汽车同步器齿套加工刀具设计及切削参数的优化

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第4期(总第149期)机械工程与自动化NO．42008年8月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONAug．文章编号：1672-6413(2008)04—0053—03汽车同步器齿套加工刀具设计及切削参数的优化陆卫娟，闰波(山西机电职业技术学院，山西长治046011)摘要；分析了汽车同步器齿套滑块槽的加工现状，提出了采用飞刀摆线加工同步器齿套滑块槽的新方法，设计了专用切削刀具。为了保证刀具寿命、提高切削效率，采用单因素法进行切削参数的优化实验

2、，并根据实验结果选出了最佳的切削参数。关键词：摆线加工；切削刀具；参数优化中图分类号：U463．212．41：TG71文献标识码：A0引言位于轴上且固联在刚体上，P点到发生圆中心的距离为实现变速平稳换档，现代轿车的换档机构中大为e，则尸点的运动轨迹可表示为[2]：都采用了汽车同步器。汽车同步器按结构分为常压式、f一(R—r)cosaq-ecosO⋯⋯⋯⋯⋯．f1、惯性式和惯性增力式3种类型。惯性同步器是应用最1v一(R--r)sina+esinO。“广泛的一种同步器，其结构型式有滑块式、锁环式、锁其中，一(1--R／r)a，d≥0。。销式和多锥式等

3、口]。滑块式惯性同步器是轿车上广泛采用的一种同步器，它是依靠滑块在齿毂中的滑块槽里来回滑动来传递动力。按照这种运动及定位方式，滑块槽的表面精度应该较高，但在实际生产中其生产精度并不高。造成滑块槽的表面精度不高的原因主要是加工方法，目前，国内汽车同步器齿套滑块槽的加工采用的是成形法，即使用高速钢成形铣刀进行加工。根据所加工的滑块槽的槽形及尺寸的不同，需要配备相应的成形铣刀，由于成形加工中表面质量对刀具依赖较大，其加工质量不尽如人意，这是造成国内滑块式惯性同步器精度低、寿命短的原因之一。为提高滑块槽的加工精度和加工效率，天津大学机械学院研制了一台用于加

4、工汽车同步器齿套滑块槽及倒锥的专用数控加工机床，本文主要论述飞刀摆线加工同步器齿套图1摆线的生成滑块槽的原理以及所用刀具的设计和切削参数的优由(1)式可知，通过调整摆线的基圆半径R、发生圆化。半径r及刚体上尸点到发生圆圆心的距离e，即可以获1飞刀摆线加工原理得不同的摆线轨迹。运动方面可以用两个旋转运动来实摆线有内摆线和外摆线之分，飞刀摆线加工同步器现连续的摆线轨迹，基圆为待加工的同步器齿套，发生齿套滑块槽时，所用摆线的生成见图1。设摆线基圆半圆为刀具轴，刀尖点在尸点，基圆和发生圆按一定的转径为R，发生圆半径为r。发生圆由水平位置I开始沿基速比同时转

5、动时，刀尖点相对于内齿套走出摆线轨迹，圆做纯滚动，N点为纯滚动点。当发生圆滚动到位置II且该轨迹能够非常逼近滑块槽圆弧，实现类似车床的高(位置I与位置II的夹角为a)时，发生圆的自转角为0。效加工。实际加工中因为在齿套上有3个滑块槽，相互若将发生圆视为盘状刚体上的一个圆，轨迹生成点尸间隔120。，刀尖所走的摆线轨迹见图2，在A点摆线与收稿日期：2007—12—27；修回日期：2008—02—28作者简介：陆卫娟(1972一)．女，江苏张家港人，讲师．工学硕士。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com·54

6、·机械工程与自动化2008年第4期滑块槽圆弧的逼近误差要满足加工要求。2．3刀杆直径的确定由于同步器种类繁多，齿套内径变化范围较大，所以加工滑块槽刀具的刀杆直径变化范围也较大，应有一系列刀杆以适应不同的同步器内径变化的需要。在下面的实验中选用刀杆直径为~O32mm，加工的同步器齿套内径为~8Omm。2．4刀片和刀杆的组合由于加工滑块槽属内孔加工，类似于镗刀，可以将刀片固定在自制刀杆上。，3切削参数的优化实验由于影响刀具及切削参数的因素较多，加之被加工零件和切削条件的不同，切削参数的选择除了要靠技术人员查找手册、用经验公式计算之外，更直接的图2飞刀摆

7、线加工中刀尖的摆线轨迹方法就是通过大量的实验来确定。事实上，实验研究2刀具设计是一种比理论研究更能够反映实际加工情况的研究手汽车同步器齿套滑块槽的截面轨迹为一梯形折线段引。轨迹(见图3)，可以采用成形刀具加工，也可以采用本3．1需要优化的切削参数文所述的可转位刀片沿滑块槽的截面轨迹进行加工，受被切削的滑块槽形状限制，刀具的楔角确定为这种轨迹法加工适用于不同尺寸形状的滑块槽以及不55。；由于刀具要沿轴线方向进给，故刀具的主偏角及同规格尺寸的齿套。由于滑块槽的加工属非标准加工，副偏角也已确定；由于所选刀片为可转位刀片，所以现有的一般刀具不能满足加工要求

8、，需要设计专用的刀具的前后角也已确定；尽管要加工的滑块槽为一梯刀具。形折线，但其深度只有lmm，切削余量也为定值。这样，需