大模數(shù)斜齒內(nèi)齒輪大量應用于風力發(fā)電機低柑，而且需求日益增多咕诊，齒輪加工的效率及質(zhì)量，直接影響風機制造行業(yè)的發(fā)展跛农。本文論述了目前大模數(shù)斜齒內(nèi)齒輪加工行業(yè)的需求現(xiàn)狀橡吗，以及國內(nèi)、外齒輪銑刀現(xiàn)狀沼币，分析了齒輪精銑刀研制的必要性胶见。

風能是太陽能的轉(zhuǎn)化形式之一，是一種零污染物排放的可再生的自然能源呛谜。目前在跳，對于風力發(fā)電多采用升力型水平軸風力機。風力發(fā)電機組中的齒輪箱是一個十分重要的機械部件，其功能主要是將風輪在風力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其獲得相應的轉(zhuǎn)速猫妙。風輪的轉(zhuǎn)速很低瓷翻，根本達不到發(fā)電機發(fā)電的要求，必須通過齒輪箱內(nèi)齒輪副的增速作用來實現(xiàn)吐咳，故也將齒輪箱稱之為增速箱逻悠。與普通圓柱齒輪減速器相比，行星機構(gòu)齒輪箱重量輕韭脊，尺寸小，而被廣泛應用单旁，其中內(nèi)齒輪大多為模數(shù) 12 以上的斜齒輪沪羔，螺旋角一般為 8° ～ 15°。該類齒輪的加工象浑，采用傳統(tǒng)的滾切加工難度較大蔫饰，采用插齒則效率極低，每更換一種規(guī)格齒輪庸尚，則需做相應的機床螺旋導軌喇暴，且由于插齒斜齒的刀前刀面形狀的特殊性，制造和刃磨都非常復雜换乙，導致采用插齒加工費時倍熄、費力。因此高效的加工方式及相應機床不斷涌現(xiàn)膀娱，特別是采用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)盤形銑刀的高速銑齒機的出現(xiàn)混检，使齒輪的粗加工、半精加工的效率極大的提高稼注，但目前采用的可轉(zhuǎn)位盤形銑刀多為刀片搭接形式写并，如圖 1 所示，以多片直線刀片為一組栓堕，逼近漸開線齒形于嚼，此種方式，刀片數(shù)量多裤爆，更換刀片時間長处监，刀片之間的搭接凹痕無法消除，通常為0. 1 mm以上糕伐，甚至超過0. 3 mm砰琢，如圖 2 所示的工件齒形，從而造成后序磨齒余量不均勻良瞧，增加磨齒成本陪汽，甚至磨不掉該痕跡，造成廢品; 由于有凹痕的存在，齒輪在淬火時及容易造成應力集中而產(chǎn)生裂紋;另外挚冤，此凹痕在齒輪銑后檢測况增，特別是采用跨幫距檢測，容易造成較大誤差训挡。采用精銑刀盤可完全避免了刀片搭接痕跡的出現(xiàn)澳骤，一次加工漸開線齒形成形，可達到 IT9 級精度澜薄，國內(nèi)目前沒有開發(fā)出此類刀具为肮，而外著名刀具制造商如藍幟( 菲特) 、山高肤京、山特維克等均已掌握該項刀具的研制技術(shù)果喊，但引進國外刀具，制造周期長腿逞、價格昂貴实朗。

1 國內(nèi)外大模數(shù)齒輪的加工現(xiàn)狀

目前，大模數(shù)內(nèi)齒齒輪汤钻、外齒齒輪大量應用于風力發(fā)電機垮撇、礦山機械、港口機械荡唾、大型立式車床等方面状堰，而且需求日益增多，齒輪加工的效率及質(zhì)量轨皮，直接影響上述行業(yè)的發(fā)展伪滤，因此，齒輪加工企業(yè)不斷改進加工方式燎厘，特別是內(nèi)齒輪的加工薇硬。內(nèi)齒輪采用滾刀加工，滾刀的制造難度很大蠢琳，效率低; 采用插齒刀加工啊终，同樣存在效率問題，且在加工斜齒時受機床工裝限制; 采用指形銑刀加工傲须，效率低蓝牲，刀具磨損快。因此開始采用銑齒加工工藝泰讽，利用滾齒機或高速銑齒機采用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位銑刀加工例衍，一次完成齒形粗或半精加工，是采用指形銑刀加工效率的 20 倍以上已卸。但由于機床剛性問題等影響佛玄，前者較后者效率低，已逐步被取替，國外格里森普法特梦抢、利波海爾等公司生產(chǎn)的高速銑齒機在國內(nèi)率先采用般贼，國內(nèi)天津精誠機床廠、南京工大研究所奥吩、齊重數(shù)控等企業(yè)研發(fā)的高速銑齒機在國內(nèi)大量采用哼蛆，極大地推進了大模數(shù)齒輪加工業(yè)的發(fā)展。

2 國內(nèi)外大模數(shù)齒輪精銑刀的現(xiàn)狀

伴隨著齒輪加工業(yè)的高速發(fā)展划搓、加工機床的發(fā)展沮念，相應的與機床配套刀具———可轉(zhuǎn)位齒輪銑刀用量急劇增加，國外知名刀具公司仍枕，如山高刀具营俘、藍幟( 菲特) 刀具、伊斯卡刀具尚蔗、山特維克刀具、肯納刀具等紛紛進入國內(nèi)市場话贯，但進口刀具價格昂貴篡搓、交貨周期長、設(shè)計前期交流困難露使。國內(nèi)以哈一工為首的刀具制造企業(yè)不斷研發(fā)和改進页镜，目前所生產(chǎn)的齒輪粗銑刀、半精銑刀可以與進口刀具媲美答肤，并逐步替代進口刀具纸牌，但齒輪精銑刀的研制在國內(nèi)還是一項空白。

平裝結(jié)構(gòu)銑刀的夾緊機構(gòu)采用楔塊夾緊方式愧杯，刀片很容易產(chǎn)生竄動涎才，因此，國內(nèi)外的齒輪銑刀通常采用刀片立裝結(jié)構(gòu)力九，此種結(jié)構(gòu)刀具的切削力方向合金截面大耍铜，抗壓強度高，可實現(xiàn)大切深跌前、大走刀量加工棕兼，刀片利用切削力夾緊，夾緊力隨著切削力增大而增大抵乓，只需要一個螺釘將刀片固定在刀槽上伴挚，轉(zhuǎn)位方便，且省去壓塊之類的夾緊元件灾炭，結(jié)構(gòu)緊湊茎芋、簡單，可以增大容屑槽，使容屑的空間加大败徊，便于排屑帚呼。國外的齒輪精銑刀如圖 3 所示，絕大多數(shù)廠家采用立裝結(jié)構(gòu)侣豌，只有少數(shù)廠家采用平裝結(jié)構(gòu)皮向，由一個刀片形成單面齒輪漸開線齒形，根據(jù)齒輪工藝的不同需求幼浩，銑刀齒形設(shè)計各不相同盘荸，比如淬火后磨齒的齒輪，通常銑刀設(shè)計成帶凸角( 加工出的齒輪齒根有沉割量) 結(jié)構(gòu)软健。銑刀刀片定位有單螺釘孔的售检，也有雙螺釘孔的，刀片多為轉(zhuǎn)位兩次祸榨。

3 國內(nèi)外大模數(shù)齒輪銑刀設(shè)計制造水平現(xiàn)狀

齒輪銑刀的設(shè)計目前國外主要采用計算機 CAD\CAM 手段彤擒，借助軟件很直觀的設(shè)計出銑刀的各個角度，而且容易檢驗干涉垢雨，應用 CAD \CAM 技術(shù)是先進國家刀具業(yè)目前所具有的最大特點锯叮，國外大部分制造廠家采用了這一技術(shù)。取得了十分顯著的社會效益和經(jīng)濟效益辐践。目前主流的 CAD \CAM 軟件很多坦报，I －DEAS、UG 等軟件在刀具領(lǐng)域均有廣泛應用; 國內(nèi)哈一工從 20 世紀 90 年代初就開始使用 I－DEAS 軟件進行可轉(zhuǎn)位銑刀的設(shè)計與編程狂鞋，是國內(nèi)首家將CAD \ CAM手段應用于銑刀領(lǐng)域片择，完全滿足齒輪銑刀的計算機 CAD\CAM 要求。銑刀有限元分析 CAE 方面骚揍，國外在力學分析字管、熱學分析做得比較深入，應用也比較廣泛; 國內(nèi)只在高等院校做些研究性課題疏咐，企業(yè)在銑刀設(shè)計過程中應用較少纤掸，此方面與國外有一定的差距。

輪銑刀制造關(guān)鍵序為刀槽的加工浑塞，其加工結(jié)果直接影響銑刀的齒形精度借跪。銑刀的切削角度，不是指刀片本身的角度酌壕，是刀片裝在刀體上形成的角度掏愁，主要角度為主偏角、刃傾角卵牍、前角果港、后角桌懊。為了設(shè)計與制造方便，通常以側(cè)前角( 過去稱徑向前角) 和背前角( 過去稱軸向前角) 來代替刃傾角和前角對銑刀前角的表示潘谴。兩種前角的不同組合英嬉，便形成了前角類型不同的銑刀，各角度復合出空間幾何角度哆沽，主要在刀體槽上實現(xiàn)份肠，刀槽加工角度位置的計算比較復雜，計算量大贬嚷，在加工時編制數(shù)控程序難度也很大僧少，所以銑刀刀槽加工采用 CAM 手段，即用建好的銑刀三維模型汇光，利用軟件生成數(shù)控刀具路徑; 并編制將工件加工為成品所需的各種工藝供撵，然后，將當前工位所有工步的刀位數(shù)據(jù)寫入刀位文件旱谐，將輸出的 ASCII 碼刀位文件轉(zhuǎn)換成刀具路徑文件蔗括，使用后處理刀位文件產(chǎn)生用于控制機床的刀具路徑文件。即將銑刀的刀槽撤防、容削屑鸿市、螺釘孔等的刀路一一生成后利用機床專用的后置處理文件，將刀路文件轉(zhuǎn)化為機床識別的程序代碼即碗，輸入到五軸加工中心進行加工。實際銑削時可利用的機床具有刀具自動補償功能陌凳，減小由刀具磨損造成的誤差; 并在加工時及時更換磨損的刀具剥懒，并采取小進給反復檢測修光刀槽的方式，提高刀槽的精度合敦。國外采用五軸聯(lián)動加工機床初橘，實現(xiàn)全部刀槽的加工，加工精度高充岛，效率高; 國內(nèi)像哈一工等大型刀具制造企業(yè)也是采用五軸聯(lián)動加工機床保檐，實現(xiàn)全部刀槽的加工，制造精度可達到國際水平崔梗。銑刀刀片的加工國外采用數(shù)控刀片磨削中心夜只，國內(nèi)也采用相應設(shè)備，刀片刃口鈍化處理后可達到國外同類刀片使用壽命蒜魄，因此扔亥，刀片的制造精度等方面也可達到國際水平。

4 國內(nèi)外大模數(shù)齒輪銑刀材料應用現(xiàn)狀

立裝結(jié)構(gòu)齒輪銑刀盯辅，主要零件為銑刀刀體摹跑、刀片米搭、螺釘。銑刀刀體材料多數(shù)為 42CrMo胚砰，只是熱處理工藝略有差別避纤，國外通常將工件淬火達 40HRC 以上后精加工刀槽，采用此種方式敬魏，銑刀刀體整體硬度雖然較高蜂棒，但加工難度大; 國內(nèi)通常將工件調(diào)質(zhì)后精加工刀槽，調(diào)質(zhì)可使工件具有較低的硬度肠豺、強度和較高的塑性沸稻、韌 性，42CrMo 在 580 ℃ 回 火 可 達 到 30 ～35 HRC俐粪，在粗車和粗銑鍵槽后進行調(diào)質(zhì)處理所饺，可消除應力，并提高刀體韌性褪秀，降低硬度蓄诽，便于后序的機械加工，同時為表面滲氮做預先熱處理媒吗，精加工刀槽后采取表面氮化處理仑氛，這樣刀具具有較高的表面強度，同時內(nèi)部具有較好的韌性闸英。

目前锯岖，應用于刀片的材料主要有涂層硬質(zhì)合金、陶瓷甫何、聚晶金剛石和聚晶氮化硼等出吹，其性能各有優(yōu)缺。針對齒輪材料及加工狀況辙喂，刀片基體采用 P 類硬質(zhì)合金捶牢，可選國內(nèi)材質(zhì)，或者進口材質(zhì); 刀片表面采取復合涂層處理巍耗，目前國內(nèi)某涂層公司針對齒輪銑刀刀片的加工工況秋麸，為哈一工提供了一種加厚 TiAlN 復合涂層，大大提高了刀片的使用壽命馆柬，和國外刀片基本相同筒臂。銑刀螺釘為標準 T20 梅花形 M5 銑刀專用螺釘，可采用進口材質(zhì)溯侦。

5 結(jié)論

綜上所述墅糯，研制大模數(shù)內(nèi)斜齒輪精切盤形可轉(zhuǎn)位銑刀不但可以解決風電關(guān)鍵部件加工存在的難題，還可以替代進口刀具况魔，節(jié)約外匯况逼，同時某扑，為國內(nèi)的制造業(yè)提供優(yōu)質(zhì)高效的切削刀具，其研制成功了槽，將會帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益筐积。

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