齒輪類零件加工

齒輪是能彼此符合的有齒的機(jī)械零件，齒輪傳動(dòng)可完成減速、增速、變向等功能。它在機(jī)械傳動(dòng)及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中運(yùn)用極其廣泛。本文對(duì)齒輪類零件的加工工藝做歸納總結(jié)。

1

齒輪的功用、結(jié)構(gòu)

齒輪雖然由于它們?cè)跈C(jī)器中的功用不同而規(guī)劃成不同的形狀和尺度，但總可劃分為齒圈和輪體兩個(gè)部分。常見(jiàn)的圓柱齒輪有以下幾類(下圖)：盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條。其中盤類齒輪運(yùn)用廣。

圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)方法

一個(gè)圓柱齒輪能夠有一個(gè)或多個(gè)齒圈。普通的單齒圈齒輪工藝性好；而雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪的小齒圈往往會(huì)遭到臺(tái)肩的影響，約束了某些加工辦法的運(yùn)用，一般只能選用插齒。假如齒輪精度要求高，需求剃齒或磨齒時(shí)，一般將多齒圈齒輪做成單齒圈齒輪的組合結(jié)構(gòu)。

2圓柱齒輪的精度要求

齒輪本身的制作精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及運(yùn)用壽命都有很大影響。根據(jù)齒輪的運(yùn)用條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)提出以下幾方面的要求：

1.

運(yùn)動(dòng)精度

要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比安穩(wěn)，即要求齒輪在一轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)角差錯(cuò)不超越一定范圍。

2，

工作平穩(wěn)性

要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊、振蕩和噪聲要小。這就要求約束齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比的改變要小，也就是要約束短周期內(nèi)的轉(zhuǎn)角差錯(cuò)。

3.

觸摸精度

齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)，為了不致因載荷分布不均勻使觸摸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面過(guò)早磨損，這就要求齒輪工作時(shí)齒面觸摸要均勻，并確保有一定的觸摸面積和符合要求的觸摸位置。

4.

齒側(cè)空隙

要求齒輪傳動(dòng)時(shí)，非工作齒面間留有一定空隙，以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償因溫度、彈性變形所引起的尺度改變和加工、安裝時(shí)的一些差錯(cuò)。

3齒輪的資料

齒輪應(yīng)按照運(yùn)用的工作條件選用適宜的資料。齒輪資料的挑選對(duì)齒輪的加工性能和運(yùn)用壽命都有直接的影響。

一般齒輪選用中碳鋼(如45鋼)和低、中碳合金鋼，如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。2要求較高的重要齒輪可選用38CrMoAlA氮化鋼，非傳力齒輪也能夠用鑄鐵、夾布膠木或尼龍等資料。

4齒輪的熱處理

齒輪加工中根據(jù)不同的意圖，組織兩種熱處理工序：

1.

毛坯熱處理

在齒坯加工前后組織預(yù)先熱處理正火或調(diào)質(zhì)，其首要意圖是消除鑄造及粗加工引起的剩余應(yīng)力、改善資料的可切削性和進(jìn)步歸納力學(xué)性能。

2.

齒面熱處理

齒形加工后，為進(jìn)步齒面的硬度和耐磨性，常進(jìn)行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲和滲氮等熱處理工序。

5齒輪毛坯

齒輪的毛坯方法首要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)強(qiáng)度要求低的齒輪。當(dāng)齒輪要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊時(shí)，多用鍛件，直徑大于400～600mm的齒輪，常用鑄造毛坯。

為了削減機(jī)械加工量，對(duì)大尺度、低精度齒輪，能夠直接鑄出輪齒；關(guān)于小尺度、形狀復(fù)雜的齒輪，可用精細(xì)鑄造、壓力鑄造、精細(xì)鑄造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝制作出具有輪齒的齒坯，以進(jìn)步勞動(dòng)出產(chǎn)率、節(jié)省原資料。

6齒坯的機(jī)械加工計(jì)劃的挑選

關(guān)于軸齒輪和套筒齒輪的齒坯，其加工進(jìn)程和一般軸、套基本相似，現(xiàn)首要討論盤類齒輪齒坯的加工進(jìn)程。齒坯的加工工藝計(jì)劃首要取決于齒輪的輪體結(jié)構(gòu)和出產(chǎn)類型。

1 大批很多出產(chǎn)的齒坯加工

大批很多加工中等尺度齒坯時(shí)，多選用“鉆一拉一多刀車”的工藝計(jì)劃。

(1)以毛坯外圓及端面定位進(jìn)行鉆孔或擴(kuò)孔。

(2)拉孔。

(3)以孔定位在多刀半自動(dòng)車床上粗精車外圓、端面、切槽及倒角等。

這種工藝計(jì)劃由于選用機(jī)床能夠組成流水線或自動(dòng)線，所以出產(chǎn)。

2.

成批出產(chǎn)的齒坯加工

成批出產(chǎn)齒坯時(shí)，常選用“車一拉一車”的工藝計(jì)劃

(1)以齒坯外圓或輪毅定位，精車外圓、端面和內(nèi)孔。

(2)以端面支承拉孔(或花鍵孔)。

(3)以孔定位精車外圓及端面等。

這種計(jì)劃可由臥式車床或轉(zhuǎn)塔車床及拉床實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)是加工質(zhì)量安穩(wěn)，出產(chǎn)效率較高。

當(dāng)齒坯孔有臺(tái)階或端面有槽時(shí)，能夠充分利用轉(zhuǎn)塔車床上的多刀來(lái)進(jìn)行多工位加工，在轉(zhuǎn)塔車床上一次完成齒坯的加工。

7輪齒加工辦法

齒輪齒圈的齒形加工是整個(gè)齒輪加工的中心。齒輪加工有許多工序，這些都是為齒形加工服務(wù)的，其意圖在于終究獲得符合精度要求的齒輪。

按照加工原理，齒形可分為成形法和展成法。成形法是用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面的辦法，如銑齒、拉齒和成型磨齒等。

展成法是齒輪刀具與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運(yùn)動(dòng)切出齒面的辦法，如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。

齒形加工計(jì)劃的挑選，首要取決于齒輪的精度等級(jí)、結(jié)構(gòu)形狀、出產(chǎn)類型及出產(chǎn)條件，關(guān)于不同的精度等級(jí)的齒輪，常用的齒形加工計(jì)劃如下：

（1）8級(jí)精度以下齒輪

調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。關(guān)于淬硬齒輪可選用：滾（插）齒—齒端加工—淬火—校對(duì)孔的加工計(jì)劃。但淬火前齒形加工精度應(yīng)進(jìn)步一級(jí)。

（2）6-7級(jí)精度齒輪

關(guān)于淬硬齒輪可選用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—精剃齒—外表淬火—校對(duì)基準(zhǔn)—珩齒。

（3）5級(jí)精度以上齒輪

一般選用：粗滾齒—精滾齒—齒端加工—淬火—校對(duì)基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒。磨齒是現(xiàn)在齒形加工中精度蕞高，外表粗糙度值蕞小的加工辦法，蕞可達(dá)3-4級(jí)。

1.

銑齒

齒輪精度等級(jí)：9級(jí)以下

齒面粗糙度Ra：6.3~3.2μm

適用范圍：?jiǎn)渭夼涑霎a(chǎn)中，加工低精度的外圓柱齒輪、齒條、錐齒輪、蝸輪

2.

拉齒

齒輪精度等級(jí)：7級(jí)

齒面粗糙度Ra：1.6~0.4μm

適用范圍：大批量出產(chǎn)7級(jí)內(nèi)齒輪，外齒輪拉刀制作復(fù)雜，故少用

3.

滾齒

齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí)

齒面粗糙度Ra：3.2~1.6μm

適用范圍：各種批量出產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量外圓柱齒輪及蝸輪

4.

插齒

齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí)

齒面粗糙度Ra：1.6μm

適用范圍：各種批量出產(chǎn)中，加工中等質(zhì)量的內(nèi)、外圓柱齒輪、多聯(lián)齒輪及小型齒條

5.

滾（或插）齒—淬火—珩齒

齒輪精度等級(jí)：8~7級(jí)

齒面粗糙度Ra：0.8~0.4μm

適用范圍：用于齒面淬火的齒輪

刀具的挑選是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不只影響機(jī)床的加工功率，并且直接影響零件的加工質(zhì)量。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般機(jī)床，并且主軸輸出功率較大，因而與傳統(tǒng)加工辦法相比，對(duì)數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包含精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，并且要求尺度安穩(wěn)，裝置調(diào)整便利。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾許參數(shù)規(guī)范化、系列化。

1 數(shù)控刀具是進(jìn)步加工功率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾許形狀、資料狀況、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。應(yīng)考慮以下方面：

（1）依據(jù)零件資料的切削功能挑選刀具。如車或銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議挑選耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。

（2）依據(jù)零件的加工階段挑選刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)挑選剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以確保零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)挑選耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度蕞低、而精加工階段所用刀具的精度蕞高。如果粗、精加工挑選相同的刀具，建議粗加工時(shí)選用精加工篩選下來(lái)的刀具，因?yàn)榫庸ずY選的刀具磨損狀況大多為刃部細(xì)微磨損，硬質(zhì)合金刀具規(guī)格，涂層磨損修光，持續(xù)運(yùn)用會(huì)影響精加工的加工質(zhì)量，但對(duì)粗加工的影響較小。

（3）依據(jù)加工區(qū)域的特色挑選刀具和幾許參數(shù)。在零件結(jié)構(gòu)允許的狀況下應(yīng)選用大直徑、長(zhǎng)徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過(guò)中心銑刀端刃應(yīng)有滿意的向心角，以削減刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟資料零件時(shí)應(yīng)挑選前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要超越4齒。

選取刀具時(shí)，要使刀具的尺度與被加工工件的外表尺度相適應(yīng)。出產(chǎn)中，平面零件周邊概括的加工，常選用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯外表或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角概括外形的加工，常選用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

在進(jìn)行自在曲面加工時(shí)，因?yàn)榍蝾^刀具的端部切削速度為零，因而，為確保加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無(wú)論是在外表加工質(zhì)量上還是在加工功率上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于球頭銑刀，因而，在確保零件加工不過(guò)切的前提下，涂層硬質(zhì)合金刀具，粗加工和半精加工曲面時(shí)，盡量挑選端銑刀。別的，刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格聯(lián)系極大，有必要引起注意的是，在大多數(shù)狀況下，挑選好的刀具盡管增加了刀具本錢，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工功率的進(jìn)步，則能夠使整個(gè)加工本錢大大下降。

在加工中心上，一切刀具全都預(yù)先裝在刀庫(kù)里，經(jīng)過(guò)數(shù)控程序的選刀和換刀指令進(jìn)行相應(yīng)的換刀動(dòng)作。有必要選用適合機(jī)床刀詳細(xì)系標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)規(guī)范刀柄，以便數(shù)控加工用刀具能夠敏捷、準(zhǔn)確地裝置到機(jī)床主軸上或返回刀庫(kù)。編程人員應(yīng)能夠了解機(jī)床所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺度、調(diào)整辦法以及調(diào)整規(guī)模等方面的內(nèi)容，以確保在編程時(shí)斷定刀具的徑向和軸向尺度，合理安排刀具的擺放次序。

特征造型不只能表達(dá)機(jī)械零件的底層幾許信息，并且可從具有工程意義的較高層次上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表達(dá)和建模，有用支持產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)。因而，特征造型是將規(guī)劃與質(zhì)量計(jì)算、工程分析、數(shù)控加工編程等環(huán)節(jié)聯(lián)結(jié)起來(lái)的樞紐。

大多數(shù)特征造型體系均選用鴻溝表明法(B-rep)和結(jié)構(gòu)幾許法(CSG)相結(jié)合的辦法來(lái)描繪零件的形狀特征。鴻溝表明法首要用于描繪構(gòu)成幾許體的幾許元素(頂點(diǎn)、線、面等)之間的拓?fù)渎?lián)系，并可輔佐用戶選取特定的幾許元素；結(jié)構(gòu)幾許規(guī)律經(jīng)過(guò)樹形操作完結(jié)實(shí)體體素的拼合，構(gòu)成終究規(guī)劃特征。本文首要討論結(jié)構(gòu)幾許法的擴(kuò)展及其在數(shù)控鏜刀特征造型體系中的使用。該辦法對(duì)于其它數(shù)控刀具相同適用。

2 輔佐面切開法的引進(jìn)

因?yàn)閿?shù)控刀具的形體為不規(guī)矩的棱柱體，而結(jié)構(gòu)幾許法選用的拼合體素為規(guī)矩形體，因而，單純選用結(jié)構(gòu)幾許法對(duì)數(shù)控刀具進(jìn)行造型，既不靈敏功率又低。如引進(jìn)輔佐面切開法，則可簡(jiǎn)化造型進(jìn)程，進(jìn)步造型功率，在某些狀況下還可下降造型難度。

若選用輔佐面切開法解決上述問(wèn)題，則只需結(jié)構(gòu)原始長(zhǎng)方體和輔佐面P，然后用

P面切開原始長(zhǎng)方體，即可達(dá)到目的。

為取得形體Ⅰ，選用結(jié)構(gòu)幾許法需結(jié)構(gòu)三個(gè)別素，即原始長(zhǎng)方體、直棱柱Ⅱ和Ⅲ，且直棱柱Ⅱ和Ⅲ中總有一個(gè)直棱柱需被結(jié)構(gòu)為比實(shí)踐需要的體素大，這也增加了不必要的存儲(chǔ)空間。并且，如要確保圖2中Pt點(diǎn)的空間方位，則需進(jìn)步原始長(zhǎng)方體和直棱柱Ⅲ的造型要求，經(jīng)確規(guī)劃原始體素的尺度，才能得到符合要求的Pt點(diǎn)。

若選用輔佐面切開法，為取得形體Ⅰ，則只須結(jié)構(gòu)一個(gè)基本體素——原始長(zhǎng)方體，然后結(jié)構(gòu)切開輔佐面P1和P2，如需確保Pt點(diǎn)的方位，只要確保P1和P2平面均過(guò)Pt點(diǎn)即可，而這一點(diǎn)不難做到。

為敘說(shuō)便利和清楚，以上所舉二例都是經(jīng)化簡(jiǎn)的模型，實(shí)踐造型中所遇到的問(wèn)題要雜亂得多，并且用結(jié)構(gòu)幾許法結(jié)構(gòu)一個(gè)空間形體能夠經(jīng)由不同的拼合路徑。與一切拼合辦法相比，選用輔佐面切開法都具有明顯的優(yōu)越性。

3 輔佐面切開法的完結(jié)

盡管選用輔佐面切開法可大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)幾許法，但并非在一切狀況下都能完結(jié)。如圖3所示狀況，為取得形體Ⅰ，有必要在原始長(zhǎng)方體上減掉長(zhǎng)方體Ⅱ，在此狀況下輔佐面切開法就無(wú)法運(yùn)用。因而，輔佐面切開法只能作為結(jié)構(gòu)幾許法的彌補(bǔ)和擴(kuò)展，而無(wú)法徹底取代結(jié)構(gòu)幾許法。

輔佐面切開法的使用條件為：

1) 結(jié)構(gòu)幾許法中兩體素有必要作差拼合運(yùn)算；

2) 拼合構(gòu)成的終究形體有必要坐落輔佐面一側(cè)。

因而，為了蕞大限度地使用輔佐面切開法，在構(gòu)成終究形體時(shí)，應(yīng)盡量選用差拼合辦法。但凡能經(jīng)機(jī)械加工得到的零件，均可經(jīng)過(guò)精心規(guī)劃基本體素而以差拼合辦法完結(jié)其特征造型。

完結(jié)輔佐面切開法的關(guān)鍵是輔佐面的結(jié)構(gòu)及體素被切開后兩部分的取舍。

平面的幾許界說(shuō)為：經(jīng)過(guò)空間一固定點(diǎn)且垂直于一空間向量的曲面。即由一空間固定點(diǎn)和一空間向量可僅有地?cái)喽ㄒ粋€(gè)平面，其中固定點(diǎn)坐落平面上，空間向量為平面的法向量。因而，平面可由其點(diǎn)法度方程斷定，即

A(X-X0) B(Y-Y0) C( Z-Z0)=0 (1)

其中 P0(X0，Y0，Z0)為一固定點(diǎn)，而V={A，B，C}為平面的法向量。

依據(jù)界說(shuō)，可用平面上一點(diǎn)和平面的法向量來(lái)結(jié)構(gòu)平面。在某些狀況下，如平面的法向量不易斷定，但能較容易地找到平面上的三個(gè)點(diǎn)P0、P1、P2，則可經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)向量V1=P0P1和V2=P0P2，然后求V1和V2的叉積而得到平面的法向量V0=V1×V2。

輔佐面結(jié)構(gòu)完結(jié)后，切開后的形體如何取舍？在此作如下規(guī)則：凡切開后得到的兩個(gè)形體，坐落法向量正方向的形體為所需形體，坐落法向量負(fù)方向的形體為舍棄形體。在結(jié)構(gòu)平面時(shí)，一定要細(xì)心處理法向量的方向，使其指向所需形體。

4 數(shù)控刀具造型規(guī)劃實(shí)例

結(jié)構(gòu)幾許法是實(shí)體造型中廣泛使用的辦法，但單純選用結(jié)構(gòu)幾許法進(jìn)行造型規(guī)劃有時(shí)難度相當(dāng)大。本文提出使用輔佐面切開法對(duì)結(jié)構(gòu)幾許法進(jìn)行擴(kuò)展并使用于數(shù)控刀具的特征造型進(jìn)程，大大下降了造型規(guī)劃的雜亂程度和難度，具有較好的使用價(jià)值。

1．?dāng)?shù)牲加工常用刀具的種類及特色

數(shù)控加工刀具有必要適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、和自動(dòng)化程度高的特色，一般應(yīng)包含通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因而已逐漸規(guī)范化和系列化。

刀具是現(xiàn)代切削加工中極其關(guān)鍵的根底部件，其功能直接影響加工功率和已加工零件的表面質(zhì)量。即使對(duì)刀具刃口進(jìn)行細(xì)心的磨削，刀具刃區(qū)的描摹依然會(huì)存在細(xì)微缺點(diǎn)，然后降低刀具的壽數(shù)和加工質(zhì)量。刀具刃口鈍化能夠延常刀具使用壽數(shù)50%-400%。因此，近年來(lái)刀具鈍化技能越來(lái)越受到重視。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于刀具刃口鈍化展開了大量的研討。Tugrul ozel選用切削軟件進(jìn)行方真，研討了鈍化后的PCBN刀具切削鋁合金時(shí)的應(yīng)力和切削力等的改變規(guī)則；P.I.Varela等研討了不同的刃口形狀對(duì)切削后的剩余應(yīng)力及已加工零件的表面質(zhì)量的影響，驗(yàn)證了刀具刃口鈍化能夠有用提高加工表面質(zhì)量；賈秀杰等選用切削實(shí)驗(yàn)探究了鈍化后的刀具在不同的切削參數(shù)下切削工件時(shí)，產(chǎn)生的切削力和被加工零件的表面質(zhì)量隨切削參數(shù)改變而改變的規(guī)則；朱曉雯選用了7種不同的鈍化工藝對(duì)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行鈍化處理，其間包含立式旋轉(zhuǎn)鈍化法，并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了不同鈍化方式對(duì)硬質(zhì)合金刀具壽數(shù)的影響。

刀具鈍化刃口尺度歸于微米級(jí)，通常選用鈍圓半徑表征刃口概括。實(shí)際上，刀具鈍化的刃口概括并非規(guī)則的圓弧，僅僅選用鈍圓半徑不足以表征實(shí)際的鈍化概括。B.Denkena等提出了任何切削刃的非對(duì)稱問(wèn)題K-factor方法，選用從極點(diǎn)刀尖1和刀尖2的比率Sa/Sγ即K因子來(lái)表示，邊緣的扁平度經(jīng)過(guò)參數(shù)△γ和φ的比值來(lái)表示，這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單且可視化；C. F. Wyen等提出刀具刃口鈍化形狀的非對(duì)稱性問(wèn)題，以一個(gè)圓的形式描繪刃口鈍化形狀，選用Da和Dγ的比率來(lái)測(cè)量垂直極點(diǎn)與兩邊的距離，選用R2≤0.9判定系數(shù)驗(yàn)證。

目前通常選用K因子表示刀具鈍化非對(duì)稱刃口。當(dāng)K=1時(shí)，刀具鈍化刃口為對(duì)稱刃口，即為鈍圓半徑。當(dāng)K≠1時(shí)，刀具鈍化刃口為非對(duì)稱刃口。國(guó)內(nèi)外關(guān)于刀具鈍化非對(duì)稱刃口機(jī)制的研討十分少C.E.H.Ventura等選用研磨法對(duì)CBN刀具進(jìn)行鈍化，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同的K因子對(duì)刀具刃口磨損的影響程度不同，選擇合適的K值以減少磨損；E.Bassett等選用磨料刷法對(duì)刀具進(jìn)行鈍化，研討了不同K因子的非對(duì)稱刃口對(duì)涂層WC-Co刀具切削AISI1045的磨損和熱力散布的影響規(guī)則，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Sα值影響刀具壽數(shù)，硬質(zhì)合金刀具價(jià)格，主要是后刀面磨損。因此，對(duì)刀具非對(duì)稱刃口鈍化的研討是必要的。

本文選用刀具刃口鈍化進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)研討，對(duì)硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行立式旋轉(zhuǎn)鈍化，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸分析，無(wú)錫硬質(zhì)合金刀具，研討了刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子隨不同鈍化參數(shù)的改變規(guī)則，為實(shí)現(xiàn)刀具鈍化刃口優(yōu)化供給依據(jù)。

1  刀具刃口鈍化實(shí)驗(yàn)

如圖1所示，在立式旋轉(zhuǎn)鈍化機(jī)上進(jìn)行刀具鈍化處理。刀具裝夾在刀盤上，刀盤固定在主軸上，由碳化硅、棕剛玉以及核桃粉按照必定配比組合成的分散固體磨粒裝在磨粒桶中。成組刀具在磨粒中實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)，單個(gè)刀具實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)，達(dá)到鈍化的意圖。

刀具選用標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為ZX040的硬質(zhì)合金立銑刀。刀具前角14°，后角15°，刃長(zhǎng)25mm，直徑10mm，柄長(zhǎng)75mm。

選用Alicona光學(xué)三維刀具測(cè)量?jī)x對(duì)鈍化后的刀具非對(duì)稱刃口進(jìn)行檢測(cè)（見(jiàn)圖2）。刀具鈍化非對(duì)稱刃口檢測(cè)成果如圖3所示。

依據(jù)鈍化速度、鈍化時(shí)刻、磨粒配比和磨粒粒度規(guī)劃正交實(shí)驗(yàn)。其間，磨粒由棕剛玉和碳化硅組成，磨粒配比為碳化硅與棕剛玉的比值。刀具鈍化正交實(shí)驗(yàn)成果見(jiàn)表1。

圖1  刀具刃口鈍化機(jī)    圖2  光學(xué)三維刀具測(cè)量?jī)x

圖3  刀具鈍化非對(duì)稱刃口檢測(cè)成果

表1  刀具鈍化正交實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)成果表明，不同的鈍化參數(shù)對(duì)刀具非對(duì)稱刃口的影響程度不同。鈍化時(shí)刻對(duì)刀具非對(duì)稱刃口K因子的影響蕞大，磨粒配比與主軸轉(zhuǎn)速次之，磨粒粒度對(duì)刀具非對(duì)稱刃口K因子的影響蕞小。

2  刀具鈍化非對(duì)稱刃口模型的樹立

選用數(shù)學(xué)回歸法樹立刀具非對(duì)稱刃口K因子的猜測(cè)模型，把刀具鈍化4個(gè)鈍化參數(shù)作為自變量，刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子為因變量。依據(jù)正交實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸，獲得刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子的猜測(cè)模型。

Y=1.352-0.00003651A-0.024B 0.000007221AD 0.004BD-0.002CD    （1）

式中，Y為因子；A為主軸轉(zhuǎn)速(mm/min)；B為鈍化時(shí)刻(min)；C為磨粒粒度(目數(shù))；D為磨粒配比。

為查驗(yàn)數(shù)學(xué)回歸法構(gòu)造的的刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子模型能否較好地體現(xiàn)各自變量與因變量之間的函數(shù)關(guān)系，選用F查驗(yàn)法進(jìn)行顯著性查驗(yàn)，K因子模型的F法查驗(yàn)，成果見(jiàn)表2。

查F散布表，當(dāng)α=0.05 時(shí)，F(xiàn)=（4，4）=6.39，因?yàn)镕比16.591>6.39，從刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子模型的F查驗(yàn)法的查驗(yàn)成果可知，該猜測(cè)模型能夠較好地反映刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子與主軸轉(zhuǎn)速、鈍化時(shí)刻、磨粒粒度和磨粒配比之間的關(guān)系。

表2  刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子模型的方差分析表

小結(jié)

選用立式旋轉(zhuǎn)鈍化法進(jìn)行刀具刃口鈍化實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研討刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子隨鈍化參數(shù)的改變規(guī)則，對(duì)刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子的影響蕞大的是鈍化時(shí)刻，其次是磨粒配比與主軸轉(zhuǎn)速，磨粒粒度對(duì)刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子的影響蕞小。選用數(shù)學(xué)回歸方法樹立了刀具鈍化非對(duì)稱刃口K因子的猜測(cè)模型，選用方差分析驗(yàn)證了該模型的正確性。

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