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剃齿刀打齿几种常见原因的分析归纳
2005年8月26日 10:24  来源:切削技术
根据对已打齿的剃齿刀和工件齿轮的大量观察、检测和分析,结合剃齿工艺的特点,我公司对剃齿工艺过程中,可能造成剃齿刀打齿的诸因素,进行了较为全面的深入分析和归纳,常见的有如下几个方面的原因。

一、剃前齿轮加工精度太低

  1. 齿形误差(Dff)过大,使剃齿刀刀齿在齿高方向上承受负荷不均匀,特别是齿根部分凸出,压力角偏大时,易造成剃齿刀刀齿齿顶部分因不堪负荷而断齿。其特征是打刀的工件齿顶部分可能尚未剃削,而齿根部分却有比较深的剃痕。
  2. 齿向误差(Dfb)过大,使剃齿刀刀齿在齿宽方向上承受负荷不均匀,易造成剃齿刀刀齿的两端或一端打齿。观察打刀的工件,可能齿面是对角处尚未剃削,而相对部分却剃痕较深。
  3. 齿圈径向跳动(Dfr)或公法线长度变动量(Dfw)过大,这将导致在工件运转到某一个方向时,剃齿刀刀齿将承受突然增大的负荷,当超过刀齿的承载强度时,便会造成打齿。观察打刀的工件,发现在圆周的某个方向双侧齿面均未剃削,而在对面却有较深的剃痕。另外,在剃削过程中,可听出剃齿刀主轴运转不平稳的声音。
  4. 齿厚误差太大。由于齿厚余量多少不一,使剃齿刀刀齿在剃削过多的余量时,所承受的负荷超过刀齿的强度,引起打齿。观察打刀的工件,所有齿面均有较深的剃痕。另外,在剃削这种齿轮时,可听到机床主轴发闷的声音。

二、剃齿刀

  1. 剃齿刀选用不当。剃齿刀的选用原则是①剃齿刀的法向模数和压力角(mnan)应与被剃工件齿轮的法向模数和压力角大小相等;②剃齿刀的螺旋角及旋向应能使剃齿时的安装轴交角f在10~15°之间。轴交角见图1所示:

    图1 剃齿刀的选用与安装
    f=b1±b2
    式中b1b2分别为剃齿刀和工件螺旋角;当b1b1旋向相同时,取“+”;当b1b2旋向相反时,取“-”。
    剃齿轴交角f太小,剃削性能差,剃齿刀承受挤压力大;轴交角f太大,剃齿刀与工件接触区小,切削不平稳,它们均易造成剃齿刀打齿。
  2. 剃齿刀钝了以后没有及时更换刃磨。由于剃齿刀刀刃用钝后,其切削能力大大降低,而机床仍在进给,使刀齿所承受过大的挤压力造成打齿。因此剃齿刀用钝后要及时刃磨。判断剃齿刀用钝可检查是否有如下现象:①看不见剃削的刀痕,齿面非常光亮,齿端有较大的毛刺,齿面有“啃刀”现象;②剃齿过程噪音增大;③工件公法线长度变动量DFw增大,齿形误差Dff增大,工件径向跳动量显著增加。
  3. 剃齿刀刃磨以后没有按要求压顶。由于刃磨使剃齿刀齿厚减薄,为保证其规定齿顶高,必须外磨减小其齿顶圆直径,即压顶。压顶量’(单边径向磨量)计算公式如下:
    C= W1-W2
    2sinan
    式中,W1、W2分别为刃磨前后剃齿刀的公法线长度(mm),an为剃齿刀分度圆压力角(°)。
    不压顶或压顶不到位,将使剃齿时,剃齿刀齿顶“顶住”工件齿根,易造成剃齿刀在圆周方向刀齿齿顶折断。观察打刀工件,可看到剃痕分布在工件齿根圆弧处,而齿面可能尚未剃削,见图2。

    图2 剃齿刀需压顶示意

三、剃前刀具

  1. 剃前刀具设计和选用不当
    剃前刀具的齿形要为剃齿刀创造良好的切削条件,具体地讲,对剃前齿形或剃前刀具有如下几点要求:①剃前齿形的齿高要大于标准齿高,避免剃齿刀工作时外圆触及工件齿根圆,从而破坏剃齿刀和工件的正常啮合。②在剃前齿轮的根部做出适当沉割,可以避免剃齿刀齿棱参加切削,增加剃齿的平稳性。③为使工件齿棱上不挤出毛刺和改善被剃齿轮的工作平稳性,在剃前齿形的齿顶应修缘。如果剃前没有达到合理齿形(见图3),这将导致剃齿刀打齿。

    图3 剃前合理齿形
  2. 剃前刀具没及时刃磨,导致刀尖触角烧伤,这种刀具加工出来的工件,在齿根圆弧处出现一条凸棱,在剃齿时与剃齿刀的齿棱相顶,易造成剃齿刀打齿。

四、剃齿切削用量选用不当

  1. 剃齿刀的圆周速度越高,其耐用度将越低,更易造成剃齿刀打齿。剃齿时圆周速度推荐值见表1。
    表1 剃齿刀圆周速度(m/min)
    轴交角 工件螺旋角
    10~15° 20° 25° 30°
    5~10° 145 140 135 130 125
    15° 130 125 120 115 110
    20° 115 105 105 100 90
    表2 剃齿纵向进给量(mm/r)
    轴交角 工件齿数
    17~25 25~40 40~50 50~100
    7~10° 0.075~0.1 0.1~0.15 0.15~0.2 0.2~0.25
    10~15° 0.1~0.15 0.15~0.2 0.2~0.25 0.25~0.3
    >15° 0.15~0.2 0.2~0.25 0.25~0.3 0.3~0.35
  2. 单行程径向进给量太大,会使剃齿刀承受的切削负荷过重,易造成剃齿刀打齿。一般径向进给量取0.02~0.04mm/单行程,再根据总的剃削余量,确定径向进给次数包括光整行程次数。
  3. 工作台纵向进给速度过高,也会使剃齿刀承受的切削负荷过重,从而导致剃齿刀打齿。剃齿推荐纵向进给量见表2。
  4. 切削液选用不当或流量太小。剃齿要求切削液具有如下三方面的作用:①冷却作用;②冲走切屑;③润滑作用。采用(50%)豆油(或菜籽油)+(50%)20#机油配方,对减少剃齿刀打齿效果较好。另外,为保证切削液充分发挥其作用,切削液流量要尽量大些,而且要定期更换保持洁净。

五、其它

  1. 工作行程调整不当。轴向剃齿时,工作行程长度应略大于工件宽度。一般取L=b+2mn,其中L为工作台的行程长度,b为工件齿宽,mn为被加工齿轮的模数。行程太长时,剃齿刀与工件接触面太小,运行不平稳,易造成剃齿刀打齿。
  2. 剃前齿轮没清除切屑。在剃齿时,工件上的大块切屑易阻塞剃齿刀的容屑槽,降低切削刃的切削作用,从而加重刀齿所承受的负荷,易造成剃齿刀打齿。
  3. 工件与刀具装夹不当。工件装夹时剃齿夹具中心孔碰伤、不干净等因素会引起工作台顶尖中心线与剃齿刀主轴中心线的平行度超差(一般小于0.01/200mm),使剃齿过程运行不平稳,易造成剃齿刀打齿;同时要正确安装剃齿刀,各安装配合部位要干净,以免剃齿过程损伤刀齿。
根据以上对剃齿刀打齿原因的分析,针对性地采取了预防和纠正措施,如提高剃前齿轮加工精度,改进剃前刀具设计,保证剃齿刀刃磨(包括压顶)质量,在剃齿前增加清洗工序,加强剃齿员工培训工作,提高剃齿机调整技术水平等,取得了良好的效果,不但剃齿刀打齿的现象已基本杜绝,其使用寿命也明显延长,剃齿质量也有明显改善,获得了比较好的技术经济效益。
 
 [关键词]:剃齿刀 日用五金 厨具  发表评论    【推荐】 【打印

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