應用高生產率技術

　　修光刃和插車工藝能被用于一系列不同的大批量生產應用領域。在齒輪車削中，插車和修光刃的結合通常是最佳的解決方案。包括尺寸精度和表面粗糙度在內的典型同步嚙合齒輪見圖6所示。

　　第一個關鍵的地方是加工同步嚙合齒輪的錐面(圖7)。對于加工這個表面，有三個選擇：(1)傳統車削；(2)插車；(3)修光刃技術。

　　傳統車削是一種試切法，而且作為與插車和修光刃技術相比較的基準。在傳統車削中，使用的切削速度和進給量分別為150～200m/min和0.1mm/r。插車使用的參數見圖8。

　　插車錐面時采用非標刀桿；刀片型號TNGN110304E；材質等級Secomax CBN100；Vc=300m/min,f=0.04mm/r,ap=0.15mm；無冷卻液。

　　如前所述，成功的插車依靠提高切削速度和降低進給量。使用的刀片是一種具有負角槽型的整體式Secomax CBN100三角形刀片，每個刀片提供六個切削刃。在插車加工中，刀具位置精度是至關重要的，因為它將被復制到工件上。在加工錐面時，需要使用特別定制的刀桿來提供6.5?的錐度，錐度的最終調整需要在機床上完成。

　　插車的主要好處在于縮短了加工節拍。插車的進給量為0.04mm/r、切削深度在4轉加上極小的空進給共計接觸時間0.04秒內完成，而傳統車削需要4.96秒，差距超過100倍。

　　除了加工節拍提高之外，插車還有其它好處。圖9表示刀尖圓弧半徑對表面粗糙度的總體影響。如期望的那樣，刀尖圓弧半徑越大，表面粗糙度越好。令人感興趣的是，與傳統加工相比，插車通常產生好得多的表面粗糙度。

　　已加工表面殘余應力的分析也已經顯示插車具有確實的好處，取決于許多因素，諸如切削刃狀態、加工參數等。已加工零件的整個表面處于壓應力狀態是可行的。對于承受動載荷的零件，這當然是令人感興趣的。圖10表示了傳統硬車削、插車和粗磨表面之間應力的主要區別。這方面已經進行了深入的研究，超出本文的范圍。插車的表面還去除了與螺旋表面相關的影響表面粗糙度的問題，傳統車削生成螺旋的刀具軌跡

　　在錐面上使用修光刃技術是當與傳統車削相比需要縮短加工節拍時的一種選擇，但是這將要求把刀片調整到與錐度一致，以確保修光刃效果的有效性。

　　齒輪的內孔加工使用傳統刀片和修光刃刀片都可以。正是內孔長度的原因，使得插車不能成為一個可行的方案。使用修光刃刀片的主要好處是提高余量的切除率而不影響零件的表面粗糙度。如圖11所示，在較低的進給量下使用修光刃刀片很少或沒有優勢，依靠修光刃的設計，進給量能比傳統車削高三倍，它有兩種潛在的優勢。首先縮短加工節拍，其次，更少的接觸時間提供潛在的更長的刀具壽命。

　　使用修光刃原理的一個變通是使用刀尖圓弧半徑更大的刀片，如圓刀片(圖12)。而這種變通對于通孔或通行無阻的外圓車削是可接受的，加工時碰到臺階是不行的，限制了它的應用。

　　使用修光刃或者圓刀片都具有更大的接觸面積，確實提高切削時的壓力，但由于硬車削的切削力較低，這通常不會出現達不到尺寸精度的問題。

　　通常，最后加工的是前端面和(或)后端面。所有三種選項都是可行的，而且當然因為面積小，加工節拍在所有情況下都較低(圖13)，可是仍然存在通過應用插車技術來最小化切削時間的機會。

　　在工業應用中，把現有技術和生產需求結合在一起是重要的，下例(圖14)展示了一個傳動件制造商的優先選擇是：整體式CBN100進行插車被用于錐面和前端面，內孔的加工使用CBN100修光刃刀片，而后端面的加工使用傳統幾何角度的CBN100修光刃刀片。

　　結論

　　通過把汽車同步嚙合齒輪作為案例，作者已經展示了如何在一次裝夾完成傳統硬車削的多個加工工序，提供更高的位置精度以及縮短加工節拍。這種工藝與更傳統的磨削技術相比，磨削沒有柔性、需要幾臺磨床才能完成零件加工，保持位置精度要難得多。結果，趨勢是朝著通過PCBN硬車削來精加工零件的方向發展。

　　隨著業界非常強調通過縮短加工節拍來提高生產率，本文討論的兩種新的加工技術作出了重要的貢獻。雖然兩種技術都有一些限制，但已經證明當零件幾何角度允許使用插車和(或)修光刃技術時，加工節拍明顯改善并因此提高生產率。