【摘要】：齒輪滾切工藝是應(yīng)用最廣泛的齒部成形加工工藝,高速干切工藝的出現(xiàn)和逐步成熟為齒輪滾切實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保加工以及高效自動(dòng)化生產(chǎn)提供了技術(shù)條件。但由于高速干切工藝切削速度高且缺少切削油/液的冷卻潤(rùn)滑,因而工藝參數(shù)對(duì)機(jī)床熱變形誤差、刀具壽命和工件質(zhì)量等影響很大,需要開展深入研究。以自動(dòng)化加工效率、齒輪單件成本為目標(biāo),工件材料、刀具涂層以及切削速度、進(jìn)給量和滾刀頂刃最大切屑厚度等因素為變量,建立一種齒輪高速干式滾切工藝參數(shù)優(yōu)化模型。通過(guò)數(shù)據(jù)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證,基于工件材料的抗拉強(qiáng)度,得出齒輪高速干切滾齒工藝切削速度和滾刀頂刃最大切屑厚度推薦值;同時(shí),為實(shí)現(xiàn)模型在齒輪自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用,建立了高速干切滾齒工藝參數(shù)在機(jī)自適應(yīng)優(yōu)化修正模型,并基于西門子840D數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)了高速干切滾齒工藝參數(shù)優(yōu)化支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)在某轎車齒輪自動(dòng)生產(chǎn)線的生產(chǎn)實(shí)踐中得到應(yīng)用,取得了良好的效果。
【圖文】：

192機(jī)械工程學(xué)報(bào)第53卷第1期期圖1干切滾刀軸向行程示意圖從圖1可知，對(duì)于高速干切滾齒加工，干切滾刀的軸向行程可表示為ZTeaTSCUBUO(1)式中，TC代表軸向法加工時(shí)的接近行程；eU代表干切滾刀的接近安全允量，一般取eU=2mm；aU代表干切滾刀的退出安全允量，一般取aU=2mm；TO代表干切滾刀的超越行程。對(duì)于直齒輪，干切滾刀的接近行程Ta0Cdh；對(duì)于斜齒輪，干切滾刀的接近行程2010[()tan]TaaaCdddh；干切滾刀超越行程1.25sintanTnOm；滾切工藝軸向進(jìn)給速度0011000πzaFfzvdz。論文以較為復(fù)雜的斜齒輪加工為研究對(duì)象，計(jì)算得到斜齒輪干切滾刀軸向切削加工時(shí)間mt的表達(dá)式如式(2)所示。2010[()tan]1.25sin/tan4maaantdddhmB001(1000/π)afzvdz(2)切削時(shí)間與切削參數(shù)密切相關(guān)，，切削速度與進(jìn)給量越大，切削時(shí)間越少，加工效率越高。1.2高速干切滾齒工藝參數(shù)推薦值計(jì)算方法通過(guò)收集用戶使用高速干切滾齒機(jī)對(duì)齒輪加工的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)和相應(yīng)效果數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)滾刀基體材料和涂層類型，以及齒輪工件材料的抗拉強(qiáng)度，是影響滾齒工藝參數(shù)選擇的關(guān)鍵因素。高速干切滾齒工藝對(duì)中小模數(shù)齒輪在齒輪徑向采用一次進(jìn)給方式，即徑向切深為整個(gè)全齒高。因此論文主要對(duì)干切滾刀切削速度和軸向進(jìn)給量進(jìn)行優(yōu)化。德國(guó)學(xué)者HOFFMEISTER[14]指出滾刀切削刃頂刃最大切屑厚度ch是影響刀具壽命的關(guān)鍵參數(shù)，并進(jìn)行大量試驗(yàn)建立了經(jīng)驗(yàn)公式確定最大切屑厚度與滾刀、齒輪和切削參數(shù)的關(guān)系，如圖2所示。至今，該公式仍然在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用于確定軸向進(jìn)給量，效果良好[15]。339.25100.5420.01510.3198.25100.2250.8770.015004.92cnpxa

志斷蠆捎靡?次進(jìn)給方式，即徑向切深為整個(gè)全齒高。因此論文主要對(duì)干切滾刀切削速度和軸向進(jìn)給量進(jìn)行優(yōu)化。德國(guó)學(xué)者HOFFMEISTER[14]指出滾刀切削刃頂刃最大切屑厚度ch是影響刀具壽命的關(guān)鍵參數(shù)，并進(jìn)行大量試驗(yàn)建立了經(jīng)驗(yàn)公式確定最大切屑厚度與滾刀、齒輪和切削參數(shù)的關(guān)系，如圖2所示。至今，該公式仍然在生產(chǎn)實(shí)踐中被廣泛應(yīng)用于確定軸向進(jìn)給量，效果良好[15]。339.25100.5420.01510.3198.25100.2250.8770.015004.92cnpxannhmzeadiemzm圖2HOFFMEISTER經(jīng)驗(yàn)公式通過(guò)收集分析高速干切滾齒工藝實(shí)際生產(chǎn)中的加工數(shù)據(jù)，得到某一特定條件下的高速干切滾齒工藝參數(shù)的優(yōu)選值，并以該優(yōu)選值作為切削參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證加工效果后，最終確定其為該條件下的參數(shù)推薦值。以常用工件材料抗拉強(qiáng)度(表3)為基準(zhǔn)，區(qū)分粉末冶金高速鋼滾刀和硬質(zhì)合金滾刀兩種不同基體的滾刀，確定常用齒輪材料的切削速度推薦值和滾刀頂刃最大切屑厚度推薦值分別如圖3、4所示。表3齒輪常用材料抗拉強(qiáng)度材料抗拉強(qiáng)度σb/MPa材料抗拉強(qiáng)度σb/MPa45鋼調(diào)質(zhì)64720CrMnTi107940Cr700ZG4558035SiMn750ZG5565040MnB735QT600-360020Cr637QT700-2700圖3高速干切滾齒工藝切削速度推薦值
【作者單位】： 重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;重慶機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51475058) 國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX04001-041) 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET-13-0628) 重慶市科技人才培養(yǎng)計(jì)劃(新產(chǎn)品創(chuàng)新青年科技人才)(cstc2013kjrc-qnrc70001)資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：TG612

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2545862