傳統(tǒng)上,齒輪制造商對(duì)采用新工藝往往比較謹(jǐn)慎。目前贷掖,大多數(shù)齒輪制造商仍然沿用單點(diǎn)高速鋼插齒刀、滾齒刀或齒條刀具來切削加工齒輪的輪齒。他們認(rèn)為羽资,可轉(zhuǎn)位刀片式刀具成本太高淘菩,無法滿足美國齒輪制造商協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)遵班,或其有效性尚未經(jīng)過充分論證魏蜒。
一些與時(shí)俱進(jìn)的齒輪制造商則不愿墨守成規(guī)。很多加工車間通過應(yīng)用可轉(zhuǎn)位刀片式刀具有蒲,獲得了顯著的競爭力和成本優(yōu)勢发凹。他們通常可在不犧牲尺寸精度或表面光潔度的情況下冈柑,將材料切除率和刀具壽命提高兩倍衍康。他們還擺脫了重磨刀具的沉重負(fù)擔(dān),而這往往是造成延遲交貨的生產(chǎn)瓶頸衔密。為了維持加工流程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)鞍票,重磨刀具通常要占用5把價(jià)格昂貴的刀具和5個(gè)星期的重磨周期。
在許多情況下找蝗,這些采用新工藝的加工車間還可以省去專用滾齒機(jī)岖佛,而且再也不需要在各機(jī)床之間運(yùn)送工件。有的車間甚至能在通用型數(shù)控加工中心上利用“一站式”加工工藝完成整個(gè)齒輪的全部加工渊输,包括輪齒用虚、鍵槽和輪轂。
優(yōu)化齒輪加工的潛力主要來自可轉(zhuǎn)位刀片式硬質(zhì)合金刀具的技術(shù)進(jìn)步奸误,這些刀具能以比傳統(tǒng)齒輪刀具更高的重復(fù)性和尺寸精度進(jìn)行加工粤蝎。與高速鋼銑刀相比,硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位銑刀(包括仿形銑刀)具有更好的切削性能和更長的刀具壽命袋马。它們通常還能達(dá)到0.0127mm的軸向和徑向重復(fù)精度初澎,對(duì)于絕大多數(shù)齒輪加工而言,這種重復(fù)性水平已足夠精確虑凛。此外碑宴,許多可轉(zhuǎn)位刀具或刀片都可以在主軸上直接更換,因此可在幾分鐘內(nèi)完成換刀操作卧檐,恢復(fù)加工墓懂,而且無需重新對(duì)刀。
以下加工案例表明了可轉(zhuǎn)位齒輪刀具的性能優(yōu)勢:一家采礦設(shè)備制造商用可轉(zhuǎn)位刀片式滾刀替代高速鋼插齒刀加工AGMA 8級(jí)精度霉囚、1690mm軸齒輪的輪齒捕仔,將加工周期從34小時(shí)縮短到8.5小時(shí)。新工藝所用加工機(jī)床為Liebherr的LC 2500型滾齒機(jī)盈罐,所用刀具為Ingersoll 的1.25DP單頭可轉(zhuǎn)位滾刀榜跌。新工藝還省略了單獨(dú)的鋸切粗加工,且在切削過程中無需暫停換刀。刀具壽命的延長使其能完成2個(gè)工件的加工邪胳,且軸齒輪齒根的表面光潔度可達(dá)80rms擅很。該工藝基本上采用順銑方式。粗加工參數(shù)為:表面切削速度110mm/min肪尾,每轉(zhuǎn)軸向進(jìn)給量0.9mm鹅甚,切深42.45mm;對(duì)應(yīng)的精加工參數(shù)分別為140mm/min催蓄、0.3mm和5mm夸截。該加工案例反映了采用先進(jìn)的可轉(zhuǎn)位滾刀來加工更高精度等級(jí)齒輪的發(fā)展趨勢。
加工時(shí)間大幅縮短主要源于滾齒與插齒的兩個(gè)重要區(qū)別乱来。首先儒淌,與相互運(yùn)動(dòng)的插齒加工相比,具有多個(gè)切削刃荡担、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滾齒刀在切削中的吃刀時(shí)間要長得多品客。其次,可轉(zhuǎn)位單頭滾刀能夠采用更高的切削速度和進(jìn)給率准瘪,從而可以提高材料切除率和縮短加工時(shí)間粟翔。
另一家企業(yè)聯(lián)合特種精密公司(ASP)采用銑齒(而不是滾齒)方式來加工輪齒。結(jié)果表明佛吓,輪齒加工時(shí)間比以前縮短了一半宵晚,而且可在一次裝夾中完成所有其它加工步驟,使其成為真正的“一次搞定”工藝
切削輪齒始終是齒輪加工中耗時(shí)最長的部分维雇。因此淤刃,隨著訂單量的增加,該公司決定簡化和優(yōu)化工藝流程吱型。Ingersoll刀具公司的加工現(xiàn)場工程師建議采用銑槽工藝來加工輪齒廓形逸贾。于是,現(xiàn)在該公司用Ingersoll具有匹配齒形的Chip-Surfer可換刀頭式T形槽銑刀替代了原來的高速鋼齒輪滾刀津滞,使切削速度提高了10倍铝侵,刀具壽命延長了3倍。通過變革工藝触徐,還使每個(gè)零件的刀具成本從20美元降低到2.56美元咪鲜。每個(gè)Chip-Surfer可換式刀頭的成本約為125美元,大致相當(dāng)于齒輪滾刀(價(jià)格為500美元)重磨一次的費(fèi)用撞鹉。此外疟丙,銑齒加工需要的備用刀具更少,因?yàn)橹苽湫碌额^的周轉(zhuǎn)時(shí)間僅為幾天藻礁,而滾刀的重磨周期長達(dá)5周聋遮。
在加工用于蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置的蝸桿時(shí)重柄,采用仿形銑削可以提高工藝經(jīng)濟(jì)性。與傳統(tǒng)的滾齒工藝相比仪丛,在四軸數(shù)控機(jī)床上用齒形匹配的槽銑刀進(jìn)行銑齒加工不僅可以提高金屬去除率汤史,而且無須使用用途受限的專用滾齒機(jī)和價(jià)格昂貴的滾刀
據(jù)使用這種銑齒工藝的加工車間報(bào)告,與使用齒形匹配的蝸桿滾刀相比卒粮,用槽銑刀銑削各種蝸桿的加工時(shí)間平均可以縮短3倍巴锄,而刀具壽命平均可以延長3倍。開發(fā)出該蝸桿槽銑工藝的Ingersoll公司刀具工程師Jeremy Bradley指出钢囚,“在蝸桿加工工藝中役默,本來就需要使用銑刀,至少要用它來銑削鍵槽鸟氨。因此,銑削蝸桿只是增加了一個(gè)工序铐向,而無需像滾削蝸桿那樣要將工件從一臺(tái)機(jī)床搬運(yùn)到另一臺(tái)機(jī)床集炭,也不需要儲(chǔ)備6—8把備用滾刀,以維持加工的正常運(yùn)行复斥。
用經(jīng)過修形的標(biāo)準(zhǔn)Chip-Surfer槽銑刀進(jìn)行仿形銑削時(shí)营密,通過一次走刀即可完成蝸桿加工,加工時(shí)間從原來的14分鐘縮短到4分鐘目锭。一把價(jià)格為400美元的高速鋼滾刀在需要重磨前可以加工200個(gè)工件评汰,與之相比,安裝在合金鋼刀柄上的可換刀頭式銑刀加工60—80個(gè)工件后就需要重磨痢虹,但其重磨的平均成本僅為50美元被去,只有高速鋼滾刀重磨費(fèi)用的1/3左右。
傳統(tǒng)的蝸桿加工包括三個(gè)獨(dú)立的工序奖唯,需要先后兩次把工件從一臺(tái)機(jī)床轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)機(jī)床上惨缆。首先在一臺(tái)機(jī)床上車削棒料,加工出輪轂和蝸桿外徑丰捷。然后將工件轉(zhuǎn)移到銑床上坯墨,加工除輪齒以外的其他特征(如平面和鍵槽)。最后再在專用滾齒機(jī)上滾削加工輪齒病往。
而在新的銑齒工藝中捣染,通過4軸編程控制,用齒形匹配的槽銑刀銑制出齒形饭糊,因此可在同一臺(tái)機(jī)床上完成全部加工豌泊。可換刀頭式可轉(zhuǎn)位銑刀的其它用途還包括銑槽和銑削型腔伦捐,以及替代用途相同的整體硬質(zhì)合金刀具或高速鋼刀具野言。與高速鋼刀具相比,可換刀頭式銑刀切削速度更快,刀具壽命更長近窟。而與整體硬質(zhì)合金立銑刀相比题姜,可換刀頭式銑刀使用的硬質(zhì)合金材料可以減少90%。如果安裝在合金鋼刀柄上使用伦颊,還能消除因振動(dòng)或橫向切削力過大而導(dǎo)致刀具失效的風(fēng)險(xiǎn)贪庄。
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