本文主要研究弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝。以淬硬鋼制成的小型弧齒錐齒輪為對象，選擇粉末冶金高速鋼刀具作為試驗設(shè)備，開展硬齒面高速切削試驗，探究切削力、切削速度、進(jìn)給量三個參數(shù)對硬齒面表面質(zhì)量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，弧齒錐齒輪硬齒面的表面粗糙度，隨切削力的增加呈先降低后升高的趨勢，隨切削速度的增加呈先降低后 升高的趨勢，隨進(jìn)給量的增加呈升高趨勢。當(dāng)切削力為250N、切削速度為700m/min、進(jìn)給量為1.5mm/r時，弧齒錐齒輪硬齒面高速切削精度最高。
0 引言
弧齒錐齒輪是一種廣泛應(yīng)用于機械傳動領(lǐng)域的齒輪，具有傳動質(zhì)量高、承載能力強、使用壽命長等優(yōu)勢，正在逐步取代常規(guī)的直齒錐齒輪。隨著我國機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，對弧齒錐齒輪的制造精度和效率提出了更嚴(yán)格的要求。為滿足這一要求，作為先進(jìn)制造技術(shù)的高速切削工藝受到關(guān)注。高速切削工藝不僅具有切削效率高的優(yōu)點，而且該工藝加工出的機械產(chǎn)品質(zhì)量較好，為弧齒錐齒輪硬齒面切削提供了新的解決方案。因此，研究弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝，對于提高我國齒輪生產(chǎn)水平與推動機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。岳修杰等通過正交試驗研究7075鋁合金高速切削性能，發(fā)現(xiàn)相同切削參數(shù)下熱處理工藝可以提升鋁合金的硬度。易健松等在粉末冶金制備金屬陶瓷的過程中，以碳氮含量比為變量，探討不同碳氮含量比下金屬陶瓷刀的高速切削性能，結(jié)果表明TiC:TiN=7:3時，金屬陶瓷刀的切削性能最佳。雖然我國很多學(xué)者已經(jīng)取得一定研究成果，但關(guān)于高速切削工藝參數(shù)對切削性能影響的研究較少，所以本文研究不同工藝參數(shù)下弧齒錐齒輪硬齒面的高速切削性能仍具有一定的意義和價值。
1 試驗設(shè)計
試驗設(shè)備與材料：弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝的實質(zhì)就是運用刀具對齒輪進(jìn)行加工，從而形成齒面，所以在本次弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝的試驗研究中，首先需要分別確定齒輪與刀具的參數(shù)。關(guān)于齒輪，本次試驗采用淬硬鋼制成的小型弧齒錐齒輪，其基本設(shè)計參數(shù)如表1所示。
在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削過程中，主要采用數(shù)控機床進(jìn)行加工，機床加工中刀具是關(guān)鍵的加工設(shè)備。關(guān)于刀具，無論是刀具材料還是幾何參數(shù)都很重要，考慮到本次試驗采用的是淬硬鋼弧齒錐齒輪，本文選擇了粉末冶金高速鋼刀具。粉末冶金高速鋼具有高純凈度、高強度和高硬度的特性，其在實際應(yīng)用中具有耐磨性好、能夠制造復(fù)雜刀具、節(jié)約材料和成本、可加工性好、高效率、長壽命及環(huán)保等優(yōu)勢。因此，在制造業(yè)中，特別是對于需要高精度、高強度和高耐磨性的刀具制造領(lǐng)域，粉末冶金高速鋼是一種非常理想的材料。本次弧齒錐齒輪硬齒面高速切削試驗選擇粉末冶金高速鋼刀具作為主要切削設(shè)備，其具體的設(shè)計參數(shù)如表2所示。
將刀具安裝在機床的刀盤上，本次試驗采用的數(shù)控機床刀盤主體上開有9個刀槽，且每個刀槽上均設(shè)有2個螺栓孔，將刀具的刀柄與刀盤主體連接在一起后，通過螺栓將二者固定。這樣不僅可以保證弧齒錐齒輪硬齒面高速切削的安全性，而且刀具拆裝便捷，便于試驗。
試驗方案與過程：根據(jù)上述內(nèi)容可知，在本次試驗中，以淬硬鋼制成的小型弧齒錐齒輪為切削對象，并采用安裝了粉末冶金高速鋼刀具的數(shù)控機床為切削設(shè)備，本試驗將采用高速切削工藝進(jìn)行弧齒錐齒輪硬齒面的切削加工。高速切削工藝是由德國學(xué)者薩洛蒙提出的，雖然尚未有確切的概念，但時至今日通常將主軸轉(zhuǎn)速超過8000r/min的切削加工稱為高速切削。同時，針對不同的加工材料，切削速度各不相同，針對本次試驗選擇的淬硬鋼小型弧齒錐齒輪，當(dāng)切削速度達(dá)到380m/min時就可以稱為高速切削。一般來說，弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝是一個復(fù)雜且系統(tǒng)性的工程，其切削機理仍未完善，所以本文主要探究不同切削工藝參數(shù)下弧齒錐齒輪硬齒面的高速切削精度。基于弧齒錐齒輪硬齒面切削加工的實際情況，本次試驗主要以硬齒面的表面質(zhì)量為試驗指標(biāo)，其表面質(zhì)量越高，說明高速切削工藝的精度越高。與此同時，本次試驗選擇了切削力、切削速度及進(jìn)給量作為切削工藝參數(shù)，這些參數(shù)是實現(xiàn)弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工的關(guān)鍵參數(shù)。那么基于上述工藝參數(shù)，本文設(shè)計的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工試驗方案如表3所示。
從表3可以看出，為探究切削力、切削速度和進(jìn)給量這三個高速切削工藝參數(shù)與弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量之間的關(guān)系，本次試驗采用了三因素六水平正交試驗方法。具體試驗步驟如下：首先開啟機床，控制弧齒錐齒輪工件移動至與刀具相對的正確位置上，按試驗方案中設(shè)計的切削工藝參數(shù)進(jìn)行齒輪的粗加工。這里主要采用雙向行切法，也就是控制刀具從弧齒錐齒輪的毛坯工件上端的凹面處進(jìn)刀，繞著工件圓周方向進(jìn)行切削，直至走到下一齒的凸面，完成一個齒長的切削，不斷循環(huán)，直至完成全部齒槽的粗加工后停止。然后在弧齒錐齒輪工件熱處理后，再對齒輪進(jìn)行精加工。這里主要采用了豎向雙向行切法，也就是按照與粗加工不同的走刀路徑，同樣對弧齒錐齒輪工件進(jìn)行由凹面到凸面的切削加工，最終得到弧齒錐齒輪硬齒面的實際切削效果。在本次試驗過程中，弧齒錐齒輪硬齒面的粗加工與精加工軌跡如圖1所示。表面質(zhì)量之間的關(guān)系，本次試驗采用了三因素六水平正交試驗方法。具體試驗步驟如下：首先開啟機床，控制弧齒錐齒輪工件移動至與刀具相對的正確位置上，按試驗方案中設(shè)計的切削工藝參數(shù)進(jìn)行齒輪的粗加工。這里主要采用雙向行切法，也就是控制刀具從弧齒錐齒輪的毛坯工件上端的凹面處進(jìn)刀，繞著工件圓周方向進(jìn)行切削，直至走到下一齒的凸面，完成一個齒長的切削，不斷循環(huán)，直至完成全部齒槽的粗加工后停止。然后在弧齒錐齒輪工件熱處理后，再對齒輪進(jìn)行精加工。這里主要采用了豎向雙向行切法，也就是按照與粗加工不同的走刀路徑，同樣對弧齒錐齒輪工件進(jìn)行由凹面到凸面的切削加工，最終得到弧齒錐齒輪硬齒面的實際切削效果。在本次試驗過程中，弧齒錐齒輪硬齒面的粗加工與精加工軌跡如圖1所示。
圖 1 刀具走刀軌跡
在按照上述步驟完成弧齒錐齒輪硬齒面的高速切削加工后，用表面粗糙度測量儀對硬齒面的表面粗糙度進(jìn)行測量，以表面粗糙度作為衡量硬齒面表面質(zhì)量的定量指標(biāo)。在測量弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度時，為降低測量誤差，在硬齒面的表面隨機選擇多個不同位置，分別測量其粗糙度后求取平均值，作為最終的試驗結(jié)果。并對比不同切削工藝參數(shù)下的試驗結(jié)果，從而判斷切削工藝參數(shù)對弧齒錐齒輪硬齒面高速切削精度的影響。
2 試驗結(jié)果
不同切削力下硬齒面表面質(zhì)量：當(dāng)切削速度與進(jìn)給量保持不變時，以高速切削工藝的切削力為變量，采集不同切削力下弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度數(shù)據(jù)，將表面粗糙度測量結(jié)果繪制成圖2所示的曲線圖。
圖 2 不同切削力下弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量
從圖2可以看出，隨著切削力的不斷增加，弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度呈先降低后升高的趨勢，且當(dāng)切削力為250N時，硬齒面表面粗糙度Ra最小，為0.63μm。這主要是因為弧齒錐齒輪在進(jìn)行高速切削時，刀具需要克服一定的阻力，如果切削力過小，就無法滿足齒輪材料表面的切削需求，導(dǎo)致切削后的硬齒面質(zhì)量較差;但如果切削力過大，會增加刀具與齒輪材料表面之間的接觸壓力，導(dǎo)致硬齒面在高速切削過程中出現(xiàn)表面變形的情況，從而增加表面粗糙度。因此，在實際的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工中，為得到更好的硬齒面表面質(zhì)量，需要選擇合適的切削力。
不同切削速度下硬齒面表面質(zhì)量：當(dāng)切削力與進(jìn)給量保持不變時，以高速切削工藝的切削速度為變量，采集不同切削速度下弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度數(shù)據(jù)，將表面粗糙度測量結(jié)果繪制成圖3所示的曲線圖。
圖 3 不同切削速度下弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量
從圖3可以看出，在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工過程中，切削速度對硬齒面的表面質(zhì)量有著顯著影響。隨著切削速度的加快，弧齒錐齒輪硬齒面的表面粗糙度呈先下降后升高的趨勢，當(dāng)切削速度為700m/min時，硬齒面的表面粗糙度Ra最小，為0.71μm。這主要是因為如果切削速度過低，刀具和弧齒錐齒輪之間的摩擦?xí)r間就會增加，促使二者之間的摩擦力增大，從而導(dǎo)致硬齒面的表面質(zhì)量較差。如果切削速度過快，雖然可以減少刀具與弧齒錐齒輪之間的摩擦?xí)r間，但可能會引發(fā)刀具振動與弧齒錐齒輪變形等問題，進(jìn)而促使硬齒面的表面粗糙度值增大。因此，在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工過程中，切削速度與硬齒面表面質(zhì)量之間的關(guān)系較為復(fù)雜，需要通過調(diào)整切削速度來獲得更好的硬齒面表面質(zhì)量。
不同進(jìn)給量下硬齒面表面質(zhì)量：當(dāng)切削力與切削速度保持不變時，以高速切削工藝的進(jìn)給量為變量，采集不同進(jìn)給量下弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度數(shù)據(jù)，將表面粗糙度測量結(jié)果繪制成圖4所示的曲線圖。
圖 4 不同進(jìn)給量下弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量
從圖4可以看出，隨著弧齒錐齒輪進(jìn)給量的不斷增加，硬齒面的表面粗糙度值也不斷增大，結(jié)合弧齒錐齒輪硬齒面的實際高速切削加工需求，將進(jìn)給量控制為1.5mm/r時，硬齒面的表面質(zhì)量最好，其表面粗糙度值最小，達(dá)到了Ra0.78μm。這主要是因為如果弧齒錐齒輪進(jìn)給量增加，刀具在單位時間內(nèi)對硬齒面的摩擦作用也會增大，再加上由此生成的熱量，促使硬齒面表面發(fā)生氧化與燒傷現(xiàn)象，均會造成硬齒面表面粗糙度值的增大。所以合適的進(jìn)給量對優(yōu)化弧齒錐齒輪硬齒面高速切削質(zhì)量有著重要影響。綜上所述，不同的切削工藝參數(shù)對弧齒錐齒輪硬齒面的表面質(zhì)量均有著不同的影響規(guī)律，在實際的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工中，需要選擇恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)來提升硬齒面的表面切削質(zhì)量，進(jìn)而保障高速切削的切削精度。
3 結(jié)語
本文在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削試驗中，探討了切削力、切削速度和進(jìn)給量對切削精度的影響，得到以下結(jié)論：不同的工藝參數(shù)對弧齒錐齒輪硬齒面高速切削效果都有著不容忽視的影響，其中切削力的增加會導(dǎo)致硬齒面表面粗糙度值先增大后減小，切削速度的增加也會導(dǎo)致硬齒面表面粗糙度值先減小后增大，進(jìn)給量的增加會導(dǎo)致硬齒面表面粗糙度值不斷增大。根據(jù)高速切削試驗結(jié)果可知，當(dāng)切削力為250N、切削速度為 700m/min、進(jìn)給量為1.5mm/r時，弧齒錐齒輪的硬齒面表面質(zhì)量最佳，該組合參數(shù)可以為提升高速切削工藝的加工精度提供有效指導(dǎo)。雖然本次研究已經(jīng)取得一定成果，但由于時間有限，本文研究內(nèi)容仍具有一定局限性。目前本文僅針對切削工藝參數(shù)對切削精度的影響進(jìn)行了研究， 但在實際的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工中，刀具的材料與參數(shù)對切削精度也有一定的影響，所以今后將對刀具表面性能與高速切削性能之間的關(guān)系作進(jìn)一步研究，對推動我國航空、汽車及精密機械等產(chǎn)品的更新?lián)Q代具有重要的研究意義與應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)：略
0 引言
弧齒錐齒輪是一種廣泛應(yīng)用于機械傳動領(lǐng)域的齒輪，具有傳動質(zhì)量高、承載能力強、使用壽命長等優(yōu)勢，正在逐步取代常規(guī)的直齒錐齒輪。隨著我國機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，對弧齒錐齒輪的制造精度和效率提出了更嚴(yán)格的要求。為滿足這一要求，作為先進(jìn)制造技術(shù)的高速切削工藝受到關(guān)注。高速切削工藝不僅具有切削效率高的優(yōu)點，而且該工藝加工出的機械產(chǎn)品質(zhì)量較好，為弧齒錐齒輪硬齒面切削提供了新的解決方案。因此，研究弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝，對于提高我國齒輪生產(chǎn)水平與推動機械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。岳修杰等通過正交試驗研究7075鋁合金高速切削性能，發(fā)現(xiàn)相同切削參數(shù)下熱處理工藝可以提升鋁合金的硬度。易健松等在粉末冶金制備金屬陶瓷的過程中，以碳氮含量比為變量，探討不同碳氮含量比下金屬陶瓷刀的高速切削性能，結(jié)果表明TiC:TiN=7:3時，金屬陶瓷刀的切削性能最佳。雖然我國很多學(xué)者已經(jīng)取得一定研究成果，但關(guān)于高速切削工藝參數(shù)對切削性能影響的研究較少，所以本文研究不同工藝參數(shù)下弧齒錐齒輪硬齒面的高速切削性能仍具有一定的意義和價值。
1 試驗設(shè)計
試驗設(shè)備與材料：弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝的實質(zhì)就是運用刀具對齒輪進(jìn)行加工，從而形成齒面，所以在本次弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝的試驗研究中，首先需要分別確定齒輪與刀具的參數(shù)。關(guān)于齒輪，本次試驗采用淬硬鋼制成的小型弧齒錐齒輪，其基本設(shè)計參數(shù)如表1所示。
表 1 弧齒錐齒輪參數(shù)
在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削過程中，主要采用數(shù)控機床進(jìn)行加工，機床加工中刀具是關(guān)鍵的加工設(shè)備。關(guān)于刀具，無論是刀具材料還是幾何參數(shù)都很重要，考慮到本次試驗采用的是淬硬鋼弧齒錐齒輪，本文選擇了粉末冶金高速鋼刀具。粉末冶金高速鋼具有高純凈度、高強度和高硬度的特性，其在實際應(yīng)用中具有耐磨性好、能夠制造復(fù)雜刀具、節(jié)約材料和成本、可加工性好、高效率、長壽命及環(huán)保等優(yōu)勢。因此，在制造業(yè)中，特別是對于需要高精度、高強度和高耐磨性的刀具制造領(lǐng)域，粉末冶金高速鋼是一種非常理想的材料。本次弧齒錐齒輪硬齒面高速切削試驗選擇粉末冶金高速鋼刀具作為主要切削設(shè)備，其具體的設(shè)計參數(shù)如表2所示。
表 2 刀具參數(shù)
將刀具安裝在機床的刀盤上，本次試驗采用的數(shù)控機床刀盤主體上開有9個刀槽，且每個刀槽上均設(shè)有2個螺栓孔，將刀具的刀柄與刀盤主體連接在一起后，通過螺栓將二者固定。這樣不僅可以保證弧齒錐齒輪硬齒面高速切削的安全性，而且刀具拆裝便捷，便于試驗。
試驗方案與過程：根據(jù)上述內(nèi)容可知，在本次試驗中，以淬硬鋼制成的小型弧齒錐齒輪為切削對象，并采用安裝了粉末冶金高速鋼刀具的數(shù)控機床為切削設(shè)備，本試驗將采用高速切削工藝進(jìn)行弧齒錐齒輪硬齒面的切削加工。高速切削工藝是由德國學(xué)者薩洛蒙提出的，雖然尚未有確切的概念，但時至今日通常將主軸轉(zhuǎn)速超過8000r/min的切削加工稱為高速切削。同時，針對不同的加工材料，切削速度各不相同，針對本次試驗選擇的淬硬鋼小型弧齒錐齒輪，當(dāng)切削速度達(dá)到380m/min時就可以稱為高速切削。一般來說，弧齒錐齒輪硬齒面高速切削工藝是一個復(fù)雜且系統(tǒng)性的工程，其切削機理仍未完善，所以本文主要探究不同切削工藝參數(shù)下弧齒錐齒輪硬齒面的高速切削精度。基于弧齒錐齒輪硬齒面切削加工的實際情況，本次試驗主要以硬齒面的表面質(zhì)量為試驗指標(biāo)，其表面質(zhì)量越高，說明高速切削工藝的精度越高。與此同時，本次試驗選擇了切削力、切削速度及進(jìn)給量作為切削工藝參數(shù)，這些參數(shù)是實現(xiàn)弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工的關(guān)鍵參數(shù)。那么基于上述工藝參數(shù)，本文設(shè)計的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工試驗方案如表3所示。
表 3 切削工藝參數(shù)設(shè)計
從表3可以看出，為探究切削力、切削速度和進(jìn)給量這三個高速切削工藝參數(shù)與弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量之間的關(guān)系，本次試驗采用了三因素六水平正交試驗方法。具體試驗步驟如下：首先開啟機床，控制弧齒錐齒輪工件移動至與刀具相對的正確位置上，按試驗方案中設(shè)計的切削工藝參數(shù)進(jìn)行齒輪的粗加工。這里主要采用雙向行切法，也就是控制刀具從弧齒錐齒輪的毛坯工件上端的凹面處進(jìn)刀，繞著工件圓周方向進(jìn)行切削，直至走到下一齒的凸面，完成一個齒長的切削，不斷循環(huán)，直至完成全部齒槽的粗加工后停止。然后在弧齒錐齒輪工件熱處理后，再對齒輪進(jìn)行精加工。這里主要采用了豎向雙向行切法，也就是按照與粗加工不同的走刀路徑，同樣對弧齒錐齒輪工件進(jìn)行由凹面到凸面的切削加工，最終得到弧齒錐齒輪硬齒面的實際切削效果。在本次試驗過程中，弧齒錐齒輪硬齒面的粗加工與精加工軌跡如圖1所示。表面質(zhì)量之間的關(guān)系，本次試驗采用了三因素六水平正交試驗方法。具體試驗步驟如下：首先開啟機床，控制弧齒錐齒輪工件移動至與刀具相對的正確位置上，按試驗方案中設(shè)計的切削工藝參數(shù)進(jìn)行齒輪的粗加工。這里主要采用雙向行切法，也就是控制刀具從弧齒錐齒輪的毛坯工件上端的凹面處進(jìn)刀，繞著工件圓周方向進(jìn)行切削，直至走到下一齒的凸面，完成一個齒長的切削，不斷循環(huán)，直至完成全部齒槽的粗加工后停止。然后在弧齒錐齒輪工件熱處理后，再對齒輪進(jìn)行精加工。這里主要采用了豎向雙向行切法，也就是按照與粗加工不同的走刀路徑，同樣對弧齒錐齒輪工件進(jìn)行由凹面到凸面的切削加工，最終得到弧齒錐齒輪硬齒面的實際切削效果。在本次試驗過程中，弧齒錐齒輪硬齒面的粗加工與精加工軌跡如圖1所示。
圖 1 刀具走刀軌跡
在按照上述步驟完成弧齒錐齒輪硬齒面的高速切削加工后，用表面粗糙度測量儀對硬齒面的表面粗糙度進(jìn)行測量，以表面粗糙度作為衡量硬齒面表面質(zhì)量的定量指標(biāo)。在測量弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度時，為降低測量誤差，在硬齒面的表面隨機選擇多個不同位置，分別測量其粗糙度后求取平均值，作為最終的試驗結(jié)果。并對比不同切削工藝參數(shù)下的試驗結(jié)果，從而判斷切削工藝參數(shù)對弧齒錐齒輪硬齒面高速切削精度的影響。
2 試驗結(jié)果
不同切削力下硬齒面表面質(zhì)量：當(dāng)切削速度與進(jìn)給量保持不變時，以高速切削工藝的切削力為變量，采集不同切削力下弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度數(shù)據(jù)，將表面粗糙度測量結(jié)果繪制成圖2所示的曲線圖。
圖 2 不同切削力下弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量
從圖2可以看出，隨著切削力的不斷增加，弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度呈先降低后升高的趨勢，且當(dāng)切削力為250N時，硬齒面表面粗糙度Ra最小，為0.63μm。這主要是因為弧齒錐齒輪在進(jìn)行高速切削時，刀具需要克服一定的阻力，如果切削力過小，就無法滿足齒輪材料表面的切削需求，導(dǎo)致切削后的硬齒面質(zhì)量較差;但如果切削力過大，會增加刀具與齒輪材料表面之間的接觸壓力，導(dǎo)致硬齒面在高速切削過程中出現(xiàn)表面變形的情況，從而增加表面粗糙度。因此，在實際的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工中，為得到更好的硬齒面表面質(zhì)量，需要選擇合適的切削力。
不同切削速度下硬齒面表面質(zhì)量：當(dāng)切削力與進(jìn)給量保持不變時，以高速切削工藝的切削速度為變量，采集不同切削速度下弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度數(shù)據(jù)，將表面粗糙度測量結(jié)果繪制成圖3所示的曲線圖。
圖 3 不同切削速度下弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量
從圖3可以看出，在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工過程中，切削速度對硬齒面的表面質(zhì)量有著顯著影響。隨著切削速度的加快，弧齒錐齒輪硬齒面的表面粗糙度呈先下降后升高的趨勢，當(dāng)切削速度為700m/min時，硬齒面的表面粗糙度Ra最小，為0.71μm。這主要是因為如果切削速度過低，刀具和弧齒錐齒輪之間的摩擦?xí)r間就會增加，促使二者之間的摩擦力增大，從而導(dǎo)致硬齒面的表面質(zhì)量較差。如果切削速度過快，雖然可以減少刀具與弧齒錐齒輪之間的摩擦?xí)r間，但可能會引發(fā)刀具振動與弧齒錐齒輪變形等問題，進(jìn)而促使硬齒面的表面粗糙度值增大。因此，在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工過程中，切削速度與硬齒面表面質(zhì)量之間的關(guān)系較為復(fù)雜，需要通過調(diào)整切削速度來獲得更好的硬齒面表面質(zhì)量。
不同進(jìn)給量下硬齒面表面質(zhì)量：當(dāng)切削力與切削速度保持不變時，以高速切削工藝的進(jìn)給量為變量，采集不同進(jìn)給量下弧齒錐齒輪硬齒面表面粗糙度數(shù)據(jù)，將表面粗糙度測量結(jié)果繪制成圖4所示的曲線圖。
圖 4 不同進(jìn)給量下弧齒錐齒輪硬齒面表面質(zhì)量
從圖4可以看出，隨著弧齒錐齒輪進(jìn)給量的不斷增加，硬齒面的表面粗糙度值也不斷增大，結(jié)合弧齒錐齒輪硬齒面的實際高速切削加工需求，將進(jìn)給量控制為1.5mm/r時，硬齒面的表面質(zhì)量最好，其表面粗糙度值最小，達(dá)到了Ra0.78μm。這主要是因為如果弧齒錐齒輪進(jìn)給量增加，刀具在單位時間內(nèi)對硬齒面的摩擦作用也會增大，再加上由此生成的熱量，促使硬齒面表面發(fā)生氧化與燒傷現(xiàn)象，均會造成硬齒面表面粗糙度值的增大。所以合適的進(jìn)給量對優(yōu)化弧齒錐齒輪硬齒面高速切削質(zhì)量有著重要影響。綜上所述，不同的切削工藝參數(shù)對弧齒錐齒輪硬齒面的表面質(zhì)量均有著不同的影響規(guī)律，在實際的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工中，需要選擇恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)來提升硬齒面的表面切削質(zhì)量，進(jìn)而保障高速切削的切削精度。
3 結(jié)語
本文在弧齒錐齒輪硬齒面高速切削試驗中，探討了切削力、切削速度和進(jìn)給量對切削精度的影響，得到以下結(jié)論：不同的工藝參數(shù)對弧齒錐齒輪硬齒面高速切削效果都有著不容忽視的影響，其中切削力的增加會導(dǎo)致硬齒面表面粗糙度值先增大后減小，切削速度的增加也會導(dǎo)致硬齒面表面粗糙度值先減小后增大，進(jìn)給量的增加會導(dǎo)致硬齒面表面粗糙度值不斷增大。根據(jù)高速切削試驗結(jié)果可知，當(dāng)切削力為250N、切削速度為 700m/min、進(jìn)給量為1.5mm/r時，弧齒錐齒輪的硬齒面表面質(zhì)量最佳，該組合參數(shù)可以為提升高速切削工藝的加工精度提供有效指導(dǎo)。雖然本次研究已經(jīng)取得一定成果，但由于時間有限，本文研究內(nèi)容仍具有一定局限性。目前本文僅針對切削工藝參數(shù)對切削精度的影響進(jìn)行了研究， 但在實際的弧齒錐齒輪硬齒面高速切削加工中，刀具的材料與參數(shù)對切削精度也有一定的影響，所以今后將對刀具表面性能與高速切削性能之間的關(guān)系作進(jìn)一步研究，對推動我國航空、汽車及精密機械等產(chǎn)品的更新?lián)Q代具有重要的研究意義與應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)：略