一種提高飛刀加工蝸輪效率的方法
針對(duì)數(shù)量少而品種繁多的蝸輪齒加工，我廠主要的加工手段是采用飛刀銑削。但多年來習(xí)慣用一把飛刀加工蝸輪的方法隨著對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的追求而受到了挑戰(zhàn)。為此設(shè)計(jì)了多刀加工刀桿，即在加工過程中同時(shí)有2～3把飛刀參與銑削，并有效地回避因同時(shí)切削而增加抗力，影響剛性等因素，以提高加工過程中的穩(wěn)定性和可靠性。
一、飛刀工作原理
飛刀滾切蝸輪時(shí)，飛刀每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，蝸輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)等于蝸桿頭數(shù)，使其完成其分齒運(yùn)動(dòng)。為了能切出蝸輪的正確齒形，飛刀在滾切過程中還應(yīng)作切向運(yùn)動(dòng)，而蝸輪則相應(yīng)作附加運(yùn)動(dòng)。當(dāng)飛刀切向移動(dòng)Δl距離時(shí)，蝸輪應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度δ＝Δl/rf2(rf2為蝸輪的分圓半徑)完成其展成運(yùn)動(dòng)。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是用單刀加工蝸輪，此時(shí)被切蝸輪經(jīng)一次走刀，滾切出第一圈齒槽后，停下機(jī)床，將刀桿座沿其軸線向左或向右移動(dòng)一個(gè)齒距，再滾切其它蝸輪齒槽。此時(shí)刀桿做得比單頭的稍長些，其長度以保證刀桿座向左或向右移動(dòng)時(shí)不會(huì)與蝸輪相碰即可。
二、新飛刀桿設(shè)計(jì)原理
在傳統(tǒng)的飛刀桿的基礎(chǔ)上增加飛刀數(shù)量。因刀桿上安裝飛刀的孔距精度僅為±0.01mm，達(dá)不到理想要求，故放棄了多刀精加工方案。粗加工飛刀的齒厚為(πm/2)-ΔS。ΔS為精加工余量。確定飛刀安裝位置時(shí)，距離大，則刀桿相應(yīng)會(huì)做得長，剛性就差，切削效率也低；距離太小，因安裝飛刀孔徑的限制，工藝性差。飛刀不允許同時(shí)參與切 削(即多把刀位于同一截面上，同一方向上)，以避免切削抗力的疊加而影響刀桿與機(jī)床的彈性變形，從而影響蝸輪的加工質(zhì)量，兼顧刀桿制造便利，飛刀安裝相對(duì)角度盡可能規(guī)范。
三、加工實(shí)例
1.加工蝸輪
模數(shù)ms＝9， 蝸桿頭數(shù)Z1＝4， 蝸輪齒數(shù)Z2＝32， 壓力角α＝20°，蝸旋角λf＝26°34′， 中心距A＝180mm，蝸桿特性系數(shù)ξ＝9。
2.飛刀桿結(jié)構(gòu)
經(jīng)反復(fù)計(jì)算及權(quán)衡各方利弊設(shè)計(jì)了如圖1所示飛刀桿。B、C兩把飛刀位于一個(gè)螺旋線上且相距180°，A、B兩把刀相距兩個(gè)齒距，但飛刀A提前45°滾切。
刀具安裝軸向距離：
式中 α――刀具之間夾角
L1――在一個(gè)頭上分布的刀具軸向距離
L2――相距數(shù)齒的刀具軸向距離
n――相距齒數(shù)
經(jīng)計(jì)算得：
L1＝56.449mm L2＝42.412mm
ΔS＝3mm rf1＝36mm
3.加工方法
1)A、B兩把飛刀滾切蝸輪與蝸桿相應(yīng)兩個(gè)頭相嚙合的共(Z2/Z1)×2即16個(gè)齒槽。
2)B、C兩把刀滾切一個(gè)頭上的Z2/Z1即8個(gè)齒槽。
3)飛刀B對(duì)中蝸輪進(jìn)刀，當(dāng)粗加工切至飛刀桿與蝸輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距180mm時(shí)，此時(shí)齒厚應(yīng)有3mm的精加工余量。飛刀切向走刀進(jìn)行展成運(yùn)動(dòng)，再通過分度粗切完所有齒槽后換精加工飛刀精滾切完蝸輪齒槽。
4.加工效果
雙飛刀B、C位于一個(gè)頭上相距兩個(gè)齒距，方向相差180°，切齒時(shí)兩把飛刀可以同切一個(gè)齒槽，由于刀具切削位置不同，切削齒槽的部位各異。同時(shí)飛刀A也在參與粗切齒槽。由于多刀參與切削，單刀負(fù)荷相應(yīng)減少，故切削抗力也小，此時(shí)切削速度與走刀速度得到了相應(yīng)的提高。
四、結(jié)論
1.采用新飛刀桿加工蝸輪的生產(chǎn)效率能提高50%以上。
2.由于多刀對(duì)一個(gè)齒槽進(jìn)行加工，單刀切削負(fù)荷及抗力減少，切削速度可相應(yīng)加大。
3.因飛刀位于不同的截面上，切齒時(shí)避開了同時(shí)切削現(xiàn)象，保證了系統(tǒng)剛性。
4.因安裝飛刀孔分布在不同方向上，給孔的加工和測(cè)量帶來了困難，受設(shè)備加工能力的限制，孔距精度達(dá)不到理想要求限制了精切齒的可能性，故目前多刀滾切僅限于粗加工。
