逆用切削原理改进不对称接合齿机加工工艺

■江苏太平洋精锻科技股份有限公司 （泰州 225500） 徐树存

的Ⅰ处放大图所示。

5. 结语

连杆模具制造装配后如图10所示，下模如图11所示。经过生产实践证明，模具结构合理，能保证产品质量，生产效率高。已经投入批量生产中。

图10　连杆模具

图11　连杆模具下模

参考文献：

收稿日期：（20141008） （20140924）

[3] 张正修. 厚板冲压技术. 模具技术[J]. 1997（4）：62-75.

[2] 万俊，张正威，郭银芳. 薄臂卡圈精冲级进模设计 [J]. 模具工业，2014（3）：31-33.

[1] 周开华，幺延先，齐翔宪. 简明精冲手册 [M]. 北京：国防工业出版社，1993.

逆用切削原理改进不对称接合齿机加工工艺

■江苏太平洋精锻科技股份有限公司 （泰州 225500） 徐树存

摘要：在非对称接合齿的机加工中，经常发生齿尖刮伤而导致废品产生的问题。通过对称接合齿和不对称接合齿的锁止角对比分析，采用逆向思维，把工件（接合齿的齿尖）比拟成“多齿切削刀具”，把缠绕在刀具上的切屑比拟成被切削的“工件”，利用不对称接合齿本身自有的锁止角，通过改变旋向来改变“刀刃”（齿尖）的前、后角，从而达到保护齿尖、减少齿尖刮伤率的目的。

1. 问题的提出

在汽车变速器接合齿的机加工中，齿尖（齿的两锁止面相交的棱边）刮伤而导致废品产生一直是一个令人困扰的问题，尤其是非对称接合齿更是如此。由于齿尖到加工面很近，在0～0.2mm内，切屑刮伤齿尖不可避免（见图1、图2）。

通常解决办法有两个：①减少齿长，增大齿尖至机加工面的距离，减少切屑与齿尖的接触机会。但是为了保证接合齿挂挡的可靠性，设计部门对齿长有严格的要求，不会轻易减少。②断屑措施，减少切屑缠绕刀具的时间，从而减少切屑与齿尖的摩擦机会。但接合齿材料是低碳合金钢，在渗碳淬火前机加工，硬度较低，切屑不易折断。因此要解决齿尖刮伤问题，要另辟蹊径才行。

图1　接合齿机加工示意图

图2　接合齿齿部立体示意图

2. 解决措施

我公司承接某汽车公司的一、二挡接合齿的锻造和机加工任务订单。批量生产几个月来，二挡接合齿因齿尖机加工切屑刮伤而产生的废品率平均为2.88%，而同期一挡接合齿因齿

尖机加工刮伤而产生的废品率仅为0.19%，两者相差达10倍之多。鉴于此，有必要对一挡与二挡接合齿在形状结构、齿长等诸方面进行对比分析，找出二挡接合齿发生齿尖刮伤的主要原因，然后采取相应的措施。

通过对比，我们发现一、二挡在成品结构形状、锻坯余量、齿尖高度、硬度（组织）、切削刀具、切削用量及走刀路线等方面基本一致，只是齿尖锁止角有所不同（见图3）。一挡接合齿齿尖处锁止面形状是对称的，是对称接合齿；二挡接合齿齿尖处锁止面形状是不对称的，属于不对称接合齿，齿尖是向按顺时针方向偏的（从齿端看）。

在接合齿机加工时，齿尖刮伤是由缠绕在刀具上的切屑刮伤的，齿尖高速顺时针旋转（从齿端看），而切屑相对静止。这种状况可以比拟成：分布在圆周上的40个齿尖高速旋转，相当于圆周端面铣刀40个主切削刃正在铣削，两锁止面相当于前刀面和后刀面，而切屑相当于被铣削的工件。通过比拟铣削分析，齿尖按顺时针旋转，一挡接合齿齿尖的切削前角、后角均是45°；二挡接合齿齿尖的切削前角是50°、比一挡大5°，后角是32.5°，比一挡小12.5°。根据切削原理，前角越大，刀刃越锋利，越不利于保护刀刃；后角越小，工件与刀具的后刀面摩擦力越大。所以二挡接合齿齿尖与切屑的摩擦力比一挡大得多。这可能是造成二挡接合齿齿尖刮伤的重要原因。具体对比分析如图4所示（从齿端看为顺时针旋向）。

根据上述切削理论分析，如果改变接合齿的齿尖旋转方向为逆时针（从齿端看），按照比拟的切削状态，一挡接合齿齿尖的前、后角均是45°（因为齿尖是对称的），二挡接合齿齿尖的前角减小为32.5°，后角增大为50°。根据切削原理，前角越小，越利于保护刀刃；后角越大，工件与刀具的后刀面摩擦力越小，所以能大大减少二挡接合齿齿尖与切屑的摩擦力。从理论上讲，二挡接合齿齿尖与切屑的摩擦力比一挡还要小。具体分析如图5所示（从齿端看为逆时针旋向）。

从实践上看，齿尖逆时针旋转，需要安装右向越程槽刀杆。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脱落。

自从更换了新刀具，改变了二挡接合齿的旋向，经过两个月的验证，二挡接合齿的齿尖刮伤率大幅减少到0.139%，基本与一挡齿尖刮伤率相近，恢复到正常状态。

图3　一、二挡接合齿锁止角对比示意图

图4　一、二挡接合齿比拟切削对比示意图

图5　改进后的二挡接合齿比拟切削示意图

3. 结语

通常刀具切削工件需要调整刀具的前角、后角等参数，减少切屑与刀具的磨损，降低刀刃、刀尖的损伤率，从而延长刀具的使用寿命。在本案例中，采用逆向思维，把工件（接合齿的齿尖部分）比拟成“刀具”，把缠绕在刀具上的切屑比拟成被切削的“工件”，利用不对称接合齿本身自有的锁止角，通过改变旋向来改变“刀刃”（齿尖）的前、后角，从而达到保护齿尖，减少齿尖刮伤率的目的。由此有效地解决了不对称接合齿齿尖刮伤的问题。

[1] 李华. 机械制造技术[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2005：30-41.

专家点评

作者采用逆向思维方式有效地解决了不对称接合齿齿尖刮伤的问题。细节决定成败，隐患无处不在。作者以较强的观察和分析能力，于细微之处发现奥妙，这种工作精神和思维方式很值得学习。