿轮造成的相临齿距误差.-滚刀的头数和滚刀的槽数之间不应有1以外的公约数.-应用直槽滚刀所能采用的最多头数应控制滚刀的螺旋升角不大于6度,过并按下面公式计算:Gen-1-10-2001-M.Broese确定滚刀的最大头数-随着滚刀头数的增加,刀齿的切削负荷随之增加,故所采用的走刀量要相应降低:滚刀的头数走刀量下降的百分比相对的走刀量101mm220%0.63mm345%0.61mm458%0.59mm565%0.57mm670%0.55mm多头滚刀在机床和刀具不适于采用大的轴向走刀,及高速切削的条件下,是提高效率的一个途径.因采用多头滚刀会增大齿距误差,故对于精密滚削不用多头滚刀为好.mndz01,00按照螺旋升角不大于6度计算滚刀的最大头数,若滚刀的螺旋升角大于7.5度,将在刀齿楔角为钝角一侧的齿面质量下降.000dzmnsinGen-1-10-2001-M.Broese计算齿轮齿形包絡误差滚削齿形包絡偏差滚刀的头数齿轮的模数齿轮的压力角齿轮的齿数滚刀的槽数Gen-1-10-2001-M.Broese选择多槽滚刀要考虑的因素使用多槽滚刀要保证下列各条件得到满足:•保证刀齿刃背有足够的使用长度(刃磨次数)和足够的刚度.•有足够的容屑空间(夹角25°-30°)防止挤屑,特别是用于强力切削和干切的滚刀•有足够大的槽底圆弧半径,防止挤屑•最小滚刀直径的选择,要考虑刀具内孔,槽数和有效刃背长度等因素,•在同样大小直径的滚刀,增加槽数将缩短滚刀刀齿的有效齿长,刃磨的次数将减少.•小直径的滚刀要保持大直径滚刀同样的刃磨次数只有减少滚刀的槽数.•没有精密,高效滚齿机多槽滚刀将不能很好的发挥其作用,得不到应有的齿形精度和加工效率.并牺牲了刀具的寿命.Gen-1-10-2001-M.Broese•预切区长度的计算•展成区长度的计算•窜刀长度的确定•始,终位置的确定选择滚刀的长度滚刀长度的计算:窜刀方向顺铣粗切区齿形展成区-滚削的过程要分成预加工区和展成区,-从齿坯上切下的绝大部分金属是在预切区进行的.-预加工区是位于滚刀首先切入齿轮的一侧.-滚刀的安装位置必须包容整个预加工区,否则会造成切入端第一个刀齿过载,可能发生打刀现象.-加工一种齿轮的滚刀的最小长度等于预加工区的长度,也称刀具切削刃长.等于粗切区长度加上展成区长度的一半.Gen-1-10-2001-M.Broese展成区长度计算滚刀的上齿高变位量滚刀齿定圆弧半径压力角螺旋角齿数模数齿轮顶圆直径滚刀螺旋升角Gen-1-10-2001-M.Broese-齿轮齿形的生成是在齿形展成区生成,--齿形展成区是以节点对称-齿形展成区的大小是由两啮合线端点与滚刀齿顶线交点间的线长lpa和两啮合线与齿轮顶圆交点间线长Lpf的长者计算.展成区长度的计算要考虑两啮合线在滚刀齿顶处两端点间距和在齿根处两端点间距的大小Gen-1-10-2001-M.Broese窜刀长度的确定滚刀的窜刀长度按下式计算:Ls=L3-Le-LPO/2–3*mnLs=滚刀的窜刀长度L3=滚刀的有效长度Le=滚刀的切削刃长度(滚刀的最小长度)LPO=齿轮齿形展成长度-滚刀在加工一个或几个齿轮之后,沿其轴向相对于齿轮移动一个距离,以保证滚刀刀齿的均匀磨损—称为窜刀-从降低滚齿的刀具费用,和换刀的辅助时间,滚刀的窜刀长度应尽量长.-滚刀的窜刀长度应与采用的机床相适应,滚刀可窜刀部份的长度若大于机床能执行的窜刀长度是一种浪费,会增加刀具的成本.Gen-1-10-2001-M.Broese提高加工效率,降低加工成本的途径•选取适当的刀具参数•选择适当的加工参数•合理使用刀具选择参数的目的是提高加工效率,降低加工成本Gen-1-10-2001-M.Broese选择适当的加工参数•切削速度的选择•走刀量的选择Gen-1-10-2001-M.Broese选择切削速度--滚削速度的选择要考虑刀具材料,和适当的涂层-要考虑被加工齿轮的模数,-要考虑被加工齿轮的材料及其热处理条件Gen-1-10-2001-M.Broese1001502002503003504004505005500102030405060708090100110120VCm/minTemperaturein°C刀具刃口的温度在一定的范围内随切屑厚度的增大及切削速度的提高而升高.Chipthickness0,10,130,170,20,3mmVCm/minReturn根据不同的齿轮材料的性能选择较好的加工性能的温度确定其加工速度切削速度和切屑厚度对刀具刃口温升的影响Gen-1-10-2001-M.Broese材料强度700N/mm2材料强度900N/mm2材料强度1200N/mm2Moduleroughingm/minfinishingm/minroughingm/minfinishingm/minroughingm/minfinishingm/min2100130759855772921206990507038411063824056476995774304256888516626366608445632535756784259243485273395523329486736502221104462334621291238532941202814354926361927M35带有TIN涂层滚刀的推荐的切削速度Gen-1-10-2001-M.BroeseBrandnameASTMDINCCrWMoVCoHRCCPMM2M2S6-5-21,04,26,45,02,0-65CPMM3M3S6-5-31,34,06,05,03,0-65ASP231,34,26,45,03,1-65CPMM4M41,44,35,84,54,0-65CPMM35M35S6-5-2-51,04,26,05,02,05,064CPMM42M42S2-10-1-81,13,81,59,51,28,066CPMM45S10-4-3-101,34,16,35,03,18,366ASP301,34,05,06,53,08,066CPMREX20M621,33,86,3112,0-66CPMT15T15S12-1-4-51,64,012,3-5,05,066CPMREX76M481,53,810,05,33,19,067ASP602,34,06,57,06,510,568CPMREX1213,34,16,15,33,2972Composition常用的几种刀具材料S3901.64.810.52.05.08.0Gen-1-10-2001-M.BroeseColourSunite®GoldSunite®CarboniumSunite®SilverSunite®ChrominumSunite®UniversAlSunite®FuturaSunite®X.TremeSunite®HardlubeDescriptionTiNCompoundTi2NTiCNCrNTiAlNTiAlNTiAlNTiAlNWC/CTemp.max(°C)600450600700800800800800Coeff.friction0,40,40,40,40,30,30,30,2thicknessinµm1-41-41-41-51-41-41-32-6HardnessHV0,0525003300230017503000300035002600TiAln1000WC/CVariouscoatingsGen-1-10-2001-M.Broese几种齿轮材料的可加工性材料的抗拉强度材料的布氏硬度N/mm2材料的可加工性1.普通碳钢2.低合金镍钢/低合金镍鉻钢3.鉻镍钢4.鉻镍钼钢5.镍钼钢6.鉻钼钢7.鉻钢和鉻釩钢8.硅锰钢Gen-1-10-2001-M.Broese050100150200050100150200250300350Temperature°CKp/mmCk60St70Ck45N不同的碳钢的耐热性根据低强度位置选择加工工作温度范围不同的碳钢的耐热性Gen-1-10-2001-M.Broese