齒輪加工用高（gāo）效帶柄滾刀的特點與應用
2014-3-16 來源：- 作（zuò）者：-
競（jìng）爭激烈的全球市場要求齒輪製造商（shāng）不斷突破提高生產（chǎn）效率和降低（dī）生產成本（běn）的極限，這就意味著必須采用由優（yōu）質材料製造並用（yòng）高性能塗層（céng）保護的先進（jìn）滾刀進行高速滾削（xuē）加工。由於先進刀具的價（jià）格（gé）較高，因此有些生產車間不願意使用高效滾刀，這是因為他們（men）沒（méi）有（yǒu）全（quán）麵分析生產流程的各個方麵，以確定正確的成本計算方法--從計算總成（chéng）本到計算每件（jiàn）加工成本（běn）。
為了實現更高的齒輪切（qiē）削效率，滾刀的設計正趨向於開發高效、多頭的帶柄滾刀。帶柄滾刀采用整體工具鋼材料（liào）製造，直徑較小，通常比帶（dài）孔滾刀更長一些（xiē）。它（tā）們安裝在（zài）滾齒機上時（shí），是通過兩端的柄頸定位，而不是像帶孔滾刀那樣安裝在心軸上。例如，藍幟Fette可轉（zhuǎn）位硬質合金重載切削滾刀設計構想是用經濟的（de）可轉位（wèi）硬質合金刀（dāo）片與眾所周知的滾切優勢的結合，在規定的時間內，可以在高切（qiē）削速度下切除大量金屬，重磨和（hé）再塗層對於傳統滾刀是必（bì）需的，而在這裏沒有必要（yào）。大大節省了修磨成本（běn）和換（huàn）刀時間，這將減少機床的投入（rù），從而減少廠房的建（jiàn）設，真（zhēn）正為用戶節省大（dà）量的成本（běn）；格裏森公司（Gleason Corp.）的Genesis帶柄滾刀采用了（le）D驅動機構，即利用滾刀鍵銷（xiāo）的整個表麵接觸來傳遞扭矩。一般來說，在大多數（shù）機床上采用的平麵對（duì）平麵驅動機（jī）構在高（gāo）應力線接（jiē）觸產生的扭矩作用下，容易在接觸麵（miàn）上出現微小（xiǎo）錯位。
整體（tǐ）式（shì）帶柄滾刀通常用於（yú）加工蝸輪，要（yào）求滾刀直徑與被加工蝸輪直徑比較接近。經過優化設計的帶柄滾刀最適合（hé）用（yòng）於（yú）大批量、高效率加工。而大直徑、大螺距齒輪（如卡車（chē）傳動箱或礦山機械用的齒輪）通常（cháng）是用帶（dài）孔滾刀加工的。
對於（yú）帶柄滾刀和帶孔（kǒng）滾刀而言，可縮短切（qiē）削（xuē）時間的影（yǐng）響因素包括提高進給率、滾刀速（sù）度和增加滾刀（dāo）頭數。滾（gǔn）刀（dāo）設計者為了優（yōu）化滾刀性能（néng），嚐試采用小直徑滾刀，因為在給定的（de）表麵（miàn）速（sù）度（dù）（sfm）下，滾刀的（de）直徑越小，切削速度就越高。由於帶柄滾刀直徑（jìng）較小且無孔，與類似直徑的帶孔滾刀相比具有更（gèng）大的長度，因而可獲（huò）得（dé）更多（duō）的可移動切削區，並使滾刀每走（zǒu）刀一次可以切削更（gèng）多（duō）工件。具（jù）有（yǒu）鋒利（lì）切削齒的滾刀沿著其軸向移（yí）動進入切削區（qū）。
格裏森公司的設計經理（lǐ）Glenn Schlarb解（jiě）釋說，“帶柄滾刀的高生產率是在每次走刀中沿著（zhe）滾刀都有更多移動位置的結（jié）果，並且由於采用了具有高耐磨性的滾刀材料和刀具（jù）塗層，增加了滾（gǔn）刀的走刀次（cì）數，使每把滾刀可以（yǐ）加工更多的工件。”
滾削加工既可使用也可不用冷卻液（yè）。但是，許（xǔ）多用戶更願意采用幹式滾削（xuē），因為它可以消除環境汙染，並（bìng）節省與（yǔ）處理（lǐ）冷卻（què）液相關的成本。為了在高速幹滾（gǔn）削條件下保護切削刃，幹式滾削要求滾刀采用具有高溫穩定性和低熱傳導率的優質（zhì）塗層（céng）。
由於帶柄滾刀采用了（le）整體結構，並且將其安（ān）裝在滾齒機上所用的（de）零件（jiàn）也（yě）較少，因（yīn）此其裝配剛性優於帶孔滾刀。滾刀可在安裝於頂尖之間的狀態下對其刃磨、安裝和測量精度進行檢測。與帶（dài）孔滾刀相比，帶柄滾刀消除了孔與心軸之間的累積徑跳誤（wù）差，以及由隔離件（jiàn）與安裝螺母引起的搖擺誤差。
用於製造（zào）帶柄滾刀的優質鋼材牌號具有高耐磨性以及高水平的室溫硬度和切削高溫下的紅硬性（xìng）。雖然優質鋼材和塗層比性能較低的材料成（chéng）本更高一些，但可以製造出切削速度（dù）更高的小直徑（jìng）帶（dài）柄滾刀，從而可縮（suō）短加工循環時間和降低每件加工成本。在適當的加工條件下，這種每（měi）件加工成本效益通常要大於每件刀具成本的（de）增加，從而可以降低每件工件的加工總成本。
在滾削加工中（zhōng），采用合適的（de）刀具塗層至關重要，它可以提高生產率和降低加工成本，在某些加工場合，可使刀具壽命（mìng）提高（gāo）一倍，不但能節省刀具成本，而且能減少換刀次數，縮短停機時間。
歐瑞康巴爾查斯（sī）塗層（céng）公司（Oerlikon Balzers Coating）的技術主管Dennis Quinto博（bó）士指（zhǐ）出，切削刃的製備對於塗層性能具有重要影響，而這通常是刀具性能（néng）一個未受到很好控製的因素。鋒利的切削刃可以（yǐ）產生較小的切削力和較低的切（qiē）削（xuē）熱，但塗層較薄，會增大切削刃崩刃（rèn）的危險（xiǎn），因此隻適合小進給率切削；經（jīng）過鈍化處理（lǐ）的切削刃上塗層較厚，具有更穩定的抗崩刃性，但產生的切削力也較大；經過倒棱和鈍化處理的切削刃具有最（zuì）穩（wěn）定的抗崩刃性，因此非常適合硬（yìng）脆刀具材料（如硬質合金）和大進給率切削（xuē）。
由於在滾（gǔn）削加工中，切削（xuē）速度和切削深度應隨著（zhe）工件材料抗拉強度的增加而降低，因（yīn）此選（xuǎn）用合適的塗層可提高切削（xuē）速度（在某些情況下還能提高進給率）。PVD塗層可對幾乎所（suǒ）有滾刀提供保護。標準的TiN塗（tú）層（céng）對於采用潤（rùn）滑劑的（de）低速滾削（xuē）有效；TiCN塗層可以增加滾刀的硬度和耐磨性，適合加工磨蝕性工件材料；TiAlN塗層是為幹式切削開發的，具有極好的韌性和（hé）耐高溫（wēn）性能（néng）。最近為幹（gàn）式切削開發的新型AlCrN塗層則具有更優（yōu）異的耐（nài）磨性、耐（nài）熱性和抗氧化性。
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