数控插齿刀磨床提效

中国航发长沙中传机械有限公司 湖南 长沙 410200

1 前言

公司2014年底引进德国SACCK公司的数控插齿刀磨床,在生产过程中经常出现插齿刀周节累积出差的质量问题导致返工,不仅影响加工效率也使刀具正常刃磨寿命降低。

2 研究(攻关)内容

解决插齿刀周节累积出差的质量问题。

3 技术方案

分析影响插齿刀周节累积出差的因素并进行优化;

4 实施过程

4.1 因素分析

4.2 改善措施

序号 改善内容 改善效果1修复中心孔跳动 中心孔跳动＜0.003 2改善细颈部结构设计 增加刚性和抗冲击力3制作内圆对表件 定位孔尺寸零超差4调整精磨参数 周节累积误差减少

4.3 带柄插齿刀周节累积误差改善

4.3.1 中心孔检查及修复 在带柄插齿刀加工过程中,会出现下列情况导致中心孔损坏,从而影响后续的磨齿精度。

1)因车工中心孔加工不标准导致60°锥面长度不足1mm;

2)铁屑未清理干净在热处理时导致60°锥面拉伤破损;

3)60°锥面部分未研起等现象。

这些损坏的中心孔在后续磨齿过程中均会不同程度影响带柄插齿刀的周节累积误差。在磨齿前应仔细检查中心孔,发现问题后使用中心孔磨床找正锥柄跳动修复中心孔,再将插齿刀装到偏摆仪上检查锥柄跳动是否＜0.003。

4.3.2 改善细颈部结构设计

图1 (调整前)

图2 (调整后)

如图所示,这是一把典型的细颈部带柄插齿刀。模数1,齿数7,总长80mm,颈部为4.6mm,磨齿加工时很难保证周节累积0.01合格,合格率不足20%。经与刀具设计员沟通,将刀具设计进行四处调整:①刀头长度从25mm调整至22mm;②齿槽长度从14mm调整至16mm;③在颈部与柄部连接处增加了两处R圆弧过渡;④颈部直径从4.6mm调整至4.9mm。

调整后增加齿槽长度保证退刀时不会发生顶切干涉,同时缩小刀具颈部长径比,这样既能保证插齿刀正常加工产品,又增加了刀具结构的强度和抗冲击性能。

综合以上改善因素,使细颈部插齿刀磨齿合格率提升至100%。

4.4 盘型插齿刀周节累积误差改善

4.4.1 制作专用内孔对表件 盘型插齿刀磨齿时需将刀具定位孔安装到专用磨齿芯棒上进行,常见的定位孔尺寸为Φ20mm、Φ22mm、Φ31.743mm,孔径公差为0～+0.005。假设孔径出差后,插齿刀内孔和磨齿芯棒定位外圆之间会形成一个间隙带,因为间隙的存在会使得加工基准和测量基准不重合。磨齿时的中心取决于操作者安装刀具到磨齿芯棒上并用螺母固定时的状态。而在齿轮检测中心P26上计量时检验员将刀具装到带锥度的直杆芯棒上的中心是无法复原到磨齿状态的,那么存在的间隙将直接量化影响刀具的节圆跳动和周节累积误差。

通过制作专用的内孔对表件,可以严格的将孔径控制在公差内,提升基准重合度,减少后续磨齿的不利因素。

4.4.2 调整精磨参数 在磨削小模数多齿数的盘型插齿刀时,例如M=0.8 Z=72α=30°这套刀具参数时,砂轮修型后砂轮尖最细的部分只有0.2-0.3。在这种情况下,砂轮一圈齿还没磨完可能就损耗了,可能会影响插齿刀周节累积误差。考虑到砂轮的损耗,这类刀具磨齿时需设置两个防错机制。一是将机床设置在磨完2/3圈齿后进行一次精修砂轮;二是将机床设置每磨一圈齿后进行跳齿磨削。跳齿磨削即在磨完一圈齿回到原始齿槽N后,机床根据设定将刀具旋转到N+3齿槽,将N+3齿槽作为原始起点再开始第二圈磨齿,跳齿磨削的好处是消除砂轮损耗带来的不确定性。

磨削AA级精度插齿刀必须严格控制各项加工基准,并在最后0.2精磨量时,设置为0.005磨两圈、0.003磨两圈、0.002磨两圈、光整磨两圈。

综合以上改善因素,使盘型插齿刀磨齿合格率提升至100%。