原宏
(太原工具廠,山西太原030008)
漸開線拉刀是加工漸開線內(nèi)花鍵的專用刀具,廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械加工行業(yè)的批量生產(chǎn)中。隨著機(jī)械加工技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)更新?lián)Q代的需要,使用拉刀的用戶對(duì)漸開線內(nèi)花鍵鍵側(cè)的表面粗糙度要求越來(lái)越高。為了滿足用戶不斷提高的要求,就必須采用新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu),抬高后頂尖磨削漸開線拉刀齒形的新工藝就適應(yīng)了這種新的市場(chǎng)形勢(shì),為了實(shí)行這種新的工藝,推導(dǎo)出了相應(yīng)的工藝計(jì)算。
要想提高內(nèi)花鍵鍵側(cè)的表面粗糙度,就要減少拉刀花鍵齒齒側(cè)面與工件已加工表面的摩擦,而減少這種摩擦的方法有以下兩種:
1)將拉刀齒高超過(guò)2 mm的刀齒齒根部分齒形磨掉,僅在齒頂處留下一小段漸開線齒形,即lAC=0.6~0.8 mm(見圖1)磨出的齒根CE段一般為直線,最后一個(gè)刀齒齒根磨去量為lBE,lBE=0.15~0.3 mm。這種方法加工工藝簡(jiǎn)便易行,但拉刀拉出的工件鍵側(cè)表面粗糙度效果一般。
圖1 磨掉拉刀齒根處的齒形
2)將拉刀后頂尖抬高后磨制漸開線齒形,這樣可以獲得一定的側(cè)刃后角(副后角),第二種方法加工的拉刀拉出的工件鍵側(cè)表面粗糙度效果更好,但過(guò)去由于機(jī)床設(shè)備原因及計(jì)算難度大,難于加工,目前由于機(jī)床設(shè)備的數(shù)控化和不斷改進(jìn),加工已不成問(wèn)題,主要難題是如何計(jì)算,筆者主要講抬高后頂尖加工漸開線拉刀的工藝計(jì)算。采用抬高后頂尖的方法磨出的拉刀齒形已經(jīng)同原來(lái)要求的漸開線齒形不同,見圖2。
圖2 漸開線拉刀齒形修正原理
因此需要求出修正后的拉刀齒形,以往為了制造方便,一般采用一個(gè)圓弧近似地代替修正后的拉刀齒形,但這種方法所產(chǎn)生的齒形誤差在0.01~0.02 mm之間,有時(shí)誤差更大,這樣就無(wú)法滿足高精度內(nèi)花鍵的加工要求[1]。
為此現(xiàn)在采用代用基圓的方法求修正后的拉刀齒形,這種方法求出的拉刀齒形的齒形誤差在0.005 mm之內(nèi),能滿足高精度內(nèi)花鍵的加工要求。
現(xiàn)在在理論上能計(jì)算出代用基圓直徑,但若不能轉(zhuǎn)化為工藝加工和工藝檢驗(yàn)的量棒跨棒距的計(jì)算,就無(wú)法進(jìn)行拉刀的加工和檢驗(yàn),因此,筆者在此原理的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出抬高后頂尖加工漸開線拉刀的工藝計(jì)算公式。
1)運(yùn)行已編制好的代用漸開線基圓程序,輸入理論漸開線模數(shù)、齒數(shù)、分度圓直徑Df、分度圓壓力角α、分度圓圓弧齒厚S、內(nèi)花鍵大徑De、內(nèi)花鍵小徑Di、拉刀總長(zhǎng)L、齒t、拉刀齒數(shù)Nm、后頂尖抬高量Δ,計(jì)算出代用漸開線基圓直徑Dg。
2)通過(guò)cosβ=Dg/Df,cosαb=Dg/Da,算出代用漸開線分度圓壓力角β和代用漸開線頂圓壓力角αb。式中,β為代用漸開線分度圓壓力角,αb為代用漸開線齒頂圓壓力角,Da為拉刀齒頂圓直徑(校準(zhǔn)齒直徑)。
3)因?yàn)榇脻u開線在齒頂圓上與理論漸開線重合(見圖3),所以Sb=Sa,其中Sa為理論漸開線齒頂圓齒厚,Sb為代用漸開線齒頂圓齒厚。
圖3 代用漸開線與理論漸開線齒頂圓上重合
因?yàn)?/p>
所以
式中:S'為代用漸開線分度圓弧齒厚,Ra為拉刀齒頂圓半徑,Rf為拉刀理論漸開線分度圓半徑,α為理論漸開線分度圓壓力角,αa為理論漸開線齒頂圓壓力角,αb為代用漸開線齒頂圓壓力角,β為代用漸開線分度圓壓力角,S位理論漸開線分度圓弧齒厚[2]。
4)根據(jù)代用漸開線分度圓壓力角β,代用漸開線分度圓弧齒厚S',基圓直徑Dg,代入求M值公式:
式中:d為量棒直徑;Z為拉開漸開線鍵數(shù)。然后算出拉刀頂圓Ra處的量棒跨棒距M,見圖4。
圖4 測(cè)量值M的計(jì)算
5)算出每齒抬高量Hz。Hz=Δ·t/L。式中:Hz為每齒抬高量,t為拉刀齒距,L為拉刀總長(zhǎng)。
6)算出任意直徑處量棒跨幫距Mi。Mi=M+(Na-Ni)·2Hz。式中:M為代用漸開線在拉刀齒頂圓處的跨棒距,Na為拉刀齒頂圓處齒序號(hào)(例如第60齒),Ni為拉刀任意直徑處齒序號(hào),Hz為每齒抬高量[3]。
當(dāng)算出任意直徑處量棒跨幫距Mi后,即可在拉刀任一點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)量,有效地保證了修正齒形的準(zhǔn)確性,從而為大批量生產(chǎn)高精度漸開線花鍵的拉刀提供了可能,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
[1]樓希翱,薄化川.拉刀設(shè)計(jì)與使用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990.
[2]袁哲俊,劉華明.刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.
[3]孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2006.