单件小批量锥齿轮制造的UNIMILL工艺方法(三)

直齿锥齿轮的实践经验

采用直齿锥齿轮-另外还有原型制造-集成前轮毂加工零件的可能性是UNIMILL的一个很有吸引力的应用。这些部件过去是用两个展成刀具制造的,在一个相当缓慢的过程中只能提供中等质量的产品。通常,由于强度要求高,具有集成前轮毂的实体零件的材料很难加工。在UNIMIL工艺中,使用涂层碳化物刀具的可能性使制造商有动力用现代的数控设备替换他们的老旧两台展成刀具机床,从而允许使用最先进的闭环工业制造技术。直齿锥齿轮(图16)要求制造时间为2小时,刀具寿命为4个零件。在需要更换之前,这些工具可以重复使用10次。

图16

在过去几年中,UNIMILL工艺在切割直齿锥齿轮方面取得了经验。采用了多种刀具种类和涂层硬质合金刀具。在某些情况下,这些齿轮的制造商更喜欢使用开槽前零件,以减少移除铁屑的量,从而减少UNIMILL的切削时间。这个软件也扩展了铁屑分配能力,矢量进给和一个Coniflex的快速循环。

基础铣齿刀具数据

从尺寸表和特定工件的刀具轮廓磨削数据中检索基本信息。图17显示了带有凸和凹压力角(突出显示为黄色)的尺寸表的一段。两者相加在一起(在本例中为20°+20°)导致所含压力角(这里等于40°)。端面磨锥角必须小于所含压力角的一半,在目前的情况下,锥角为15°是最优的。

图17

端面铣刀的轴向高度可从图18第16项“轴向磨削深度”中的刀具轮廓磨削数据组中提取。

图18

对于正确的圆角尺寸R

E

,最好的建议是首先按照所能设置的给定最大的尺寸进行计算。除了锥角a外,还包括端面铣刀顶点宽度Pw(图18第09项,顶部)。可以采用最大的顶点宽度PW,但是PW不能超过齿槽宽的最小尺寸。公式(图19)用于计算端面铣刀R

E

的最大可能边缘半径。在目前的例子里,PW=1.84mm,最大的可能圆角半径为Re=0.65*PW=1.2mm。计算完Re后,必须将其余圆角压力角侧进行比较(图18的第6部分)。如果Re的结果小于图18的第6部分,就可以将Re用在端面铣刀中进行计算。在该实例中,数据组第6项为0.51mm,该数值比计算得到的最大Re圆弧尺寸。该实例中,Re=0.51为正确的圆角半径。该实例中,根据图20,端面刀具设计会在刀尖有一个平的部分(当然,这是唯一的),旋转对称端面铣刀的单刃半径。

图19

图20

本文给出了切削余量参考高度的测量方法(图21左侧)。探头放置在铣刀架上,在花岗岩板或任何其他精确平坦的表面上使用电子测高卡尺来确定总高度 (部件的探针参考高度)。同样的程序(图21,右)用于确定刀具参考高度。两个参考高度都输入到机床参数表中。对于初始的余量分配示教,探针被插入机床上的刀柄中,而不是刀具上,下一步是通过沿着预定的探针手动执行移动。 进给矢量,而无阻尼工作是旋转的,直到探针球体开始接触两侧(图22)。现在,通过菜单简单地运行教学程序,实现了零件的夹紧和自动余量分配。

图21

利用UNIMILL工艺进行的Conflex加工工艺,采用了AAA数据文件。由于初始的Conflex工艺并不是全工序加工,而是但吃面切削方法,因此需要注意的时使用标准UNIMILL工艺时不需要提前开槽处理。标准的铣削循环在滚动位置加工出一个低的齿面,接着在返回运动中相同的滚共位置加工出另外一个齿面(图23左侧)。这个循环过程在低齿面和高齿面之间转换,避免了两个齿面在快速刀具转动时发生干涉,因此确保了铣削的平稳性。

图22

如果直齿锥齿轮是预先开槽的,开槽可以在双刀具展成或带有分度头的刨床上进行。对于预开槽件,可以使用“优化的滚动模式”。在优化的模式下,刀具在一个滚动位置(切割低齿面)从大端到小端摆动,然后在下一个滚动位置从一个小端回到大端,然后再铣削下一个滚动位置,如图23所示的右侧图形所示。例如,大端到小端的摆动是传统的切削,而回摆则是逆向铣削过程。在完成完整的下齿面切削以后,铣刀改变上齿面和重复相同的周期。通过所述的优化循环,避免了上下齿面之间的恒定变化,节省了约15%的加工时间。预开槽允许更快的铣削与较低数量的滚动位置,这节省了25%的原始切削时间。这两个循环时间减少元素一起将减少切削循环时间,预切槽零件与未开槽的零件相比,可以减少约40%的原始循环切削时间。

图23

一个有趣的观察是,优化后的滚动工艺连续的表面平整度在常规切削和逆向切削之间交替;这就产生了非常好的平均表面粗糙度,和两个完全相等的齿面结构。在标准切削循环中,在上下齿面之间每次摆动后交替的标准循环中,下齿面在常规切削中进行铣削,而第四次则是铣削。 上齿面在切削过程中为逆向切削。这导致两个齿面之间的表面纹理有不同。

图24

为了便于通过滚动试验机进行接触区的开发,对UNIMILL软件进行了扩展,以接受和处理标准比例变化。此外,独立深度和预切槽宽度的更改可以输入到UNIMILL的数据组中。

在开始切削循环之前,可以输入一个预留值,用于第一个齿槽的切割,并有一定的切削余量。如果切割表面光洁度好,大端和小端都会过度移动,并纠正齿面的形貌偏差。 经过验证,可以通过软键清除。

一个锥形的UNIMILL铣削低齿面端面滚动位置的切削啮合如图24显示。齿面中部位置计算得到的表面速度为250 m/min,位于端面铣刀的刃顶点。端面铣削刀具材料为Alcona-Pro涂层碳化钨,钴含量为10%。

总结

UNIMILL是一种利用端面铣刀或圆盘铣刀制造原型锥齿轮的铣削方法。UNIMILL软件需要以AAA文件的SPA形式作为输入进行基本设置。F附加的输入项目-如速度和进给,展成平面的数量,超程量,等等。-直接输入PHOENIX铣齿机上的工艺参数输入屏幕。如果使用高转速 这是必需的,因为在锥形铣刀的情况下,可以使用PHOENIX磨床或高速主轴铣齿机。

与使用表面坐标和法向量的一般多轴加工相比,UNIMILL不依赖于某些网格规范和关于根切的定义。UNIMILL刀具遵循面刀具轮廓的路径,而端面铣刀正在执行展成(或成型切削)运动。结果是具有表面光洁度的加工工艺与传统的切削工艺非常相似。UNIMILL工艺可在所有PHOENIX二型铣齿机和磨齿机上使用,也可在以后的所有型号上使用。

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