應(yīng)用高生產(chǎn)率技術(shù)

　　修光刃和插車工藝能被用于一系列不同的大批量生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。在齒輪車削中，插車和修光刃的結(jié)合通常是最佳的解決方案。包括尺寸精度和表面粗糙度在內(nèi)的典型同步嚙合齒輪見圖6所示。

　　第一個關(guān)鍵的地方是加工同步嚙合齒輪的錐面(圖7)。對于加工這個表面，有三個選擇：(1)傳統(tǒng)車削；(2)插車；(3)修光刃技術(shù)。

　　傳統(tǒng)車削是一種試切法，而且作為與插車和修光刃技術(shù)相比較的基準(zhǔn)。在傳統(tǒng)車削中，使用的切削速度和進(jìn)給量分別為150～200m/min和0.1mm/r。插車使用的參數(shù)見圖8。

　　插車錐面時采用非標(biāo)刀桿；刀片型號TNGN110304E；材質(zhì)等級Secomax CBN100；Vc=300m/min,f=0.04mm/r,ap=0.15mm；無冷卻液。

　　如前所述，成功的插車依靠提高切削速度和降低進(jìn)給量。使用的刀片是一種具有負(fù)角槽型的整體式Secomax CBN100三角形刀片，每個刀片提供六個切削刃。在插車加工中，刀具位置精度是至關(guān)重要的，因為它將被復(fù)制到工件上。在加工錐面時，需要使用特別定制的刀桿來提供6.5?的錐度，錐度的最終調(diào)整需要在機(jī)床上完成。

　　插車的主要好處在于縮短了加工節(jié)拍。插車的進(jìn)給量為0.04mm/r、切削深度在4轉(zhuǎn)加上極小的空進(jìn)給共計接觸時間0.04秒內(nèi)完成，而傳統(tǒng)車削需要4.96秒，差距超過100倍。

　　除了加工節(jié)拍提高之外，插車還有其它好處。圖9表示刀尖圓弧半徑對表面粗糙度的總體影響。如期望的那樣，刀尖圓弧半徑越大，表面粗糙度越好。令人感興趣的是，與傳統(tǒng)加工相比，插車通常產(chǎn)生好得多的表面粗糙度。

　　已加工表面殘余應(yīng)力的分析也已經(jīng)顯示插車具有確實的好處，取決于許多因素，諸如切削刃狀態(tài)、加工參數(shù)等。已加工零件的整個表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)是可行的。對于承受動載荷的零件，這當(dāng)然是令人感興趣的。圖10表示了傳統(tǒng)硬車削、插車和粗磨表面之間應(yīng)力的主要區(qū)別。這方面已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，超出本文的范圍。插車的表面還去除了與螺旋表面相關(guān)的影響表面粗糙度的問題，傳統(tǒng)車削生成螺旋的刀具軌跡

　　在錐面上使用修光刃技術(shù)是當(dāng)與傳統(tǒng)車削相比需要縮短加工節(jié)拍時的一種選擇，但是這將要求把刀片調(diào)整到與錐度一致，以確保修光刃效果的有效性。

　　齒輪的內(nèi)孔加工使用傳統(tǒng)刀片和修光刃刀片都可以。正是內(nèi)孔長度的原因，使得插車不能成為一個可行的方案。使用修光刃刀片的主要好處是提高余量的切除率而不影響零件的表面粗糙度。如圖11所示，在較低的進(jìn)給量下使用修光刃刀片很少或沒有優(yōu)勢，依靠修光刃的設(shè)計，進(jìn)給量能比傳統(tǒng)車削高三倍，它有兩種潛在的優(yōu)勢。首先縮短加工節(jié)拍，其次，更少的接觸時間提供潛在的更長的刀具壽命。

　　使用修光刃原理的一個變通是使用刀尖圓弧半徑更大的刀片，如圓刀片(圖12)。而這種變通對于通孔或通行無阻的外圓車削是可接受的，加工時碰到臺階是不行的，限制了它的應(yīng)用。

　　使用修光刃或者圓刀片都具有更大的接觸面積，確實提高切削時的壓力，但由于硬車削的切削力較低，這通常不會出現(xiàn)達(dá)不到尺寸精度的問題。

　　通常，最后加工的是前端面和(或)后端面。所有三種選項都是可行的，而且當(dāng)然因為面積小，加工節(jié)拍在所有情況下都較低(圖13)，可是仍然存在通過應(yīng)用插車技術(shù)來最小化切削時間的機(jī)會。

　　在工業(yè)應(yīng)用中，把現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)需求結(jié)合在一起是重要的，下例(圖14)展示了一個傳動件制造商的優(yōu)先選擇是：整體式CBN100進(jìn)行插車被用于錐面和前端面，內(nèi)孔的加工使用CBN100修光刃刀片，而后端面的加工使用傳統(tǒng)幾何角度的CBN100修光刃刀片。

　　結(jié)論

　　通過把汽車同步嚙合齒輪作為案例，作者已經(jīng)展示了如何在一次裝夾完成傳統(tǒng)硬車削的多個加工工序，提供更高的位置精度以及縮短加工節(jié)拍。這種工藝與更傳統(tǒng)的磨削技術(shù)相比，磨削沒有柔性、需要幾臺磨床才能完成零件加工，保持位置精度要難得多。結(jié)果，趨勢是朝著通過PCBN硬車削來精加工零件的方向發(fā)展。

　　隨著業(yè)界非常強(qiáng)調(diào)通過縮短加工節(jié)拍來提高生產(chǎn)率，本文討論的兩種新的加工技術(shù)作出了重要的貢獻(xiàn)。雖然兩種技術(shù)都有一些限制，但已經(jīng)證明當(dāng)零件幾何角度允許使用插車和(或)修光刃技術(shù)時，加工節(jié)拍明顯改善并因此提高生產(chǎn)率。