鏟齒刀具參數(shù)研究管理論文

1、鏟齒刀具參數(shù)研究管理論文 1前言 為使每次重磨后的刀齒刃形保持不變,并且具有適當(dāng)?shù)暮蠼?常將成形銑刀、滾刀等成形刀具的后刀面在鏟齒車(chē)床上用鏟削(鏟磨)的方法進(jìn)行加工,此類(lèi)刀具通稱(chēng)為鏟齒刀具或鏟齒成形刀具。由于鏟齒刀具的結(jié)構(gòu)所限,鏟磨時(shí)不能采用大外徑的鏟磨砂輪,并需將齒背按比例做成二次鏟削形式,否則將會(huì)發(fā)生鏟磨干涉和齒背凸臺(tái)現(xiàn)象。因此在鏟齒刀具設(shè)計(jì)時(shí),需要對(duì)所選取的刀具基本參數(shù)進(jìn)行鏟磨干涉校驗(yàn)。如果校驗(yàn)表明會(huì)發(fā)生鏟磨干涉,就必須修改所選定的刀具結(jié)構(gòu)參數(shù),即刀具外徑De、刀具端面齒數(shù)Zk、刀具容屑槽角;刀具加工工藝參數(shù),即鏟削量K、齒背鏟磨長(zhǎng)度Sz,或者鏟磨砂輪外徑Ds,再作校驗(yàn),直至不發(fā)生干涉為

2、止。在參數(shù)修改過(guò)程中,基本憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn),鏟磨砂輪的外徑采用定值（60mm）,齒背鏟磨長(zhǎng)度也以比例形式(齒背鏟磨部分的齒頂長(zhǎng)度Sz與整個(gè)齒背的齒頂全長(zhǎng)Sc之比p)固定取為12或23,效率低、主動(dòng)性差、缺乏柔性,更沒(méi)有考慮各參數(shù)間的合理配置,不符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則。本文在典型算例的基礎(chǔ)上,以解析方式通過(guò)敏感性分析給出了基于無(wú)鏟磨干涉時(shí)鏟齒刀具基本參數(shù)確定的原則及合理次序。 2鏟磨干涉校驗(yàn)的基本原理 鏟磨干涉校驗(yàn)一般都是以刀具的端面投影圖為基礎(chǔ)進(jìn)行的。如圖1所示,當(dāng)表示下一個(gè)刀齒前刀面上鏟磨齒形最低點(diǎn)的b位于直徑為Ds的鏟磨砂輪外徑圓上或圓內(nèi)時(shí),則表示會(huì)發(fā)生鏟磨干涉,需要進(jìn)行參數(shù)修改。由文獻(xiàn)4中可以得出

3、發(fā)生鏟磨干涉時(shí)鏟磨砂輪的最小外徑（Dsg）min，即b點(diǎn)恰好位于Ds圓上時(shí)Ds所具有的臨界值。（Dsg）min可用(1)式計(jì)算: （1） 式中:xb、yb和xa、yab點(diǎn)和a點(diǎn)(齒底鏟背曲線(xiàn)上的鏟磨終止點(diǎn))的直角坐標(biāo); aa點(diǎn)法線(xiàn)與x軸的夾角。 當(dāng)實(shí)際采用(或設(shè)計(jì)時(shí)擬采用)的鏟磨砂輪外徑Ds（Dsg）min時(shí),需要重新選取更小的Ds或進(jìn)行參數(shù)修改使（Dsg）min增大。由于結(jié)構(gòu)上的限制,Ds不能任意小,通常具有一個(gè)下限（Ds）min,一般定為60mm。因此,無(wú)干涉的鏟磨砂輪外徑Ds應(yīng)（Ds）min,且（Dsg）min,并應(yīng)盡量接近（Dsg）min以提高鏟磨效率和鏟磨質(zhì)量。若（Dsg）min（D

4、s）min,則只能采用參數(shù)修改的方法來(lái)避免干涉。 3典型算例的分析與研究 3.1典型算例的參數(shù) 刀具外徑端面齒數(shù)齒形高度容屑槽角槽底圓弧半徑齒背形式后角一次鏟削量二次鏟削量鏟磨長(zhǎng)度比例發(fā)生鏟磨干涉時(shí)的最小砂輪外徑DeZkhrKK1p（Dsg）min90101025175119869058348 3.2敏感性分析 根據(jù)表1的基本參數(shù),采用單因素法,對(duì)各參數(shù)改變后對(duì)（Dsg）min變化的影響程度進(jìn)行敏感性分析。分析采用變化幅值比和變化比值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。變化幅值比為變化幅值與表1中所列的基本幅值之比,變化比值則為相關(guān)的變化幅值比之比。 圖2給出了基本參數(shù)改變后（Dsg）min的變化情況。 由圖2中可

5、以看出:當(dāng)De增加(變化幅值比為2222）時(shí),（Dsg）min逐步增大(變化幅值比為8481,變化比值為382)；當(dāng)Zk增加(變化幅值比為40)時(shí),（Dsg）min逐步減小(變化幅值比為25664，變化比值為642)；當(dāng)增加(變化幅值比為68)時(shí),（Dsg）min逐步增大(變化幅值比為7337,變化比值為108)；當(dāng)K增加(變化幅值比為8333)時(shí),（Dsg）min逐步減小(變化幅值比為27946，變化比值為335);當(dāng)p增加(變化幅值比為120)時(shí),（Dsg）min逐步減小(變化幅值比為71956，變化比值為600)。 按變化幅值比,p最大,其次分別為K和Zk,再后為De和。變化幅值比反映了

6、在基本參數(shù)附近取值時(shí)的絕對(duì)變化狀態(tài),說(shuō)明了參數(shù)對(duì)（Dsg）min的絕對(duì)影響。按變化比值,Zk最大,p次之,再其次分別為De和K,最小。變化比值說(shuō)明了參數(shù)對(duì)（Dsg）min的客觀(guān)影響程度。 （a）De改變后（Dsg）min的變化情況 （b）Zk改變后（Dsg）min的變化情況（c）改變后（Dsg）min的變化情況 （d）K改變后（Dsg）min的變化情況（e）p改變后（Dsg）min的變化情況 綜之,（Dsg）min對(duì)Zk和p的敏感性大,De和K次之,最小,這與實(shí)際情況相符。 3.3基本參數(shù)改變后對(duì)后角的影響 當(dāng)De、Zk和K變化時(shí),會(huì)對(duì)刀具后角產(chǎn)生影響。由圖3中可知,當(dāng)De增加時(shí),逐步減小(變

7、化幅值比為2988，變化比值為134);當(dāng)Zk增加時(shí),逐步增大(變化幅值比為38.90%,變化比值為0.97);當(dāng)K增加時(shí),逐步增大(變化幅值比為80.22%,變化比值為0.96),三者與之間的變化關(guān)系基本呈線(xiàn)性,且增減趨勢(shì)均與對(duì)（Dsg）min增減趨勢(shì)相反。K的影響較大,Zk和De次之。 （a）De改變后對(duì)后角的影響（b）Zk改變后對(duì)后角的影響 （c）K改變后對(duì)后角的影響 4基本參數(shù)確定的原則及次序 (1)De在無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)才可以適當(dāng)改變,但變化幅度不能大,否則切削扭矩大,浪費(fèi)刀具材料。De小幅變化時(shí),對(duì)（Dsg）min和的影響不是很大,可作為輔助修改參數(shù)。 (2)Zk的變化將會(huì)顯著改變刀具

8、結(jié)構(gòu),是最為重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。在保證刀齒強(qiáng)度和重磨次數(shù)的條件下,應(yīng)盡量取大值。在其它參數(shù)修改無(wú)效和難以修改時(shí),減小Zk可以明顯達(dá)到無(wú)干涉的目的。由此所引起的的減小可通過(guò)其它參數(shù)的反向修改而補(bǔ)償。 (3)的變化對(duì)（Dsg）min的影響不大,可作為對(duì)有較高要求時(shí)的輔助修改參數(shù)。 (4)K對(duì)（Dsg）min的影響程度沒(méi)有對(duì)的影響程度大,只適合在對(duì)變化要求不高的情況下采用。 (5)p只在采用型齒背時(shí)才具可變性。此時(shí),通過(guò)p的變化可以有效地控制（Dsg）min,并且與無(wú)關(guān)。同時(shí),p還可以任意連續(xù)變化,實(shí)現(xiàn)微量調(diào)整。 (6)參數(shù)修改時(shí)需根據(jù)（Ds）min與（Dsg）min之間差值的大小有選擇地進(jìn)行。若差值不大,則可按p、De（允許改變時(shí)）、K、Zk的次序進(jìn)行修改。若差值較大,則說(shuō)明參數(shù)設(shè)計(jì)(