逆用切削原理改進(jìn)不對(duì)稱(chēng)接合齒機(jī)加工工藝

■江蘇太平洋精鍛科技股份有限公司 （泰州 225500） 徐樹(shù)存

的Ⅰ處放大圖所示。

5. 結(jié)語(yǔ)

連桿模具制造裝配后如圖10所示，下模如圖11所示。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，模具結(jié)構(gòu)合理，能保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率高。已經(jīng)投入批量生產(chǎn)中。

圖10　連桿模具

圖11　連桿模具下模

參考文獻(xiàn)：

收稿日期：（20141008） （20140924）

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逆用切削原理改進(jìn)不對(duì)稱(chēng)接合齒機(jī)加工工藝

■江蘇太平洋精鍛科技股份有限公司 （泰州 225500） 徐樹(shù)存

摘要：在非對(duì)稱(chēng)接合齒的機(jī)加工中，經(jīng)常發(fā)生齒尖刮傷而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)稱(chēng)接合齒和不對(duì)稱(chēng)接合齒的鎖止角對(duì)比分析，采用逆向思維，把工件（接合齒的齒尖）比擬成“多齒切削刀具”，把纏繞在刀具上的切屑比擬成被切削的“工件”，利用不對(duì)稱(chēng)接合齒本身自有的鎖止角，通過(guò)改變旋向來(lái)改變“刀刃”（齒尖）的前、后角，從而達(dá)到保護(hù)齒尖、減少齒尖刮傷率的目的。

1. 問(wèn)題的提出

在汽車(chē)變速器接合齒的機(jī)加工中，齒尖（齒的兩鎖止面相交的棱邊）刮傷而導(dǎo)致廢品產(chǎn)生一直是一個(gè)令人困擾的問(wèn)題，尤其是非對(duì)稱(chēng)接合齒更是如此。由于齒尖到加工面很近，在0～0.2mm內(nèi)，切屑刮傷齒尖不可避免（見(jiàn)圖1、圖2）。

通常解決辦法有兩個(gè)：①減少齒長(zhǎng)，增大齒尖至機(jī)加工面的距離，減少切屑與齒尖的接觸機(jī)會(huì)。但是為了保證接合齒掛擋的可靠性，設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)齒長(zhǎng)有嚴(yán)格的要求，不會(huì)輕易減少。②斷屑措施，減少切屑纏繞刀具的時(shí)間，從而減少切屑與齒尖的摩擦機(jī)會(huì)。但接合齒材料是低碳合金鋼，在滲碳淬火前機(jī)加工，硬度較低，切屑不易折斷。因此要解決齒尖刮傷問(wèn)題，要另辟蹊徑才行。

圖1　接合齒機(jī)加工示意圖

圖2　接合齒齒部立體示意圖

2. 解決措施

我公司承接某汽車(chē)公司的一、二擋接合齒的鍛造和機(jī)加工任務(wù)訂單。批量生產(chǎn)幾個(gè)月來(lái)，二擋接合齒因齒尖機(jī)加工切屑刮傷而產(chǎn)生的廢品率平均為2.88%，而同期一擋接合齒因齒

尖機(jī)加工刮傷而產(chǎn)生的廢品率僅為0.19%，兩者相差達(dá)10倍之多。鑒于此，有必要對(duì)一擋與二擋接合齒在形狀結(jié)構(gòu)、齒長(zhǎng)等諸方面進(jìn)行對(duì)比分析，找出二擋接合齒發(fā)生齒尖刮傷的主要原因，然后采取相應(yīng)的措施。

通過(guò)對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)一、二擋在成品結(jié)構(gòu)形狀、鍛坯余量、齒尖高度、硬度（組織）、切削刀具、切削用量及走刀路線等方面基本一致，只是齒尖鎖止角有所不同（見(jiàn)圖3）。一擋接合齒齒尖處鎖止面形狀是對(duì)稱(chēng)的，是對(duì)稱(chēng)接合齒；二擋接合齒齒尖處鎖止面形狀是不對(duì)稱(chēng)的，屬于不對(duì)稱(chēng)接合齒，齒尖是向按順時(shí)針?lè)较蚱模◤凝X端看）。

在接合齒機(jī)加工時(shí)，齒尖刮傷是由纏繞在刀具上的切屑刮傷的，齒尖高速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從齒端看），而切屑相對(duì)靜止。這種狀況可以比擬成：分布在圓周上的40個(gè)齒尖高速旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于圓周端面銑刀40個(gè)主切削刃正在銑削，兩鎖止面相當(dāng)于前刀面和后刀面，而切屑相當(dāng)于被銑削的工件。通過(guò)比擬銑削分析，齒尖按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一擋接合齒齒尖的切削前角、后角均是45°；二擋接合齒齒尖的切削前角是50°、比一擋大5°，后角是32.5°，比一擋小12.5°。根據(jù)切削原理，前角越大，刀刃越鋒利，越不利于保護(hù)刀刃；后角越小，工件與刀具的后刀面摩擦力越大。所以二擋接合齒齒尖與切屑的摩擦力比一擋大得多。這可能是造成二擋接合齒齒尖刮傷的重要原因。具體對(duì)比分析如圖4所示（從齒端看為順時(shí)針旋向）。

根據(jù)上述切削理論分析，如果改變接合齒的齒尖旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針（從齒端看），按照比擬的切削狀態(tài)，一擋接合齒齒尖的前、后角均是45°（因?yàn)辇X尖是對(duì)稱(chēng)的），二擋接合齒齒尖的前角減小為32.5°，后角增大為50°。根據(jù)切削原理，前角越小，越利于保護(hù)刀刃；后角越大，工件與刀具的后刀面摩擦力越小，所以能大大減少二擋接合齒齒尖與切屑的摩擦力。從理論上講，二擋接合齒齒尖與切屑的摩擦力比一擋還要小。具體分析如圖5所示（從齒端看為逆時(shí)針旋向）。

從實(shí)踐上看，齒尖逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，需要安裝右向越程槽刀桿。采用右向刀，前刀面朝下，切屑在刀面之下，切屑在重力的作用下也易于脫落。

自從更換了新刀具，改變了二擋接合齒的旋向，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的驗(yàn)證，二擋接合齒的齒尖刮傷率大幅減少到0.139%，基本與一擋齒尖刮傷率相近，恢復(fù)到正常狀態(tài)。

圖3　一、二擋接合齒鎖止角對(duì)比示意圖

圖4　一、二擋接合齒比擬切削對(duì)比示意圖

圖5　改進(jìn)后的二擋接合齒比擬切削示意圖

3. 結(jié)語(yǔ)

通常刀具切削工件需要調(diào)整刀具的前角、后角等參數(shù)，減少切屑與刀具的磨損，降低刀刃、刀尖的損傷率，從而延長(zhǎng)刀具的使用壽命。在本案例中，采用逆向思維，把工件（接合齒的齒尖部分）比擬成“刀具”，把纏繞在刀具上的切屑比擬成被切削的“工件”，利用不對(duì)稱(chēng)接合齒本身自有的鎖止角，通過(guò)改變旋向來(lái)改變“刀刃”（齒尖）的前、后角，從而達(dá)到保護(hù)齒尖，減少齒尖刮傷率的目的。由此有效地解決了不對(duì)稱(chēng)接合齒齒尖刮傷的問(wèn)題。

[1] 李華. 機(jī)械制造技術(shù)[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2005：30-41.

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

作者采用逆向思維方式有效地解決了不對(duì)稱(chēng)接合齒齒尖刮傷的問(wèn)題。細(xì)節(jié)決定成敗，隱患無(wú)處不在。作者以較強(qiáng)的觀察和分析能力，于細(xì)微之處發(fā)現(xiàn)奧妙，這種工作精神和思維方式很值得學(xué)習(xí)。