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一種提高飛刀加工蝸輪效率的方法

閱讀:394          發布時間:2011-4-6
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針對數量少而品種繁多的蝸輪齒加工,我廠主要的加工手段是采用飛刀銑削。但多年來習慣用一把飛刀加工蝸輪的方法隨著對經濟效益的追求而受到了挑戰。為此設計了多刀加工刀桿,即在加工過程中同時有2~3把飛刀參與銑削,并有效地回避因同時切削而增加抗力,影響剛性等因素,以提高加工過程中的穩定性和可靠性。

一、飛刀工作原理

飛刀滾切蝸輪時,飛刀每旋轉一轉時,蝸輪轉過的齒數等于蝸桿頭數,使其完成其分齒運動。為了能切出蝸輪的正確齒形,飛刀在滾切過程中還應作切向運動,而蝸輪則相應作附加運動。當飛刀切向移動Δl距離時,蝸輪應轉動一個角度δ=Δl/rf2(rf2為蝸輪的分圓半徑)完成其展成運動。實際生產中應用zui廣泛的是用單刀加工蝸輪,此時被切蝸輪經一次走刀,滾切出*圈齒槽后,停下機床,將刀桿座沿其軸線向左或向右移動一個齒距,再滾切其它蝸輪齒槽。此時刀桿做得比單頭的稍長些,其長度以保證刀桿座向左或向右移動時不會與蝸輪相碰即可。

二、新飛刀桿設計原理

在傳統的飛刀桿的基礎上增加飛刀數量。因刀桿上安裝飛刀的孔距精度僅為±0.01mm,達不到理想要求,故放棄了多刀精加工方案。粗加工飛刀的齒厚為(πm/2)-ΔS。ΔS為精加工余量。確定飛刀安裝位置時,距離大,則刀桿相應會做得長,剛性就差,切削效率也低;距離太小,因安裝飛刀孔徑的限制,工藝性差。飛刀不允許同時參與切 削(即多把刀位于同一截面上,同一方向上),以避免切削抗力的疊加而影響刀桿與機床的彈性變形,從而影響蝸輪的加工質量,兼顧刀桿制造便利,飛刀安裝相對角度盡可能規范。

三、加工實例

1.加工蝸輪

模數ms=9, 蝸桿頭數Z1=4, 蝸輪齒數Z2=32, 壓力角α=20°,蝸旋角λf=26°34′, 中心距A=180mm,蝸桿特性系數ξ=9。

2.飛刀桿結構

經反復計算及權衡各方利弊設計了如圖1所示飛刀桿。B、C兩把飛刀位于一個螺旋線上且相距180°,A、B兩把刀相距兩個齒距,但飛刀A提前45°滾切。
 


圖 1 多刀加工刀桿結構

刀具安裝軸向距離:

式中 α——刀具之間夾角
L1——在一個頭上分布的刀具軸向距離
L2——相距數齒的刀具軸向距離
n——相距齒數
經計算得:
L1=56.449mm   L2=42.412mm
ΔS=3mm     rf1=36mm

3.加工方法

1)A、B兩把飛刀滾切蝸輪與蝸桿相應兩個頭相嚙合的共(Z2/Z1)×2即16個齒槽。
2)B、C兩把刀滾切一個頭上的Z2/Z1即8個齒槽。
3)飛刀B對中蝸輪進刀,當粗加工切至飛刀桿與蝸輪的標準中心距180mm時,此時齒厚應有3mm的精加工余量。飛刀切向走刀進行展成運動,再通過分度粗切完所有齒槽后換精加工飛刀精滾切完蝸輪齒槽。

4.加工效果

雙飛刀B、C位于一個頭上相距兩個齒距,方向相差180°,切齒時兩把飛刀可以同切一個齒槽,由于刀具切削位置不同,切削齒槽的部位各異。同時飛刀A也在參與粗切齒槽。由于多刀參與切削,單刀負荷相應減少,故切削抗力也小,此時切削速度與走刀速度得到了相應的提高。

四、結論
1.采用新飛刀桿加工蝸輪的生產效率能提高50%以上。
2.由于多刀對一個齒槽進行加工,單刀切削負荷及抗力減少,切削速度可相應加大。
3.因飛刀位于不同的截面上,切齒時避開了同時切削現象,保證了系統剛性。
4.因安裝飛刀孔分布在不同方向上,給孔的加工和測量帶來了困難,受設備加工能力的限制,孔距精度達不到理想要求限制了精切齒的可能性,故目前多刀滾切于粗加工。

 

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