插齿刀制造技术研究

插齿是齿轮加工的重要方法,新构形凸曲前刀面插齿刀的应用可有效提高刀具的使用寿命及齿轮的加工精度,本文对凸曲前刀面插齿刀的精密制造技术进行了研究,设计研制了专用的磨削机床,并进行了插齿刀凸曲面磨削加工实验及插齿实验。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢
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  插齿是齿轮加工的重要方法,新构形凸曲前刀面插齿刀的应用可有效提高刀具的使用寿命及齿轮的加工精度,本文对凸曲前刀面插齿刀的精密制造技术进行了研究,设计研制了专用的磨削机床,并进行了插齿刀凸曲面磨削加工实验及插齿实验。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。

  摘要:本文主要针对硬质合金插齿刀插削硬齿面齿轮时容易崩刃,故采用负前角,但针对以前的锥前刀面法和代圆弧法存在一定的缺陷,所以需研制一种新型的负前角加工方法,此方法沿刃形按渐开线倒棱。此处主要通过建模及有限元分它的最大受力点及对一些参数的优化,为以后进一步研究插齿刀打下基础。

  关键词:负倒棱插齿刀;有限元分析;参数优化

  1插齿刀研究的现状

  随着硬齿面齿轮的广泛应用,其加工精度成为齿轮加工技术发展的重点,现在齿轮的加工方法多采用切削法,即利用齿轮之间的啮合原理实现的,其中插齿刀在齿轮制造业中占有非常重要的作用。随着机械行业的发展,插齿生产的效率和精度都在逐渐提高,所以研制高精度、高速、抗冲击的插齿刀是目前发展的趋势,本文主要针对硬质合金插齿刀插削硬齿面齿轮时容易崩刃,故采用负前角,但针对以前的锥前刀面法和代圆弧法存在一定的缺陷,所以需研制一种新型的负前角加工方法,此方法沿刃形按渐开线倒棱。其特征在于:在零度前刀面上,沿齿形侧刃法向方向制出均匀的负倒棱,且负倒棱角度的大小根据加工条件进行优选,其优点是抗冲击强度明显提高,可以消除原理误差,而且效率高、精度高、柔性好。

  2负倒棱插齿刀理论及实体建模

  渐开线法向负倒棱硬质合金插齿刀,是沿切削刃方向磨出均匀倒棱,它是由硬质合金刀片和刀体两部分组成,建立模型时,首先利用渐开线参数方程描出渐开线上的点,将点连成一条平滑曲线,镜像得到一个齿的齿廓形状,然后看插齿刀需要几个齿,均布即可得到平面结构,最后在插齿刀的轴向拉伸就可得到其实体模型,建立的实体模型如下图1所示。

  3有限元分析

  首先建立模型,划分网格,施加应力,分析,得到如图2所示的结果,从图上可以看出,红色的位置是应力最大的位置,也就是前刀面紧靠切削层的上部,即插齿刀切出工件时最大,容易发生脆性崩刃,原因有两个,一是由于切出时切削层变窄,后角使得刀尖的支承条件,二是切出时前刀面的快速冷却,使得热拉应力变大。所以要保证最大拉应力不超过σmax,以此作为评价插齿刀的强度指标。

  4参数优化

  4.1倒棱宽度对插齿刀强度的影响

  固定一些因素,只考虑倒棱宽度对插齿刀强度的影响,改变倒棱宽度,可以得到一组最大应力的数值,其中R为倒棱宽度与切削厚度的比值,绘制成曲线如图3所示,从图中可以看出,宽度比在3到5之间最大拉应力几乎不变,但低于3以后,随着宽度的减小,最大拉应力增加,宽度比为1.2时的最大拉应力是宽度比为5时的1.5倍左右。其中前5后6,切削速度6m/min,切削深度0.05mm,工件硬度为60HRC。

  4.2刀具角度对插齿刀强度的影响

  硬齿面插齿刀负前角角度比较固定,一般为5°到10°之间,下面分析一下后角的变化对插齿刀应力的影响,后角度数分别取4、6、8,绘制出的曲线如图4所示,紫色的后角取为8时,整体高于绿色的,即后角取为6时的曲线,在负前角为3时,所有的后角取值应力达到最大值,在大于3时,应力急剧降低,最低点也就是应力最小的点为负前角为8,后角为6时,即可得到倒棱插齿刀的最小应力值300MPa左右。

  5结论

  本文首先建立了倒棱面插齿刀实体模型,利用有限元对其最大受力点进行了分析,然后对插齿刀的一些参数进行了优化,为以后研究相关内容打下基础。

  参考文献

  [1]咸辉.新构型硬质合金插齿刀有限元分析及插削实验研究[D].长春:长春理工大学,2010.

  [2]陆永贵.新构型法硬齿面插齿刀的研究[D].长春:长春光机学院机电工程系,1999.

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