CN109551232B - 提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法，包括铣刀盘铣削粗加工，在同一数控机床工作台上不离机一次性完成铣刀盘铣削粗加工和滚刀滚削精加工，具体如下：根据外花键的技术参数，选择铣刀盘和滚刀，铣刀盘中刀片采用硬质合金材料；根据L≥max(L1,L2)确定铣刀盘和滚刀安装距离L，再将铣刀盘和滚刀同时安装在数控机床的移动头架上，其中，L1为铣削时滚刀安装距离，L2为滚削时铣刀安装间距；将被加工工件通过卡爪固定在数控机床的工作台上；将齿轮参数、刀具参数、加工参数输入数控机床，启动后，数控机床先通过铣刀盘中的刀片对被加工工件进行铣削粗加工形成齿槽，滚刀再对中齿槽对粗加工的齿槽进行滚削精加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种外花键加工方法，尤其是一种提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法，属于机械加工领域。
背景技术
花键是机械领域中很多场合都需要的重要部件，也是机械加工无法回避的一种加工方法。花键寿命由原材料和工艺过程共同决定，其表面加工质量及精度对工作性能和使用寿命也有着重要影响。传统的加工工艺一般采用单一加工刀具——高速钢滚刀滚削，具体工艺是：齿顶圆渗碳淬火——车削齿顶圆——然后采用传统高速钢滚刀滚削花键，其中滚削花键一般采用两刀或者三刀。
由于传统加工工艺需要经过热处理，对于大模数渐开线外花键而言，经过渗碳淬火后，在滚削加工时表面硬度仍然高达45HRC，而采用传统高速钢滚刀滚削两刀或者三刀加工时，零件表面易产生凹坑、拉毛等质量问题，且刀具易出现劈齿，严重影响刀具使用寿命。虽然可采取降低每刀进刀深度的加工方式，但该方式带来刀具磨损快、加工效率低的弊端。因此，亟需一种新的花键加工方式，以提高高硬度外花键的齿面质量和加工效率。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有外花键加工的传统工艺存在的零件表面易产生凹坑、拉毛等质量问题，且刀具易出现劈齿，严重影响刀具使用寿命等缺陷，提供提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法。
本发明的目的是这样实现的：一种提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法，包括铣刀盘铣削粗加工，其特征在于：在同一数控机床工作台上不离机一次性完成铣刀盘铣削粗加工和滚刀滚削精加工，具体步骤如下：
根据外花键的技术参数，选择铣刀盘和滚刀，铣刀盘中刀片采用硬质合金材料，滚刀采用的是粉末冶金材料。
根据L≥max(L1,L2)确定铣刀盘和滚刀安装距离L，再将铣刀盘和滚刀同时安装在数控机床的移动头架上，其中，L1为铣削时滚刀安装距离，L2为滚削时铣刀安装间距；
将被加工工件通过卡爪固定在数控机床的工作台上；
按照数控机床的操作手册，将齿轮参数、刀具参数、加工参数输入数控机床，启动后，数控机床先通过铣刀对被加工工件进行铣削粗加工形成齿槽，滚刀再对中齿槽对粗加工的齿槽进行滚削精加工。
在本发明中：所述的铣削时滚刀安装距离是通过以下公式获得的：
式中：da为齿顶圆直径，df铣为铣齿齿根圆直径，d铣刀为铣刀的直径，d滚刀为滚刀的直径，b铣刀为铣刀的长度；若df+d铣刀-d滚刀>da,则L1取值为0；
所述的滚削时铣刀安装间距是通过以下公式获得的：
式中：da为齿顶圆直径，df为齿轮齿根圆直径，d铣刀为铣刀的直径，d滚刀为滚刀的直径，mn为加工模数，Lp为啮合长度，滚刀切齿的啮合过程，需要有该长度参数参与实现包络齿廓。若df+d滚刀-d铣刀>da,则L2取值为0。
在本发明中：铣刀盘中铣刀片的齿形与设计要求的外花键齿槽形状一致，采用硬质合金材料，滚削精加工中使用的是粉末冶金滚刀。
本发明的优点在于，彻底改变了外花键传统的采用高速钢滚刀滚削两刀或者三刀的加工工艺，引入硬质合金材料的铣刀粗加工，辅以粉末冶金滚刀精加工的新工艺。由于在同一数控机床工作台上不离机一次性完成铣刀盘铣削粗加工和滚刀滚削精加工，尤其是将铣刀盘和滚刀同时安装在数控机床的移动头架上，加工前可以一次定位，加工过程中无需频繁校准和更换刀具，简化加工过程中的操作环节，提高加工效率。本发明的加工工艺充分融了铣齿和滚齿的优点，即：高精度硬质合金专用铣刀盘满足高硬度花键大切削量的加工要求，铣刀盘开槽粗加工，也能较大幅度的提高加工效率，降低生产成本；而滚刀精滚又能保证外花键最终表面质量和加工精度。
附图说明
图1是本发明涉及的铣刀盘和滚刀在数控机床的移动头架上安装方式示意图。
图中，1、铣刀盘，2、滚刀，3、移动头架，4、工件。
具体实施方式
本发明涉及的一种提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法，包括铣刀盘铣削粗加工，主要体现在通过同一数控机床工作台在上不离机的前提下一次性完成铣刀盘铣削粗加工和滚刀滚削精加工，具体步骤如下：
首先根据外花键的技术参数，选择铣刀盘和滚刀，铣刀盘中刀片采用硬质合金材料，滚刀使用的是粉末冶金材料。
然后根据L≥max(L1,L2)确定铣刀盘和滚刀安装距离L，再将铣刀盘和滚刀同时安装在数控机床的移动头架上，其中，L1为铣削时滚刀安装距离，L2为滚削时铣刀安装间距。
再将被加工工件通过卡爪固定在数控机床的工作台上。
最后按照数控机床的操作手册，将齿轮参数、刀具参数、加工参数输入数控机床，启动后，数控机床先通过铣刀对被加工工件进行铣削粗加工形成齿槽，滚刀再对中齿槽对粗加工的齿槽进行滚削精加工。
图1非限制性地公开了本发明涉及的一种铣刀盘和滚刀在数控机床的移动头架上安装方式，下面结合附图对本发明涉及的安装方式作进一步地描述。
在图1中，铣刀盘1和滚刀2固定安装在移动头架3上，被加工工件4通过卡爪固定在数控机床的工作台上。
由图1可见，将铣刀盘和滚刀同时安装在数控机床的移动头架上时，必须根据L≥max(L1,L2)确定铣刀盘和滚刀安装距离L，其中，L1为铣削时滚刀安装距离，L2为滚削时铣刀安装间距，其中：
(1)铣削时滚刀安装距离L1
铣齿加工时，理论上铣刀盘中心线与零件中心线重合，此时滚刀与铣刀的间隙距离
若df+d铣刀-d滚刀>da,则L1取值为0。
(2)滚削时铣刀安装间距L2
如果把滚刀切齿过程近似的视为齿条与齿轮的啮合过程，在滚刀的切入端，需要一定长度参与包络齿廓的工作，即啮合长度Lp。
表1齿轮滚刀的啮合长度计算步骤
滚齿加工时，滚刀窜刀πmn/2的距离，防止边齿包络不出完整齿形，因此滚刀偏移πmn/2+Lp/2与零件中心线重合，滚刀齿顶到达极限位置——齿轮齿根圆，此时铣刀与滚刀间隙距离
若df+d滚刀-d铣刀>da,则L2取值为0
(3)安全安装间距L
安装间距L≥max(L1,L2)，可根据头架长度，给出适合的具体数值。
下面通过一个具体的实施例描述一下如何在实际使用中确定铣刀盘1和滚刀2在数控机床的移动头架3上安装位置的。
数控机床的型号：Gleason-Pfauter P1200
如图1所示，本发明所述的高硬度外花键铣滚复合方式加工一个具体零件的情况，铣刀、滚刀、零件的基本参数如下表所示：
表1基本参数
具体计算步骤如下：
步骤一：根据外花键参数，设计专用铣刀盘，刀片采用硬质合金材料碳化钨，为方便操作，刀体直径和滚刀保持一致。
步骤二：确定铣削、滚削切削深度。精滚时人工对刀存在误差，公法线单边保守余量留0.45mm，则精滚最小余量
反算得出铣削最大切削深度ap1＝ap-ap2，其中
则ap1＝15.884mm。
步骤三：其余切削参数可根据刀具性能和实际加工情况而定。
步骤四：确定安装距离L。铣刀盘1与滚刀2同时安装在机床头架3上，安装时，考虑铣削加工时工件4与滚刀2的干涉情况，计算出安全距离L1，同时考虑滚刀包络切削时工件4与铣刀盘1的干涉情况，计算出安全距离L2，实际安装时保证安装距离L≥max(L1,L2)。
(1)铣削时滚刀安装距离L1
铣齿加工时，理论上铣刀盘中心线与零件中心线重合，此时滚刀与铣刀的间隙距离
df铣＝da-2×ap1，代入数值计算得出，滚刀最小安装间距为：51.125mm。
(2)滚削时铣刀安装间距L2
如果把滚刀切齿过程近似的视为齿条与齿轮的啮合过程，在滚刀的切入端，需要一定长度参与包络齿廓的工作，即啮合长度Lp。
表2齿轮滚刀的啮合长度计算步骤
滚齿加工时，滚刀窜刀πmn/2的距离，防止边齿包络不出完整齿形，因此滚刀偏移πmn/2+Lp/2与零件中心线重合，滚刀齿顶到达极限位置——齿轮齿根圆，此时铣刀与滚刀间隙距离
代入数值计算得出，铣刀最小安装间距为：37.5mm。
(3)安全安装间距L
安装间距L≥max(L1,L2)，可根据头架、铣刀和滚刀的长度，给出适合的安装间距。若头架全长l头架＝500mm，则安装间距≤l头架-b铣刀-b滚刀。经计算51.125mm≤L≤230mm，在这一范围内选取一个安全安装间距即可。
步骤五：在数控滚齿机床中输入齿轮参数、刀具参数、加工参数后，先铣削粗加工，铣削结束后，滚刀对刀精加工至最终尺寸。
上述具体实施例并非对本发明的具体限制，只要在外花键加工工艺中依据权利要求所记载的方法，以及铣刀盘和滚刀在数控机床的移动头架上定位方式，均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法，包括铣刀盘铣削粗加工，其特征在于：在同一数控机床工作台上不离机一次性完成铣刀盘铣削粗加工和滚刀滚削精加工，具体步骤如下：
根据外花键的技术参数，选择铣刀盘和滚刀，铣刀盘中刀片采用硬质合金材料；
根据L≥max(L1,L2)确定铣刀盘和滚刀安装距离L，再将铣刀盘和滚刀同时安装在数控机床的移动头架上，其中，L1为铣削时滚刀安装距离，L2为滚削时铣刀安装间距；
将被加工工件通过卡爪固定在数控机床的工作台上；
按照数控机床的操作手册，将齿轮参数、刀具参数、加工参数输入数控机床，启动后，数控机床先通过铣刀盘中的刀片对被加工工件进行铣削粗加工形成齿槽，滚刀再对中齿槽对粗加工的齿槽进行滚削精加工；
所述的铣削时滚刀安装距离是通过安装几何关系获得的：
式中：da为齿顶圆直径，df铣为铣齿齿根圆直径，d铣刀为铣刀的直径，d滚刀为滚刀的直径，b铣刀为铣刀的长度；若df+d铣刀-d滚刀>da,则L1取值为0；
所述的滚削时铣刀安装间距是通过安装几何关系获得的：
式中：da为齿顶圆直径，df为齿轮齿根圆直径，d铣刀为铣刀的直径，d滚刀为滚刀的直径，mn为加工模数，Lp为啮合长度，滚刀切齿的啮合过程，需要有该长度参数参与实现包络齿廓。若df+d滚刀-d铣刀>da,则L2取值为0。
2.根据权利要求1所述的提高外花键加工效率的铣滚复合加工方法，其特征在于：铣刀盘中铣刀片的齿形与设计要求的外花键齿槽形状一致，滚削精加工中使用的是粉末冶金滚刀。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2821170A1 (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-07 | Sandvik Intellectual Property AB | A cutting insert and a milling tool |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3440837A1 (de) * | 1984-11-05 | 1986-08-14 | Esfira 1000 Berlin Efune | Zusammengesetzte kleinmodulzahnradwaelzfraeser mit reguliertem profil |
| CN102248226B (zh) * | 2011-06-21 | 2013-01-23 | 南京高速齿轮制造有限公司 | 加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机及其应用 |
| SE536487C2 (sv) * | 2012-05-09 | 2013-12-17 | Sandvik Intellectual Property | Fräsverktyg för hobbning |
| CN203565947U (zh) * | 2013-12-07 | 2014-04-30 | 广东富华重工制造有限公司 | 凸轮轴十齿花键铣削工装 |
| US10112246B2 (en) * | 2014-06-18 | 2018-10-30 | Samp S.P.A. Con Unico Socio | Method for finishing hardened gears |
| KR101715518B1 (ko) * | 2015-10-30 | 2017-03-22 | 한국생산기술연구원 | 냉간포머를 이용한 리액션 샤프트의 스플라인기어 성형 방법 |
| CN106624668B (zh) * | 2015-11-03 | 2018-08-21 | 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司 | 一种用于齿轮毛坯与工件一体加工的控制方法 |
-
2018
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2821170A1 (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-07 | Sandvik Intellectual Property AB | A cutting insert and a milling tool |
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