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齒輪銑削的發展

發布時間:2013-6-17

——山特維克可樂滿提供最(zuì)新的刀(dāo)具技術

 

      除了在專用機床上大批量生產齒輪外,越來越(yuè)多的帶有齒的零件正在非齒(chǐ)輪加工機床上加(jiā)工,也包括小批量齒輪加工。金(jīn)屬切削技術已經有(yǒu)相當大的進步,無論何種應用,其(qí)它金屬切削技術都會運用在齒輪銑削工序中。常規(guī)意(yì)義上的齒輪加工 — 也就是使(shǐ)用高速鋼滾刀,以(yǐ)中等速(sù)度並使用油冷中銑削(xuē)齒(chǐ)輪的齒輪專門化生產—正在發生(shēng)著改變。這就是競(jìng)爭的壓力所致。

 

       在(zài)這種意義上,加工中心和多任務機床越(yuè)來越多(duō)地被使(shǐ)用,它們在提供新功能的同時,還可以在(zài)各種(zhǒng)零件上加工齒型。就像其它傳統的專用齒(chǐ)輪切削機床一樣,這(zhè)些齒輪業的新加工功能使加工效率倍增。現在,新開發的(de)可轉位刀片技術(shù)為提升加工(gōng)工序中的(de)齒輪(lún)加(jiā)工提(tí)供了新方法。

 

       刀具技術的(de)進步。製(zhì)造齒輪(lún),無論是單純齒輪還是具有齒型(xíng)的零件(jiàn),都是可(kě)以加(jiā)工的,取決於不同(tóng)的加工形式。

 

       可轉位刀片刀具已經在齒輪切削中使(shǐ)用一段時間了(le)。但是,總(zǒng)的來說,這種技術並未提供性能方(fāng)麵的優勢,也未滿足今日可能需要的精度要求。齒輪製造商傾向於堅(jiān)持使用整體高速鋼刀具,因(yīn)為它可保證加工過程的安全性、精確(què)性以及(jí)可靠性。但是(shì),高(gāo)速鋼已經使用了100多年了,它的發(fā)展空間已經很有限了。盡管它作為一種(zhǒng)切削材料已經有了相當大的發展,然而,在承受現代(dài)刀具會遇到的切削溫度和磨削負荷方麵,它先天地受(shòu)到限製。現在,刀具毫無疑(yí)問地成為齒輪生產中提高生產效(xiào)率和降低加工成本的限製(zhì)因素。一般來說(shuō),在超過高速鋼使用的切削速度2.5倍的切削速(sù)度的情況下,現代硬(yìng)質合金刀片的刀具壽命是高速鋼刀具(jù)的5倍

 

      精度—— 最後一個障礙。可(kě)轉位刀片的最新進(jìn)展克服了高速鋼刀具使用者曾經提出的精度和(hé)公差保持問題。直到(dào)現在,這方麵一(yī)直是磨削的高速鋼刀(dāo)具領先和保(bǎo)持自己地位的領域,而使用現代專用可(kě)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(xīn)的可(kě)轉位刀片滾刀為B級,大(dà)部分指標達到A級,甚至AA級。加工的齒輪精度是9級,但常常可以達到8級(jí),極小的刀具跳動有利於獲得更長的刀具壽命,這也(yě)消除了加(jiā)工表(biǎo)麵產生接痕的可能。加工後的齒輪型(xíng)線非常接進(jìn)所要求的成(chéng)品形狀,從而使得後續工序的加工(gōng)餘量小並均勻。通過刀具上的磨削的基(jī)準麵,使刀具在機床上安(ān)裝調整很方便,也很(hěn)容易掌握。

 

       切削速度是造成這(zhè)種差別的原因。這種專門開發的可轉位刀片技術主(zhǔ)要優點是在齒輪齒槽粗加(jiā)工和精加工中大(dà)幅度提高金屬去除率,以及使得小到中批量零(líng)件加工更經濟、更靈活。由於需轉(zhuǎn)位(wèi)的刀(dāo)片有一定數量,所以(yǐ),齒輪銑削中刀片裝夾的高效(xiào)性(xìng)和簡易性很重要。一些刀片夾緊使用了(le)壓板(bǎn),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(kě)靠(kào)的性能並且非常易於操作。

 

       最近推出(chū)的用(yòng)於齒輪銑削的(de)刀片技術部分基於其它切削領域的發展。與(yǔ)眾多領域專用(yòng)(專門用於齒輪銑削領域)的(de)發展(zhǎn)一起,對新一代(dài)齒輪(lún)銑削刀具(jù)作出了貢獻。這就創建了全麵的用於模數3-30的(de)盤銑刀和滾刀(dāo)的產品範圍以及新的加工方法。

 

       新型切削刃(rèn)。齒輪銑削使用高剛性的盤型銑刀,工藝的特(tè)性是斷(duàn)續(xù)的切削(xuē)。除了切削刃上的熱變化外,機械(xiè)間斷要求在硬度與韌性之間適當平(píng)衡,以提供(gòng)高切削參數所需的耐用性(xìng)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(xíng)確(què)定的。但是,在齒輪銑(xǐ)削中,確定切削刃韌性(xìng)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(gè)因素結(jié)合起來考慮。

 

       不使用冷卻液的幹式加工是可轉位刀片銑削刀具和現在的高切削率時優先(xiān)采用的方法。即使(shǐ)是使用(yòng)大量(liàng)冷(lěng)卻液,也難以(yǐ)對(duì)切削刃有很大的作用,大(dà)部分冷卻液蒸發了。剩餘的冷卻液僅能夠在刀片切(qiē)入和切出切(qiē)削時稍冷卻。因此,熱變(biàn)化就(jiù)被(bèi)放大了,對刀片的負麵影(yǐng)響比熱量更大(dà)。在很大程度上,齒輪銑削中使用冷卻(què)液是繼承使用(yòng)高速鋼刀(dāo)具時(shí)的做法,或者是為了減(jiǎn)少零件上的熱(rè)量的需要。但(dàn)是,采用硬質合金的齒輪銑削可以承(chéng)受高溫,因而不需要冷卻液。在正確使用幹式加工時,隻有(yǒu)很少的熱量傳到零件上。

 

       但是,對齒(chǐ)輪滾削,工藝則不同 - 一把刀具上常常會有超過100個(gè)切(qiē)削刃參與切(qiē)削。這是一(yī)種相對平穩的使用連續切削的切削工藝(yì),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(gāng)滾刀(dāo)通常采用 50–100 m/min (165–330 SFM)的(de)切削速度,必須使用冷卻液。與高速鋼滾刀(dāo)不同,硬質合金滾刀在250–300 m/min (820–985 SFM)的切削(xuē)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(chéng)性(xìng)能的差別。現代塗層刀片材質具有(yǒu)提供高安全性的(de)能力,這種高(gāo)安(ān)全性(xìng)是在(zài)高(gāo)切削速度和高進給生成的溫度條件下產生的。許多材質在幹/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(líng)件溫度,要(yào)使用冷卻(què)液(yè),這就需要在濕條件(jiàn)下切削了。在討(tǎo)論到銑削正常(cháng)化表(biǎo)麵硬化鋼時,硬質合金刀(dāo)片在高生產(chǎn)效率方麵的優點就特別突出了。對於回火鋼,主(zhǔ)要優點是在高切削(xuē)參數下顯(xiǎn)著地延長(zhǎng)了刀具壽命。

 

       對於硬度在300 HB以上(shàng)的材料,使用可轉(zhuǎn)位硬質合金刀具時可采用的切削速度通常可以是傳統的高速鋼的5倍。可轉(zhuǎn)位刀片在齒輪銑削中取得成功的重要因素是槽型和製造因素。切削(xuē)刃的槽型、倒棱(léng)以及刀片材質結合在一(yī)起,是獲得最佳解(jiě)決方案的重(chóng)要組合因素。正確的刃帶形狀的(de)微槽型、倒角和切(qiē)削刃鈍化決定性地影(yǐng)響切削刃的強度(dù)和耐用性。這(zhè)對切削參數能力、安全性,都有(yǒu)直接的影響,並且(qiě),對(duì)質量的一致性的(de)可預測性尤(yóu)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(néng),這(zhè)對切屑(xiè)的排出和(hé)處理都很重要。最後,宏觀槽型(xíng)和微觀槽型以及切(qiē)削(xuē)刃(rèn)在刀具上的位置不會像高速鋼刀具重(chóng)磨時(shí)那(nà)樣(yàng)發生改變。

  

       良(liáng)好的定位起到決定性作(zuò)用。齒(chǐ)輪銑削刀具上有大量的刀片。在切削(xuē)時,一個切削刃的位(wèi)置影響其它切削刃。如果這些位置變化(huà)太大,它們就會對(duì)切削性(xìng)能(切削力)和(hé)達(dá)到正確的精度水平的能力產生負麵影響(xiǎng)。從這個意義上講,刀片定位、刀具(jù)製造技術和刀片的精確(què)公(gōng)差,對獲得(dé)不斷提高精度要求的市場(chǎng)所(suǒ)需的解決方案而言是至關重要的。

 

       機床和刀(dāo)柄(bǐng)對取得成功也很關鍵。像Höfler公司先進(jìn)的和特別穩定的機床,與可(kě)樂滿Capto心軸接口結合,就提供(gòng)了充分利用新的(de)齒輪(lún)銑削的可轉位刀片(piàn)技(jì)術的基礎。

 

       新(xīn)的可轉位刀片技術越來越多地用於盤銑刀和滾刀。它也可以通過像uP-Gear 技術和InvoMilling工藝等新方法,在專用(yòng)機床係統上使用。除了在專用機(jī)床係統,齒輪(lún)銑削也可以在多任(rèn)務機床和(hé)五軸加(jiā)工中心上高效地進行(háng)。這種新技術得到當(dāng)地和全(quán)球的專門致力於齒輪銑削(包括設計(jì)、應用和商業支持)的(de)專業團(tuán)隊的支持。

 

       重點(diǎn)一直是開發(fā)新一代刀具、切(qiē)削方法和在全麵控製所有相關(guān)技術和支持。結果是齒輪銑削再一次被廣泛(fàn)應用,這在一年多以前是無法想像的,但是,現在已經變(biàn)成了現實。

 

       新方(fāng)法開啟(qǐ)了新的可能性。除了新一代(dài)刀具(jù)外,新的銑削方法也獲得了用於錐齒輪加工的upGear技術(shù)。這種技術已經用於Gleason Heller 五軸機床。這些機床配備了對用(yòng)戶友好的軟件和適用(yòng)的(de)刀具包,它提供了全(quán)新的、柔性的、高效率的(de)和高性價比的解決方案。與立銑(xǐ)工藝相(xiàng)比,加工時間(jiān)縮短了。此(cǐ)外(wài),由於刀具成本比使用專用的錐齒輪刀(dāo)具低許多,因此,實際機床成本不高(gāo)於傳統的五軸機床。由於工藝(yì)的通用性,采用這種方(fāng)法的刀具種類減少了。

 

       我們開發的另一個獨特的新方法是用於加工中(zhōng)心和多任務機床的InvoMilling方法:一種槽銑和車銑的組合。采(cǎi)用這種方法(fǎ)可以加工任何模數和螺旋角的,漸開(kāi)線的和非漸開線的齒廓。通(tōng)過與機床(chuáng)製造商DMG/Mori Seiki的合作,在機床(chuáng)的數(shù)控(kòng)界麵上輕鬆操作,就可以在(zài)大量應(yīng)用中執行齒輪銑削。而在以前,大部分齒輪銑削隻能在(zài)專用機床上執行。

 

         關於齒輪銑(xǐ)削的更多應用信息,請訪問:http://www.sandvik.coromant.com/zh-cn/knowledge/milling/application_overview/gear_milling/pages/default.aspx 

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