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一种新型圆形槽加工刀具
Mar 24, 2020  来源:陕西法士特齿轮有限责任公司  作者:张永超,柯昌全

     摘要:同步器是汽车变速箱的一个重要零部件,在汽车换挡过程同步器能降低对齿轮冲击和噪音,提高驾驶员的舒适性。随着同步器产能的不断增大,使得同步器主要零件如齿圈、齿套、齿毂的加工方法,加工效率以及对于控制成本和质量方面就显得非常重要。文章以公司单锥面的同步器所用同步器齿圈的锥面上圆行槽工艺为例,通过研究和改进齿圈锥面圆形槽加工刀具及加工方法,来提高加工效率与加工精度,同时节约成本和解决毛刺问题,为同步器的生产提供重要保障,也为类似工件的加工提供参考依据。 

     关键词:同步器齿圈;锥面圆行槽;刀具 

  
     1、概述 
  
     我公司单锥面的同步器所用同步器齿圈的锥面上有六个宽度为 2 的圆行槽,如图 1 所示。根据产品图要求,需要以垂直于齿圈锥面加工六个宽度为 2 的圆形槽。本文从研究和
改进齿圈锥面圆形槽加工刀具及加工方法上,来解决齿圈锥面圆行槽加工节拍长、刀具寿命低及产生很难去除的毛刺等问题。 
  
 
 
图 1   产品图要求
  
     2、原工艺方案
    
     由于齿圈此处的六个圆形槽,精度要求不高。在该产品小批量试制阶段,为了经济、方便,圆形槽采用的工艺加工方案为:在加工中心上将零件倾斜一定角度,再使用φ2 的立铣刀通过机床编程走轨迹加工,如图 2 所示。
  
 
   
图 2   φ2 铣刀加工圆形槽 

  
     使用φ2 的立铣刀通过机床编程走轨迹加工圆形槽尺寸的方法虽然简捷、方便,但是使用该方法加工时刀具的寿命极低,加工 10 件左右,刀具就会断裂报废;另外由于需要机床编程走轨迹加工,加工效率特别低,单件加工工时 6 分钟。该产品批量生产后,该工艺方案以无法满足低成本、高效率等要求,无法使用该工艺方案进行批量生产。 
  
     3 、新型圆形槽刀具的设计与应用 
  
     鉴于使用φ2 的立铣刀加工圆形槽无法满足零件批量生产后的低成本、高效率等要求,为了提高刀具寿命以及加工节拍,设计了新型圆形槽刀具。新型圆形槽刀具采用机夹可转位的结构,整个刀具分为三部分:刀体、刀片、压紧螺钉,如图 3 所示。新型圆形槽刀具刀体连接部分直径φ32,可直接装到加工中心侧固刀柄上,刀片为宽度为 2mm 槽刀片,使用螺钉压紧固定刀片,更换刀片简单省时。由于刀具设计的最大回转半径为φ44,而刀片宽度为 2mm,所以产品图要求的φ44 和φ40 直径由刀具本身尺寸保证,圆形槽宽度由槽刀宽度保证。因此新型圆形槽刀具可以稳定保证产品图要求的尺寸。
  
 
 
图 3   新型圆形槽刀具结构 
1 刀体  2 刀片(3 个)  3 压紧螺钉(3 个) 
  
     新型圆形槽的切削方式由原来的铣刀走轨迹法改为成型刀具法,如图 4 所示。这种切削方式大大降低了零件的加工工时,由原来的单件 10 分钟,提高到现在的 1.5 分钟。另外由于新刀具采用机夹刀片式的结构,相对于铣刀寿命有了极大的提高,刀具寿命由原来 10 件左右,提高到 350 件左右。目前我公司带有此圆形槽的齿圈类零件,圆形槽尺寸均相同,均可采用新刀具进行加工,通用性强。 
 
  
  
图 4   新刀具加工模拟图 
  
     4、总结 
    
    本文通过对同步器齿圈锥面圆形槽加工方法的研究,创新设计新型圆形槽刀具。两种工艺方案对比如表 1 所示。 
  
表 1   两种刀具对比 
 
  
  
    从表 1 可以看出,新型圆形槽刀具工艺方案相比原铣刀工艺方案从节拍、寿命和单件加工成本有了大幅度的改善,并且能适用于此类零件批量生产。
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