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我國齒輪銑削的發展趨勢分析
發布時間:2016-10-19    文章來自:東莞市合福成齒輪機械有限公司


除了在專用機床上大批量生產齒輪外,越來越多的帶有齒的零件正在非齒輪加工機床上加工,也包括小批量大型齒輪加工。金屬切削技術已經有相當大的進步,無論何種應用,其它金屬切削技術都會運用在齒輪銑削工序中。常規意義上的齒輪加工-也就是使用高速鋼滾刀,以中等速度并使用油冷中銑削齒輪的大型齒輪專門化生產-正在發生著改變。這就是競爭的壓力所致。

  在這種意義上,加工中心和多任務機床越來越多地被使用,它們在提供新功能的同時,還可以在各種零件上加工大型齒型。就像其它傳統的專用齒輪切削機床一樣,這些齒輪業的新加工功能使加工效率倍增,F在,新開發的可轉位刀片技術為提升加工工序中的齒輪加工提供了新方法。

  刀具技術的進步。制造齒輪,無論是單純齒輪還是具有齒型的零件,都是可以加工的,取決于不同的加工形式。

  可轉位刀片刀具已經在齒輪切削中使用一段時間了。但是,總的來說,這種技術并未提供性能方面的優勢,也未滿足今日可能需要的精度要求。齒輪制造商傾向于堅持使用整體高速鋼刀具,因為它可保證加工過程的安全性、精確性以及可靠性。但是,高速鋼已經使用了100多年了,它的發展空間已經很有限了。盡管它作為一種切削材料已經有了相當大的發展,然而,在承受現代刀具會遇到的切削溫度和磨削負荷方面,它先天地受到限制,F在,刀具毫無疑問地成為齒輪生產中提高生產效率和降低加工成本的限制因素。一般來說,在超過高速鋼使用的切削速度2.5倍的切削速度的情況下,現代硬質合金刀片的刀具壽命是高速鋼刀具的5倍。

  精度——最后一個障礙?赊D位刀片的最新進展克服了高速鋼刀具使用者曾經提出的精度和公差保持問題。直到現在,這方面一直是磨削的高速鋼刀具領先和保持自己地位的領域,而使用現代專用可轉位刀片刀具的齒輪銑削,正在達到甚至更小的DIN公差等級。

  新的可轉位刀片滾刀為B級,大部分指標達到A級,甚至AA級。加工的齒輪精度是9級,但常?梢赃_到8級,極小的刀具跳動有利于獲得更長的刀具壽命,這也消除了加工表面產生接痕的可能。加工后的齒輪型線非常接進所要求的成品形狀,從而使得后續工序的加工余量小并均勻。通過刀具上的磨削的基準面,使刀具在機床上安裝調整很方便,也很容易掌握。

  切削速度是造成這種差別的原因。這種專門開發的可轉位刀片技術主要優點是在齒輪齒槽粗加工和精加工中大幅度提高金屬去除率,以及使得小到中批量零件加工更經濟、更靈活。由于需轉位的刀片有一定數量,所以,齒輪銑削中刀片裝夾的高效性和簡易性很重要。一些刀片夾緊使用了壓板,而不是螺釘,這就可以在10-15秒內精確地更換刀片。安全、可靠的刀片槽提供了可靠的性能并且非常易于操作。

  最近推出的用于齒輪銑削的刀片技術部分基于其它切削領域的發展。與眾多領域專用(專門用于齒輪銑削領域)的發展一起,對新一代齒輪銑削刀具作出了貢獻。這就創建了全面的用于模數3-30的盤銑刀和滾刀的產品范圍以及新的加工方法。

  新型切削刃。齒輪銑削使用高剛性的盤型銑刀,工藝的特性是斷續的切削。除了切削刃上的熱變化外,機械間斷要求在硬度與韌性之間適當平衡,以提供高切削參數所需的耐用性與強度。除了切入和切出外,刀具材料提供的韌性程度是由形狀和槽型確定的。但是,在齒輪銑削中,確定切削刃韌性的要求時,還需將相對小的徑向切削深度與大的刀具直徑兩個因素結合起來考慮。

  不使用冷卻液的干式加工是可轉位刀片銑削刀具和現在的高切削率時優先采用的方法。即使是使用大量冷卻液,也難以對切削刃有很大的作用,大部分冷卻液蒸發了。剩余的冷卻液僅能夠在刀片切入和切出切削時稍冷卻。因此,熱變化就被放大了,對刀片的負面影響比熱量更大。在很大程度上,齒輪銑削中使用冷卻液是繼承使用高速鋼刀具時的做法,或者是為了減少零件上的熱量的需要。但是,采用硬質合金的齒輪銑削可以承受高溫,因而不需要冷卻液。在正確使用干式加工時,只有很少的熱量傳到零件上。

  但是,對齒輪滾削,工藝則不同-一把刀具上常常會有超過100個切削刃參與切削。這是一種相對平穩的使用連續切削的切削工藝,切削厚度和切削力方向是變化的。滾刀提供了高精度。高速鋼滾刀通常采用50-100m/min(165-330SFM)的切削速度,必須使用冷卻液。與高速鋼滾刀不同,硬質合金滾刀在250-300m/min(820-985SFM)的切削速度時工作也十分優良,可以使用或不使用冷卻液。

  刀具材料造成性能的差別,F代涂層刀片材質具有提供高安全性的能力,這種高安全性是在高切削速度和高進給生成的溫度條件下產生的。許多材質在干/濕條件下都工作良好。為了排屑或者為了將尺寸保持在公差內要求保持零件溫度,要使用冷卻液,這就需要在濕條件下切削了。在討論到銑削正;砻嬗不摃r,硬質合金刀片在高生產效率方面的優點就特別突出了。對于回火鋼,主要優點是在高切削參數下顯著地延長了刀具壽命。

  對于硬度在300HB以上的材料,使用可轉位硬質合金刀具時可采用的切削速度通?梢允莻鹘y的高速鋼的5倍?赊D位刀片在齒輪銑削中取得成功的重要因素是槽型和制造因素。切削刃的槽型、倒棱以及刀片材質結合在一起,是獲得最佳解決方案的重要組合因素。正確的刃帶形狀的微槽型、倒角和切削刃鈍化決定性地影響切削刃的強度和耐用性。這對切削參數能力、安全性,都有直接的影響,并且,對質量的一致性的可預測性尤其有非常重要的直接影響。刀片槽型也提供了良好的切屑形成性能,這對切屑的排出和處理都很重要。最后,宏觀槽型和微觀槽型以及切削刃在刀具上的位置不會像高速鋼刀具重磨時那樣發生改變。

  良好的定位起到決定性作用。大型齒型銑削刀具上有大量的刀片。在切削時,一個切削刃的位置影響其它切削刃。如果這些位置變化太大,它們就會對切削性能(切削力)和達到正確的精度水平的能力產生負面影響。從這個意義上講,刀片定位、刀具制造技術和刀片的精確公差,對獲得不斷提高精度要求的市場所需的解決方案而言是至關重要的。

  機床和刀柄對取得成功也很關鍵。像H?fler公司先進的和特別穩定的機床,與可樂滿Capto心軸接口結合,就提供了充分利用新的齒輪銑削的可轉位刀片技術的基礎。

  新的可轉位刀片技術越來越多地用于盤銑刀和滾刀。它也可以通過像uP-Gear技術和InvoMilling工藝等新方法,在專用機床系統上使用。除了在專用機床系統,齒輪銑削也可以在多任務機床和五軸加工中心上高效地進行。這種新技術得到當地和全球的專門致力于齒輪銑削(包括設計、應用和商業支持)的專業團隊的支持。

  重點一直是開發新一代刀具、切削方法和在全面控制所有相關技術和支持。結果是齒輪銑削再一次被廣泛應用,這在一年多以前是無法想像的,但是,現在已經變成了現實。

  新方法開啟了新的可能性。除了新一代刀具外,新的銑削方法也獲得了用于錐齒輪加工的upGear技術。這種技術已經用于GleasonHeller五軸機床。這些機床配備了對用戶友好的軟件和適用的刀具包,它提供了全新的、柔性的、高效率的和高性價比的解決方案。與立銑工藝相比,加工時間縮短了。此外,由于刀具成本比使用專用的錐齒輪刀具低許多,因此,實際機床成本不高于傳統的五軸機床。由于工藝的通用性,采用這種方法的刀具種類減少了

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