插齒刀制造技術(shù)研究

　　插齒是齒輪加工的重要方法,新構形凸曲前刀面插齒刀的應用可有效提高刀具的使用壽命及齒輪的加工精度,本文對凸曲前刀面插齒刀的精密制造技術(shù)進(jìn)行了研究,設計研制了專(zhuān)用的磨削機床,并進(jìn)行了插齒刀凸曲面磨削加工實(shí)驗及插齒實(shí)驗。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。

　　摘要:本文主要針對硬質(zhì)合金插齒刀插削硬齒面齒輪時(shí)容易崩刃，故采用負前角，但針對以前的錐前刀面法和代圓弧法存在一定的缺陷，所以需研制一種新型的負前角加工方法，此方法沿刃形按漸開(kāi)線(xiàn)倒棱。此處主要通過(guò)建模及有限元分它的最大受力點(diǎn)及對一些參數的優(yōu)化，為以后進(jìn)一步研究插齒刀打下基礎。

　　關(guān)鍵詞:負倒棱插齒刀；有限元分析；參數優(yōu)化

　　1插齒刀研究的現狀

　　隨著(zhù)硬齒面齒輪的廣泛應用，其加工精度成為齒輪加工技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，現在齒輪的加工方法多采用切削法，即利用齒輪之間的嚙合原理實(shí)現的，其中插齒刀在齒輪制造業(yè)中占有非常重要的作用。隨著(zhù)機械行業(yè)的發(fā)展，插齒生產(chǎn)的效率和精度都在逐漸提高，所以研制高精度、高速、抗沖擊的插齒刀是目前發(fā)展的趨勢，本文主要針對硬質(zhì)合金插齒刀插削硬齒面齒輪時(shí)容易崩刃，故采用負前角，但針對以前的錐前刀面法和代圓弧法存在一定的缺陷，所以需研制一種新型的負前角加工方法，此方法沿刃形按漸開(kāi)線(xiàn)倒棱。其特征在于：在零度前刀面上，沿齒形側刃法向方向制出均勻的負倒棱，且負倒棱角度的大小根據加工條件進(jìn)行優(yōu)選，其優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊強度明顯提高，可以消除原理誤差，而且效率高、精度高、柔性好。

　　2負倒棱插齒刀理論及實(shí)體建模

　　漸開(kāi)線(xiàn)法向負倒棱硬質(zhì)合金插齒刀，是沿切削刃方向磨出均勻倒棱，它是由硬質(zhì)合金刀片和刀體兩部分組成，建立模型時(shí)，首先利用漸開(kāi)線(xiàn)參數方程描出漸開(kāi)線(xiàn)上的點(diǎn)，將點(diǎn)連成一條平滑曲線(xiàn)，鏡像得到一個(gè)齒的齒廓形狀，然后看插齒刀需要幾個(gè)齒，均布即可得到平面結構，最后在插齒刀的軸向拉伸就可得到其實(shí)體模型，建立的實(shí)體模型如下圖1所示。

　　3有限元分析

　　首先建立模型，劃分網(wǎng)格，施加應力，分析，得到如圖2所示的結果，從圖上可以看出，紅色的位置是應力最大的位置，也就是前刀面緊靠切削層的上部，即插齒刀切出工件時(shí)最大，容易發(fā)生脆性崩刃，原因有兩個(gè)，一是由于切出時(shí)切削層變窄，后角使得刀尖的支承條件，二是切出時(shí)前刀面的快速冷卻，使得熱拉應力變大。所以要保證最大拉應力不超過(guò)σmax，以此作為評價(jià)插齒刀的強度指標。

　　4參數優(yōu)化

　　4.1倒棱寬度對插齒刀強度的影響

　　固定一些因素，只考慮倒棱寬度對插齒刀強度的影響，改變倒棱寬度，可以得到一組最大應力的數值，其中R為倒棱寬度與切削厚度的比值，繪制成曲線(xiàn)如圖3所示，從圖中可以看出，寬度比在3到5之間最大拉應力幾乎不變，但低于3以后，隨著(zhù)寬度的減小，最大拉應力增加，寬度比為1.2時(shí)的最大拉應力是寬度比為5時(shí)的1.5倍左右。其中前5后6，切削速度6m/min，切削深度0.05mm，工件硬度為60HRC。

　　4.2刀具角度對插齒刀強度的影響

　　硬齒面插齒刀負前角角度比較固定，一般為5°到10°之間，下面分析一下后角的變化對插齒刀應力的影響，后角度數分別取4、6、8，繪制出的曲線(xiàn)如圖4所示，紫色的后角取為8時(shí)，整體高于綠色的，即后角取為6時(shí)的曲線(xiàn)，在負前角為3時(shí)，所有的后角取值應力達到最大值，在大于3時(shí)，應力急劇降低，最低點(diǎn)也就是應力最小的點(diǎn)為負前角為8，后角為6時(shí)，即可得到倒棱插齒刀的最小應力值300MPa左右。

　　5結論

　　本文首先建立了倒棱面插齒刀實(shí)體模型，利用有限元對其最大受力點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后對插齒刀的一些參數進(jìn)行了優(yōu)化，為以后研究相關(guān)內容打下基礎。

　　參考文獻

　　[1]咸輝.新構型硬質(zhì)合金插齒刀有限元分析及插削實(shí)驗研究[D].長(cháng)春：長(cháng)春理工大學(xué)，2010.

　　[2]陸永貴.新構型法硬齒面插齒刀的研究[D].長(cháng)春：長(cháng)春光機學(xué)院機電工程系，1999.

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