拉削鍵槽時(shí)側(cè)面粗糙度的影響因素分析

□ 郭 峰 □ 程曉芳

陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 西安 710300

1 鍵槽與鍵槽拉刀

目前，鍵槽的加工有拉削和插削兩種方法。拉削與插削相比，效率高，所以在大批量加工鍵槽時(shí)，常常使用拉削方法。鍵槽拉刀按照拉削方式的不同，分為分層式、同廓式和綜合式。分層式鍵槽拉刀因?yàn)橹圃旌唵巍⒌毒叱杀镜汀⒗髻|(zhì)量較高等原因，在生產(chǎn)實(shí)際中經(jīng)常使用。

孔內(nèi)鍵槽用來與普通平鍵聯(lián)結(jié)配合，其作用為傳遞扭矩或限定位置。在安裝和使用鍵槽聯(lián)結(jié)時(shí)，對內(nèi)鍵槽側(cè)面的表面質(zhì)量要求較高。

鍵槽拉刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)合理與否，直接影響到被加工鍵槽的表面質(zhì)量，影響鍵槽表面質(zhì)量的主要因素有齒升量、側(cè)隙角、側(cè)隙修光刃長度等。以下分別分析這三者對被加工鍵槽表面質(zhì)量的影響規(guī)律。

2 齒升量和側(cè)隙角對理論粗糙度的影響規(guī)律

齒升量是拉刀每齒所完成的切削任務(wù)在齒高方向上的尺寸，也可以認(rèn)為是拉刀上后一齒比前一齒在齒高方向上的增高量。本文研究的齒升量是指切削齒的齒升量，齒升量是拉刀的重要設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，它對加工質(zhì)量、拉刀長度、刀具制造成本等影響很大。齒升量太大，加工質(zhì)量不高；太小，拉刀長度太長，增加刀具成本。實(shí)際生產(chǎn)中，齒升量一般為0.06～0.08mm。

側(cè)隙角為拉刀刀齒副切削刃與主切削刃夾角的余角，也是拉刀側(cè)刃與鍵槽側(cè)面的夾角。側(cè)隙角太小，刀齒側(cè)面與鍵槽側(cè)面摩擦變大；側(cè)隙角太大，刀齒根部強(qiáng)度降低。

如圖1所示，齒1為前一齒，齒2為后一齒，兩齒切削過后留下橫截面為直角三角形的殘留面積。殘留面積在鍵槽側(cè)面的高度為拉削的理論表面粗糙度值。

由殘留面積橫截面的直角三角形幾何關(guān)系得出理論表面粗糙度：

式中：af為齒升量；β為側(cè)隙角。

▲圖1 齒升量和側(cè)隙角對殘留面積的影響

▲圖2 側(cè)隙修光刃長度小于齒升量時(shí)的殘留面積

▲圖3 側(cè)隙修光刃長度大于或等于齒升量時(shí)的殘留面積

由此可見，在不增加側(cè)隙修光刃的前提下，齒升量增大，理論粗糙度也增大；反之，齒升量減小，理論粗糙度減小。側(cè)隙角增大，理論粗糙度也增大；反之，側(cè)隙角減小，理論粗糙度減小。齒升量對理論表面粗糙度的影響是正比的，側(cè)隙角與理論表面粗糙度的關(guān)系是正切函數(shù)關(guān)系。

3 側(cè)隙修光刃長度對理論粗糙度的影響規(guī)律

側(cè)隙修光刃是拉刀副切削刃上側(cè)隙角為零的一小段，其長度的大小對鍵槽側(cè)面粗糙度影響很大。側(cè)隙修光刃太長，拉刀側(cè)刃與鍵槽側(cè)面摩擦加劇；側(cè)隙修光刃太短，則起不到修光刃的作用。

根據(jù)側(cè)隙修光刃長度b與齒升量af的關(guān)系，可分兩種情況分析，即 b＜af和 b≥af。

（1） b＜af，如圖 2 所示，當(dāng)側(cè)隙修光刃長度小于齒升量時(shí)，前齒和后齒切過會留下一個(gè)較小的殘留面積。根據(jù)殘留面積直角三角形中的幾何關(guān)系，得出理論表面粗糙度為：

由式（2）可以看出，當(dāng) b＜af時(shí)，側(cè)隙修光刃長度越大，鍵槽側(cè)面理論粗糙度值越低；反之，理論粗糙度的值越高。

（2）b≥af，如圖3所示，當(dāng)側(cè)隙修光刃長度大于或等于齒升量時(shí)，不會留下殘留面積。

4 結(jié)論

拉削鍵槽時(shí)，影響鍵槽側(cè)面粗糙度的刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)有：齒升量、側(cè)隙角、側(cè)隙修光刃長度。齒升量和側(cè)隙角通過函數(shù)關(guān)系Ra=aftanβ來影響鍵槽側(cè)面理論粗糙度。當(dāng)側(cè)隙修光刃長度小于齒升量時(shí)，其通過函數(shù)關(guān)系Ra=（af-b）tanβ來影響鍵槽側(cè)面理論粗糙度值。當(dāng)側(cè)隙修光刃長度大于或等于齒升量時(shí)，理論上表面粗糙度值可達(dá)到最佳值。

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