刀具论文

剃齿刀修形新方法

许成强 0801011431

摘要: 剃齿是齿轮齿形精加工的高效传统工艺, 分析剃齿的原理及剃齿过程存在的问题, 提出一种用齿轮式金刚石修磨轮修形剃齿刀的新方法, 并说明制作金刚石修磨轮的方法,通过试验证明可行。

关键词: 剃齿; 修形; 齿轮式金刚石修磨轮

1 剃齿的基本原理

剃齿是利用一对交错斜轴齿轮啮合时齿面产生相对滑移原理, 使用剃齿刀从被加工齿轮的齿面上剃去一层很薄金属的精加工方法。剃齿时, 应先将被加工齿轮装

在心轴上, 再连心轴一起安装到机床工作台的两顶尖间, 使其可自由转动, 齿侧面作相对滑移。因剃齿刀的齿侧面上有许多小槽, 槽与齿面的交棱就是切削刃, 所以齿轮的齿侧面沿其滑移时就被切去极细的切屑。剃齿的加工范围较广, 可加工内、外啮合的直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮、多联齿轮等; 且剃齿的生产率很高。由于剃齿能修正齿圈径向跳动误差、齿

距误差、齿形误差和齿向误差等, 故经过剃齿齿轮的工作平稳性精度和接触精度会较大提高, 同时可获得较精细表面。

2 剃齿刀的修磨新方法

被剃齿轮的精度和廓形在很大程度上取决于剃齿刀的精度和廓形, 而剃齿刀的精度和刀齿廓形又是通过剃齿刀的修磨获得的, 因此, 剃齿刀的修磨及剃齿刀磨床的性能对于保证

剃齿质量十分重要。剃齿工艺的主要问题是剃齿中凹现象 , 即剃出的齿轮在中部节圆附近出现不同程度的切入量( 约为0. 01~ 0. 03mm )。目前生产中解决的方法多采用靠模板法, 即用大平面磨齿机上利用靠模板将剃齿刀齿形修磨成中凹状, 再用磨好的剃齿刀加工出中凸齿形的工件。此方法费时费力, 须用专

门的磨齿机和技术工人, 剃齿刀修磨1次需6~ 8h。在大型齿轮加工企业中, 已开始使用数控剃齿机, 但进口价格极为昂贵, 仅限于少数进口国外相应机床的大型企业。

为较好地解决剃齿中凹现象, 笔者提出一种剃齿刀修磨新方法在机修磨法。修形原理: 用一个与所剃齿轮几何参数完全一致, 制造精度较高的齿轮式金刚石修整轮装在剃齿机上, 取代工序加工中的工件齿轮与剃齿刀啮合。在剃削运动中, 由于修磨轮的齿面硬度大于剃齿刀的齿面硬度, 根据反切原理, 对剃齿刀进行修形, 而本应使被剃齿轮产生的中凹、挖根、削顶效应, 反映到剃齿刀齿形上, 使剃齿刀的相应部位被修形, 不再是标准的渐开线齿形。用这种修磨成的剃齿刀再加工齿轮, 因工艺系统基本没有变化, 工件齿轮齿形的误差就可得到相应补偿, 在很大程度上消除前述的各种加工缺陷, 提高剃削精度。此种修形方法还有以下特点: ①新工艺修形过程简单, 不需将剃齿刀取下单独修形, 修形时间短, 操作容易, 修形成本也不高。②当基体轮的精度较高时, 经过精心研究制造工艺, 金刚石修磨轮镀后齿形精度经修形可达5 级( GB10095- 88) 以上, 镀层经使用未发现不牢固缺陷, 1个修磨轮可磨刀数百次, 镀层用尽后, 还可以重新镀覆金刚石。③新工艺由于在剃齿机上直接修形, 剃齿工艺系统中的一些随机误差都可得到及时补偿和调整。

济南第一机床厂、济宁机床厂、济宁齿轮厂、鲁南机床厂等多家企业的试验证明, 此方法完全满足剃齿刀的修形要求。

3 金刚石修磨轮的制作方法

剃齿刀修磨新方法在机修磨法的实现关键技术是金刚石修磨轮的制作, 齿轮式金刚石修整滚轮是指在齿轮形钢不用机械式行程开关或机械式的微动开关。而应采用接近开关或感应开关, 因为后者的寿命远远高于前者, 这样可靠性才有保证。制基体齿面上镀覆一层金刚石颗粒而形成一种高精度修形工具, 这种修磨轮具有与被加工工件相同的几何参数, 可用来对砂轮、珩磨轮、剃齿刀等齿轮加工工具进行修形。为保证被加工齿轮的加工精度, 齿轮形金刚石修磨轮应达到以下要求: ①尺寸精度和形位精度高; ②磨粒分布均匀且等高性好; ③镀层与基体、镀层与磨粒结合牢。

目前, 其制作方法主要为电镀,根据工艺, 又可分为内镀法和外镀法。外镀

法是直接在齿轮形基体齿面上镀一层金刚石颗粒, 由于在镀覆时电场的边角效应, 以及磨料尺寸分散度较大, 均会使镀覆后的磨粒在表面上外露高度不一致, 影响修磨轮的制作精度和使用效果, 虽然制作工艺简单, 但精度较差。内镀法是先制作一个与修磨轮实际形状相反的成型模, 将金刚石磨粒镀在成型模上, 再用电镀法将磨粒固定在基体上, 然后去除成型模, 这种方法制作过程复杂, 且对设备和制作技术要求高, 但精度及耐用度均较高, 两种方法可根据具体情况选用。

4 结论

( 1) 齿轮式金刚石修整轮的精度和耐用度能满足剃齿刀的修形, 具有良好的应用前景。

( 2) 齿轮式金刚石修整轮作为一种复杂形面的修形工具, 在用范成法精加工齿轮的工艺中应用将越来越广泛, 为以后新工艺的出现提供思路。

参考文献:

[ 1 ] 齿轮手册编委会. 齿轮手册[M ] . 北京: 机械工业出版社, 2001.

[ 2 ] 孙景友. 解决剃齿齿形中凹的新方法[ J] . 中国学术期刊文摘, 1999( 12) : 1548 - 1549.

[ 3 ] 詹东安, 任济生. 齿轮形超硬修磨轮的设计与制作技术[ J ]. 机械科学与技术, 2000 ( 1) : 34 - 36.