■ 山推工程機械股份有限公司(山東濟寧 272000)武永福 李 炎 陸長學(xué)
隨著制造技術(shù)的發(fā)展進步,齒輪加工機床已朝著智能化、高效化方向發(fā)展,齒輪刀具已朝著新涂層技術(shù)方向發(fā)展。齒輪高效加工技術(shù)已成為發(fā)展趨勢,工程機械齒輪(特別是推土機終傳動齒輪)具有模數(shù)大、直徑大和質(zhì)量大等特點,實現(xiàn)齒輪自動化生產(chǎn)有很大的難度,但一些新機床、新刀具技術(shù)已普遍應(yīng)用于工程機械齒輪加工中。
滾齒依然是外圓柱齒輪高效率加工的方法之一(見圖1),滾齒工藝在制齒加工方面占了70 % 以上,采用高速滾齒意義重大。為了實現(xiàn)高速滾齒,滾齒機必須實現(xiàn)數(shù)控、伺服功能,并能實現(xiàn)溫度補償功能。另外,對機床機械部分來說,要提高整體剛性和滾刀頭的驅(qū)動功率,以保證能承受高速切削。目前我國齒輪加工機床廠已開發(fā)出了高效滾齒機。這種滾齒機有以下優(yōu)點:
(1)操作簡單。實現(xiàn)七軸四聯(lián)動,無需掛輪,進給系統(tǒng)直接和分齒運動均采用伺服電動機驅(qū)動,且能實現(xiàn)軸向多次方框循環(huán)機L循環(huán),以及徑向的變速進給,只要在數(shù)控面板上輸入齒輪參數(shù),程序自動計算出傳動比。
(2)滾刀轉(zhuǎn)速范圍廣。該機床滾刀轉(zhuǎn)速范圍為200~1500 r/min。普通滾齒機的滾刀轉(zhuǎn)速一般在80~180 r/min,根本無法實現(xiàn)滾刀的高速旋轉(zhuǎn)。
(3)由于滾齒機剛性高,在切削過程中振動極小,能承受較大切削速度和切削力,在提高齒輪加工效率的同時能延長滾刀的切削壽命。
圖1
(4)機床智能化程度高,裝夾時可實現(xiàn)工件自動找正,并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)計算滾刀竄刀量,實現(xiàn)滾刀科學(xué)合理的利用。另外,在加工過程中,可以通過操作界面觀察滾刀的切削參數(shù)及各個主軸的溫度變化情況,以便及時了解機床的工作狀態(tài)。且機床附帶在線監(jiān)測功能,工件加工后,通過監(jiān)測系統(tǒng)對齒輪的齒形、齒向等齒輪精度進行測量,實現(xiàn)了齒輪加工質(zhì)量的可視化管理(見圖2)。
工程機械的齒輪精度一般為8級,齒輪精加工一般為刮削加工。由于齒輪直徑、模數(shù)較大(模數(shù)一般大于8 mm),熱處理易變形,在切削時引起切削不均勻,造成齒輪加工精度差。隨著大型齒輪成形磨齒技術(shù)的發(fā)展成熟和大氣孔含油砂輪的廣泛使用,硬齒面加工也發(fā)生了轉(zhuǎn)變,由現(xiàn)有的刮削加工改為刮削加工后再進行磨齒加工(見圖3)。一方面,能提高磨齒效率,另一方面,提高了齒輪加工精度,有效地降低了工程機械傳動噪聲。
圖2
圖3
齒輪粗加工采用的傳統(tǒng)滾刀材質(zhì)為高速鋼,所以,直接提高切削速度會導(dǎo)致滾刀磨損加快的問題。近幾年,隨著涂層技術(shù)的發(fā)展成熟,TiN、TiNC涂層的高速鋼滾刀涂層處理技術(shù)已得到認可,并已廣泛地應(yīng)用于齒輪加工行業(yè)。應(yīng)用涂層的最大好處是涂層耐熱、耐磨,防止崩刃,例如常用的M35、M42等刀具材料,通過TiN涂層,其切削速度能提高至120~150 m/min。滾刀轉(zhuǎn)速越高,則切削時間越短,所以,提高切削效率的辦法是提高滾刀的轉(zhuǎn)速和加大進給量。
在硬齒面齒輪刮削加工方面,傳統(tǒng)滾刀為硬質(zhì)合金刀片滾刀,滾刀結(jié)構(gòu)一般是焊接式硬質(zhì)合金刀片滾刀,由于結(jié)構(gòu)原因,無法滿足高速切削要求,且其重磨精度要求較高、刃磨時間長??筛鼡Q刀片組合滾刀是解決上述問題的最佳途徑。一方面,滿足高速切削要求,與硬質(zhì)合金刀片滾刀相比,其切削速度可提高40%,且加工質(zhì)量極其穩(wěn)定;另一方面,無需刃磨,當(dāng)單個刀片磨損后可直接換用其他切削刃或更換涂層合金刀片,無需采用專用機床進行刃磨,節(jié)約了換刀和刃磨時間。且一把刀體可重復(fù)使用,有效壽命高達10年,大大的節(jié)約了原材料和刀具更換、刃磨時間,但刀體的一次性采購成本比較高。
總之,提高生產(chǎn)效率和降低成本是工程機械制造業(yè)公司的永恒話題,對齒輪加工來說,只有采用上述新工藝技術(shù),才能提高齒輪的生產(chǎn)效率,又能降低成本。