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插齿刀前角对刀具耐用度及齿形误差的影响

时间:2008年09月03日浏览:272次收藏分享:

 

在切削加工中,刀具的有效寿命受到主切削刃磨损的限制。影响刀具磨损的因素较多,包括工件材料和刀具材料的机械物理性能、刀具的结构与几何形状参数、切削条件与用量等。对于插齿加工,插齿刀的前角对刀具的耐用度和齿形误差具有直接影响。

1 插齿刀的几何角度

标准插齿刀的顶刃前角g=5°。插齿刀前刀面为内凹圆锥面,因此形成了侧刃前角。插齿刀的侧刃前角应在与切削刃在基面上的投影相垂直的截面(即图1 所示与基圆柱相切的N-N 截面)上测量。侧刃上任意点A的前角gyc计算公式为
tangyc=tangsinay
式中:ay——切削刃上任意点A 处的渐开线压力角,cosay=rb0/ry
由此可知,在侧刃上各点处的前角值gyc不等,在接近顶圆处侧刃前角较大,接近根圆处侧刃前角较小。由于插齿刀前刀面为圆锥面,故侧刃形成了一定的刃倾角。切削刃上各点的刃倾角不同,在任意点A 处的刃倾角ly
tanly=tangcosay
对于两侧切削刃,在顶圆处侧刃前角最大而刃倾角最小,在根圆处侧刃前角最小而刃倾角最大。刃倾角可起到增大工作前角的作用。
对于标准插齿刀(如m=2.5mm,a=20°,z0=30,g=5°的插齿刀),顶圆处的侧刃前角gac=2°36',根圆处的侧刃前角gfc=0°13'。由于侧刃前角均很小,对切削性能有一定影响。

2 增大插齿刀前角对刀具耐用度的影响

在加工钢制齿轮时,适当增大插齿刀前角不仅有利于提高加工齿面光洁度,还可提高插齿刀的耐用度。如将插齿刀前角由5°增大到15°,在m=2.5mm,a=20°,z0=30,z1=42,ae=9°的加工条件下,刀具耐用度可由134.8分钟提高到252分钟(提高88%),为标准插齿刀(ae=6°,g=5°)耐用度(62.3分钟)的4倍(提高404.7%)。将前角增大到15°后,可使侧刃前角显著增大(顶圆处侧刃前角gac=10°39',根圆处侧刃前角gfe=7°06'),从而显著提高加工齿面光洁度。

3 增大插齿刀前角对齿形误差的影响

增大插齿刀前角后,将增大插齿刀的齿形误差,因此应根据被加工齿轮的精度要求来分析增大插齿刀前角的可行性。如对于m=2.5mm,a=20°,z0=30 的插齿刀,当齿顶后角ae=6°时,采用不同前角时的齿形误差见表(表中数值为插齿刀齿形角经修正后的齿形误差)。可知,当插齿刀前角增大到15°时,齿形误差已相当大,不容忽视。对于大模数、少齿数的插齿刀,产生的齿形误差将更大。因此,大前角插齿刀主要适用于加工低精度齿轮或进行粗加工。

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表  插齿刀前角对齿形误差的影响
插齿刀前角g 顶圆处齿形误差?fa
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