1)硬质合金滚刀滚齿误差的主要来源
有限个刀齿断续切削引起的齿形误差,轴向进给运动形,成的齿形误差,工件硬度及其均匀性,留量形式及其均匀性,工件的制造误差,工件的安装误差,机床传动链的运动误差,机床运动部件的,间隙和系统刚性,机床运动部件的,相对位置误差,滚刀的设计误差,滚刀制造与刃磨误差,滚刀安装误差,滚刀磨损,切削规范,切削方式。
硬质台金滚刀的使用程序(a-b-c,a-b-d-e,a-b-d-f):
a)带触角的磨前滚刀进行齿形预切
b)热处理
c)硬质合金滚刀精滚(7、8级精度)
d)硬质合金滚刀半精滚
e)磨齿(4、5、6级精度)
f)蜗杆式垳轮垳齿(6、7级精度)
2) 硬质合金滚刀的使用
(1)齿形的预加工 滚刀的刀尖圆角部分切削条件恶劣,最易磨损,尤其是硬质合金滚刀采用径向大负前角,其顶刃切削条件受力恶劣,如果硬质合金滚刀顶刃和侧刃同时参加切削,刀齿崩刃的可能性将明显增加。为了改善硬质合金滚刀的切削条件、避免崩刃、提高耐用度,滚齿前齿形的预加工必须采用带触角的磨前滚刀。预切的齿形应保证其齿槽略深于标准齿深,槽底过渡圆弧处切出适量的沉割,以保证顶刃及刀尖圆角部分不参与切削,而且两侧齿面应留有适量的精加工余量。
(2)齿坯的装卡 为了避免硬质合金滚刀切削时由于齿坯的振动造成崩刃,卡具的刚性要好;卡具必须牢固、可靠地支承并卡紧在齿槽底部附近。
(3)对刀 热处理后不可避免会造成轮齿变形,为了防止由于刀齿切削负荷不均引起振动而造成崩刃,要求仔细对刀,尽可能使切削负荷均匀。
由于热处理变形相对刀误差会引起齿面上切除的余量不均等,其后果可能会造成:有的轮齿没有被精切成形,在切入和切出处的齿向误差很大;齿面的硬度有差异,齿面的齿廓长度不司,齿根处出现凸台等。
(4)切削油 硬质合金滚刀的切削机理与普通滚刀不同,其切刃面表面粗糙度低,所以切屑流动抗力小,切齿面的表面温升低,因此通常情况下可以不采用切削油。采用一般的高粘度切削油,会使刃口打滑而崩刃,除非采用专用的切削油。至今国内外硬质合金滚刀仍普通采用干切的力式。
为了改善冷却条件、减少刀齿磨损、提高加工质量、并有利于排除切屑,采用合适的切削油是可以获得一定效果的。(日)相浦正人曾研制了粘度约9mm2/s,含有有机钼极压添加剂的F切削油。采用F切削油,滚刀的寿命比干切时延长了2倍。德国KLINGELNEERG公司研制了粘度约15mm2/s,含有氯化石蜡和特殊脂肪的切削油,获得了很好的效果。
(5)极限磨损量 滚刀磨损对切齿精度的影响,主要不是出于刀齿磨损前、后尺寸变化造成的,而是由于在硬齿血液齿时,刀齿磨损将明显地影响切削分力的变化。当刀齿后面磨损达0.2mm时,滚刀轴向分力将比主切削力大一倍以上。在刚性不足、间隙较大的普通滚齿机上滚齿时,将对被切齿轮的精度带来较大的影响。
硬质合金滚刀滚齿时,齿面上切除的金属厚度很小,一般为0.1~0.3mm。若刀齿磨损太大,刃口就会打滑不易切入。此外,由于硬质合金滚刀刃磨比较困难,而且刀片厚度较薄、重磨次数不多,考虑种种因素的影响,通常硬质合金滚刀的极限磨损量定为0.25mm。这样小的磨损量,在机床上比较难确定,实际生产中可以通过试验确定磨损量为极限磨损量时的切削长度(齿宽×齿数).通过限制切削长度来控制极限磨损量。
实践证明,目前我国生产的硬质合金滚刀与国外相比寿命较短,即耐用度较低。相同磨损量的切削长度尚有较大的差距。这主要是硬质合金刀片材料的质量较差,尤其是耐磨性差;其次是刀具的制造和使用上还存在着一些问题尚待解决。
(6)切削用量规范 硬齿面滚削的切削用量规范,应根据工件的材质、硬度、规格、加工性质、机床条件及刀具性能等因素进行综合性的考虑。一般范围及选择的原则如下:
a)切削速度 切削速度一般可以在20~80m/min较宽的范围内选择。在上述范围内硬度高、模数大、齿数多时应选择较低的切削速度,在滚切大模数、少齿数的齿轮时.该刀的转速的提高往往受工作台转速的限制。超出上述范围的过低的切削速度,反而会加剧滚刀的磨损。
目前,国产的硬质合金刀片耐磨件差,影响刀具的耐用度。一般情况下,切削速度一般限制在20~40m/min。
b)进刀量 进刀量可以在1.5~6mm / r的范围内选择。超出上述范围的过低的进刀量,会加剧切削过程的挤压,并增加切削路程,反而会加剧滚刀的磨损。
精滚齿时,为了减少走刀波度,进刀量一般不宜大于2mm/r。精滚后若采用蜗杆式磨轮市齿,可有效地去除走刀波度.并大大地降低齿面的表面粗糙度数值,精度也会有所提高。用于磨前半精滚齿时,若机床刚性好,可以加大进刀量,从而提高刀具的耐用度和生产效率。
常用的进刀量范围为1.5~4mm/r。
c)切深 切深可以在0.3~lmm范围内选择。切深过小,切削厚度小,刃口挤压不易切入,会加剧刀刃的磨损;切深过大,切削负荷大,会因此而崩刃。
通常切深限制在0.3~0.8mm。