science(2)英文翻译

材料加工技术杂志

一种新型的快速描述齿轮制造过程中滚刀耐磨性方法的发展——应用于高速干式滚齿中各种切削刃准备工作中的评估

摘要：滚齿机保留了一种切削技术，主要为汽车工业生产大量的齿轮。滚齿刀具设计的发展存在问题：一是由于长时间的磨损，二是在专用机床中的应用。为了克服这些局限性，加快有效的调查，一个新的快速的测试方法，被称之为“快速滚齿”的测试方法已经被研制出来。这种方法是在研究室里一个标准的常用五轴的铣床上进行的。这个测试方法与一个软件有关，这个软件提供每个滚齿切屑的几何形状。切屑的几何形状和每个齿的磨损的关系能够辨别出滚刀的危险齿，这样可以观察到切削区的变化。这种新方法已经应用于调查切削刃准备的影响当中，这个准备是关于齿轮滚刀的耐磨性，这种滚刀由粉末冶金高速钢制成，在干式高速滚齿的环境下。应用原子力显微镜技术显示清晰的边缘，改善了刀具耐磨性，证实了先前的结果。

1.介绍：

世界上滚齿生产当中，80%的齿轮被用于汽车上(Rech, 2002)。其中制造技术，滚齿机留铅切削加工工艺尤其为粗步骤。考虑到每年世界生产600万的汽车，平均每15个齿轮是滚出来的，这项技术每年生产9亿齿轮，这代表着一个局的的突破，但在少量的领域被分散开了。正常的切割生产，例如铣，转，在过去20多年的大量的创意中获益很多。这些革新被基于新基板，新涂料为切削工具，新高速机，新润滑系统，等等。反之，滚齿机面许多问题结合这些革新。在滚齿设计方面的提高是由于长时间的滚齿测试，由于昂贵的滚齿机的成本机(>400kd)，由于昂贵的滚刀的成本(>1000d)，由于长交货的延迟(>2月)。而且，滚齿机常常只现在在生产厂，——不要便利行为查访。

几年以前，设计大王实验室被屠亚琛(德国)发展，现已经发展成一个关于滚齿机新颖的滚齿测试，所谓的“飞滚齿”。刊物之一现在这程序已经是介绍由bouzakis以及其他人。(2002a)。这过程被基于同一运动学由于一个滚齿手术，然而涉及一个单齿。考虑到一个滚刀有许许多多的齿，每个牙(每个发生的的位置)升级一个具体薄片(i.e.具体未变形的薄片几何形状)。所以相邻的齿磨损是不同的。反之，在飞滚齿，这个单的齿累积的的穿着支持所有牙齿的一个滚刀，自从飞齿一次代替其他的齿。这个小工具运用了一个简单的磨损模式的监视器，这个监视器获得一个完美的模拟，这个模拟是用一个扫描式电子显微镜滚齿，和标准的滚齿相反，标准的滚齿机有标准的直径100mm长度200mm。这个非滚齿对获得产业结果很有用处，产业结果是关于一个新滚齿设计的耐磨性。然而，它不能提供有关最具损坏空间的信息，在接触变质带。实际上，很多齿在这个分区，它们都有一个不同的量来移动。像图一所示，两个区域有明显的区别，一个叫做粗切区，提供大量的切削截面，一个叫做结束区，提供细的切削截面。滚齿工业生产表明在高速钢滚齿的时候，粗切齿是最危险的齿。然而用硬质合金滚刀能推翻这种陈述。事实上，有一些硬质合金滚刀滚推运作时在完成切齿是导致过早失效，由于薄的切削截面。结果是，有一个必要的，用来提速的测试方法可以提供结果给粗切齿，同时结束切齿，为了检测哪个齿将会成为工具防守薄弱的区域。

图1 飞齿测试的插图

另外，当使用的飞齿技术作为被Bouzakis推荐的，高价和滚齿机的低效引发了问题，一个飞滚齿的改良版测试已经被Rech提出，为了更快更便宜的获得结果。这种现代化的方法是基于五轴铣床测试的转换，它是更常用的机床，在大型的研究中心很有效。然而，区别哪个齿存在危险的问题仍然存在。

所以这篇论文的目的是展现一个新的测试方法来使负责滚齿使齿的识别变得可能。这个新测试在运动学方面和滚齿一样，真正的滚齿学已经产生了。这个新测试的另一个特殊性是必须符合标准的五轴铣床。最后，这个测试已经可在几小时内提供结果。

为了在这个环境中证实这个新的快速的测试方法，这个环境是个工业问题，HSSPM滚齿边缘预备的影响被认同者作为热点话题。在展示这个新的，快速的测试方法之前，有必要做一个关于边缘加工的简略的陈述。边缘加工有很久是不善考虑以刀具生产厂家，最终用户，因为缺乏制造过程导致可靠结果，因为缺乏控制系统能提供准确的描述，各个的论文已经强调使用的利益一个伤口棱角半径这样改善以致切削工具的刀具寿命，大多数这些论文调查了碳化物，金属陶瓷基板为断续切削过程例如铣。关心高速钢基板，少数论文考虑了影响的边四舍五入。布拉德伯里，胡亚楠(2000)，四月的热门酒店以及其他人。(2005)大概其中少数

刊物处理机械表面处理在高速钢基板这样消除以致用喉音说话，改善性能在锯和

厂同高速钢切割者。更高利益的研究团体为碳化物基底大概由于更高感受性这些的切基板，事实上，HSS基板非常的坚韧（一个PM-HSSASP2052的弯曲强度是4000N、mm2,与碳化物K30基板强度为1600N、mm2相比）,被假定为减少切削边缘的风险.即使做大量的实验研究来定量最好的街边加工在硬基板上，大多数的调查就铣，钻，锯而言，但很少的是就滚齿而言。Rech (2006)已经突出制造弯曲半径的必要性，关于粗切齿来加大HSS滚刀的耐磨性，在滚齿时。而且，Rech 已经展示了AFM技术巨大的优越性，这样来制造那些圆角半径，与传统的微米喷砂技术相比，但是，科学家很明确，工厂也很明确，这些附加的调查是有必要的，为了理解磨损机械与每个接边加工相一致。为了提高滚齿制造技术的生产力，新的，快的测试方法的发展呈现了一下这样，应该有助于这个目标。

图2一个较大的运动学分析的操作(a)和流畅滚齿操作（b）

2 经验方法：流畅的滚齿测试

2.1原则和滚齿加工的运动学

滚齿法基于轮子不停的螺旋转动原理（图2），滚刀不停的旋转，齿轮是一个轮子，这两个实体的运动学被数控系统小心的控制，这样来获得相应的方向和滚齿与齿轮之间的距离。我们的新测试方法称之为‘长笛滚齿'，这个测试的运动学正是和滚齿机的那个相似，唯一的不同之处是切削刀具存在于有一个单独的凹槽的滚齿上（图2b）。这个凹槽正好有相同的几何学和相同的材料（基底和涂层），作为完整的滚刀。应此，一个真正的齿轮生产出来了。当然，切削条件(特别是每转走刀量)，电脑运行时间与标准的滚铣刀操作不同，因为一个单一的长笛滚刀作为真正的滚刀是不能做相同的工作的。这个论点将在下面详细讨论。

‘长笛滚刀'(或长笛切割者)被制造从一个滚刀用一个火花机手术。更恰恰，他们被提取从滚刀他们不得不模拟工作。在火花机进行后，长笛滚刀被钳在一个特别t的夹具上(图3)为了有相同初步的方向，包括同一直径，结果，有效间隙侧翼的角度的长笛滚刀究竟与同样的一在对应滚齿操作(图4)。元素铌的符号:只有单头螺纹滚刀被调查在长笛滚齿。

另一特征是，没有移入y坐标方向(图2b)被应用在两个滚齿之间制造齿轮