一、引言

  滚齿是外齿轮加工的常用方法之一。相对于插齿、铣齿等其他的加工方法,它具有加工效率高、齿形精度好等优点,而且用同一把滚齿刀加工相同模数但不同齿数的齿轮时,不存在理论齿形误差,减少了刀具的库存需求,所以在实际生产中应用也最为广泛。

  除了传统的高速钢整体滚刀,近年来在大模数、大直径齿轮加工领域,刀片式滚刀越来越多地得到运用。相比高速钢滚刀,他们的切削速度高,刀片寿命长,每片刀片有数个切削刃,而且无需重磨,优势明显。

  但由于刀片式滚刀的自身局限性,其主要应用范围还只仅限于齿轮的粗加工和半精加工,国内未见有用于齿轮精滚的成功案例。

  肯纳公司致力于将高效的刀片式滚刀应用于大模数齿轮的精加工,在原有设计的基础上做了大量的试验和改进,在刀具的精度和刀片寿命方面都有了长足的进步,使刀片式滚刀也能够成功应用于大模数齿轮的精加工。下面结合实际案例对这些改进作一个简单的介绍。

  二、工件简介和难度分析

  加工工件是一个模数36的外齿圈,齿数296,直径10.8米,高度0.96米。精度等级AGMA10,相当于ISO中的8级精度,齿面光洁度要求Ra3.2。材料为高合金钢,经过热处理,硬度达到HB300左右。

  前道工序由铣齿完成,留1.3mm单边余量到最终设计齿廓。

  原工艺中精加工由插齿完成,周期10天以上,无法满足客户的生产需求。

  将刀片式滚刀用于这个工件的精加工,有以下两个难点:

  ●刀具精度:相对于8级的齿轮精度,要求滚刀的精度达到AA级,齿廓的精度要求最大允许21微米,刀片式滚刀难以做到。

  ●刀具寿命:由于滚齿工艺的特殊性,加工途中不能换刀片。刀片的寿命要求达到284.16米,而且不能有明显磨损以免影响齿面光洁度而无法达到Ra3.2。客户尝试过用高速钢和焊接硬质合金滚刀加工,但均因刀具寿命问题使齿面光洁度超标

  
图一:外齿轮加工现场



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