在切削加工中，刀具的有效壽命受到主切削刃磨損的限制。影響刀具磨損的因素較多，包括工件材料和刀具材料的機(jī)械物理性能、刀具的結(jié)構(gòu)與幾何形狀參數(shù)、切削條件與用量等。對(duì)于插齒加工，插齒刀的前角對(duì)刀具的耐用度和齒形誤差具有直接影響。 1 插齒刀的幾何角度標(biāo)準(zhǔn)插齒刀的頂刃前角g=5°。插齒刀前刀面為內(nèi)凹圓錐面，因此形成了側(cè)刃前角。插齒刀的側(cè)刃前角應(yīng)在與切削刃在基面上的投影相垂直的截面(即圖1 所示與基圓柱相切的N-N 截面)上測(cè)量。側(cè)刃上任意點(diǎn)A的前角gyc計(jì)算公式為 tangyc=tangsinay式中：ay??切削刃上任意點(diǎn)A 處的漸開線壓力角，cosay=rb0/ry 由此可知，在側(cè)刃上各點(diǎn)處的前角值gyc不等，在接近頂圓處側(cè)刃前角較大，接近根圓處側(cè)刃前角較小。由于插齒刀前刀面為圓錐面，故側(cè)刃形成了一定的刃傾角。切削刃上各點(diǎn)的刃傾角不同，在任意點(diǎn)A 處的刃傾角ly為 tanly=tangcosay對(duì)于兩側(cè)切削刃，在頂圓處側(cè)刃前角最大而刃傾角最小，在根圓處側(cè)刃前角最小而刃傾角最大。刃傾角可起到增大工作前角的作用。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)插齒刀(如m=2.5mm，a=20°，z0=30，g=5°的插齒刀)，頂圓處的側(cè)刃前角gac=2°36’，根圓處的側(cè)刃前角gfc=0°13’。由于側(cè)刃前角均很小，對(duì)切削性能有一定影響。
增大插齒刀前角對(duì)刀具耐用度的影響在加工鋼制齒輪時(shí)，適當(dāng)增大插齒刀前角不僅有利于提高加工齒面光潔度，還可提高插齒刀的耐用度。如將插齒刀前角由5°增大到15°，在m=2.5mm，a=20°，z0=30，z1=42，ae=9°的加工條件下，刀具耐用度可由134.8分鐘提高到252分鐘(提高88%)，為標(biāo)準(zhǔn)插齒刀(ae=6°，g=5°)耐用度(62.3分鐘)的4倍(提高404.7%)。將前角增大到15°后，可使側(cè)刃前角顯著增大(頂圓處側(cè)刃前角gac=10°39’，根圓處側(cè)刃前角gfe=7°06’)，從而顯著提高加工齒面光潔度。 3 增大插齒刀前角對(duì)齒形誤差的影響增大插齒刀前角后，將增大插齒刀的齒形誤差，因此應(yīng)根據(jù)被加工齒輪的精度要求來分析增大插齒刀前角的可行性。如對(duì)于m=2.5mm，a=20°，z0=30 的插齒刀，當(dāng)齒頂后角ae=6°時(shí)，采用不同前角時(shí)的齒形誤差見表(表中數(shù)值為插齒刀齒形角經(jīng)修正后的齒形誤差)�？芍�(dāng)插齒刀前角增大到15°時(shí)，齒形誤差已相當(dāng)大，不容忽視。對(duì)于大模數(shù)、少齒數(shù)的插齒刀，產(chǎn)生的齒形誤差將更大。因此，大前角插齒刀主要適用于加工低精度齒輪或進(jìn)行粗加工。 表 插齒刀前角對(duì)齒形誤差的影響插齒刀前角g頂圓處齒形誤差?faµm根圓處齒形誤差?ff µm5°+2.8+5.910°+5.0+10.715°+7.7+15.420°+10.0+20.1插齒刀參數(shù)m=2.5mm，a=20°，z0=30°，ae=6°在齒輪加工中，有時(shí)會(huì)遇到工件材料塑性較大、采用標(biāo)準(zhǔn)前、后角的插齒刀加工不易達(dá)到要求齒面光潔度的情況，此時(shí)可采用增大插齒刀前角的方法。如加工38CrNiMo ALA和40CrNiMo A齒輪時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)前、后角的插齒刀加工時(shí)齒面產(chǎn)生較深劃痕，經(jīng)研齒、珩齒等工序后劃痕也不易消除。此時(shí)采用增大前、后角(ae=9°，g=15°) 的插齒刀進(jìn)行加工，齒面光潔度可穩(wěn)定達(dá)到5～6 級(jí)。當(dāng)齒輪精度要求較高時(shí)，為避免因加大插齒刀前、后角引起齒形誤差超差，可采取以下解決措施：①重新修正插齒刀的齒形角。插齒刀根圓處的齒形誤差大于頂圓處的齒形誤差，如適當(dāng)減小插齒刀的齒形角，可使根圓處齒形誤差減小，從而減小總的齒形誤差。采用該方法需要進(jìn)行重復(fù)試算，以使齒形誤差達(dá)到最小。 ②如使用修正齒形角的方法仍達(dá)不到要求的齒形精度時(shí)，可將插齒刀的實(shí)際齒形誤差計(jì)算出來，然后對(duì)磨削插齒刀齒形的砂輪進(jìn)行專門修整，使磨削出的插齒刀齒形誤差最小。該方法一般在對(duì)齒形精度有特殊要求時(shí)才采用。
插齒刀前刀面的特殊刃磨為增大插齒刀的側(cè)刃前角，還可采用特殊刃磨方法磨削插齒刀的前刀面。對(duì)于普通模數(shù)的插齒刀，可采用圖2a所示的刃磨方法，使插齒刀的頂刃前角和側(cè)刃前角同時(shí)增大。磨削用的砂輪由兩側(cè)的圓錐面和中間的圓柱面組成，圓柱面寬度等于插齒刀的齒頂厚度，兩側(cè)圓錐面與插齒刀前刀面的交線為雙曲線，該雙曲線與插齒刀的漸開線理論齒形很接近，因此磨出的插齒刀齒形誤差極小。對(duì)于模數(shù)較大的插齒刀，可采用圖2b所示的刃磨方法，分別磨削出插齒刀的頂刃前角和側(cè)刃前角。由于特殊刃磨方法操作復(fù)雜，因此僅在個(gè)別特殊場(chǎng)合使用。
綜上所述，在粗加工工序或?qū)庸ぞ纫蟛桓邥r(shí)，適當(dāng)增大插齒刀前角不僅可提高刀具耐用度和加工齒面光潔度，而且在一定程度上還可降低機(jī)床的切削力，因此不失為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的齒輪加工方法。 |
