Vol.19 No.4 吴菊英等：高速滚齿的动态分析 ·395· 2滚削力与振动 滚齿过程是断续切削过程，滚削力是周期性的交变力.滚切过程中滚削力是随时间变 化的.每一瞬时力值均在变化，由此引起滚切过程的不均匀性.滚切过程的不均匀性常以不均 匀系数衡量，即平均切削力与最大切削力的比值.造成这一不均匀性的重要因素是影响因数 (重合因数)k,即切削弧长与两排刀齿间弧长的比值)，即 k=L·2φ π·D中 式中，L为滚刀刀齿和被加工工件接触的弧长，；Z为模数；D为滚刀外径.根据所加工齿轮的 参数计算.以本次试验的齿轮参数代人，求得k=0.89 重合因数k可以大于、小于或等于1.k与滚削力波形的关系可由表1看出， 表1重合因数与滚削力波形关系 滚削力 k<I k=2 k>3 滚削力波形 wmwmM 滚削力特点 有一段空刀时间后切切削力下降至攀后立无空刀时间，切削力 不下降到零即又上 削力再由零上升 即上升，无空刀时间 升.滚削波动减少 从一排刀齿切削分析，若各刀齿切削达到最大，即滚削力值的时间间隔愈大，力变化愈趋 于平缓，增加了切削平稳性， 增加滚刀刀齿有利于切削过程的平稳，但受刀具结构设计与制造的限制，不可能增加过 多，因而滚削力周期交变的特性不可能根本改变 滚齿机切削过程的振动由滚削力引起.由振动信号功率谱分析可见，谱图中的主频值与 刀齿频率的计算值相吻合（见表2）.由此可见，刀齿频率是产生振动的频率，并随转速而变化， 通过理论近似计算和实测记录，滚刀 轴系的固有频率为47~49Hz,远低于刀 表2振动频率实测值与刀齿频率计算值 齿频率，因此没有出现共振或拍振现象， n(r:min刀齿颜率f/比谱图主频率/H比 综上可知，高速滚齿过程中，滚削力可 722 144.4 144 引起滚刀部件受迫振动，但可设法避免随 645 129 128 之出现的共振或拍振， 505 101 100 407 81.4 82 3 切削用量的影响 切削用量的影响通过滚削力的变化反映出来.由正交试验设计的实测数据（表3）按正交 回归法处理，得出滚削力公式： P=6883.48V021.S8.41 式中，P为主切削力()；V为切削速度(m/min)S为垂直进给量(mmm).吴 菊英等 高速 滚 齿 的 动态分析 滚削力与振动 滚 齿过 程 是 断续 切 削 过 程 ， 滚 削力是 周期性 的交 变力川 滚 切 过 程 中滚 削力是 随 时 间变 化 的 每 一 瞬 时力值均 在 变化 ， 由此 引起 滚切 过程 的 不均 匀性 滚 切 过 程 的不 均 匀性 常 以 不 均 匀 系 数衡 量 ， 即平 均 切 削力 与最 大切 削力 的 比值 造 成 这 一 不 均 匀性 的重 要 因素是 影 响 因数 重 合 因数 ， 即切 削弧 长 与两排 刀 齿 间弧 长 的 比值 ， 即 一兀 一劝一中 一 式 中 ， 为滚 刀 刀 齿 和 被 加 工 工 件接 触 的弧 长 ， 为模 数 为 滚 刀 外 径 根 据所 加 工 齿 轮 的 参数计算 以 本 次试验 的齿轮参数代人 ， 求得 重合 因数 可 以 大 于 、 小 于 或等于 与滚 削力波形 的关系 可 由表 看 出 表 重合 因数与滚削力波形关 系 滚 削力 滚 削力波形 孙赫 从 滚 削力特点 有一段空 刀 时间后切 切 削狐力下 降至零后立 削力再 由零上 升 即上 升 ， 无空 刀 时间 无空 刀 时间 ， 切 削力 不 下 降 到 零 即 又 上 升 滚削波动减少 从一排 刀 齿切 削分析 ， 若各 刀 齿 切 削达到最大 ， 即滚 削力值 的 时 间 间隔 愈大 ， 力 变 化 愈趋 于 平 缓 ， 增 加 了切 削平稳性 增 加 滚 刀 刀 齿有利 于 切 削过 程 的平稳 ， 但 受 刀 具 结构设计 与制造 的 限制 ， 不 可 能增 加 过 多 ， 因而 滚 削力 周期 交 变 的特性 不 可 能根 本改变 滚 齿 机 切 削过程 的振 动 由滚 削力 引起 由振 动信 号 功 率 谱分 析 可 见 ， 谱 图 中的 主 频值 与 刀 齿频 率 的计算值相 吻合 见表 由此 可 见 ， 刀 齿 频 率是 产 生振 动 的频率 并 随转 速 而 变化 通 过 理 论 近 似 计 算 和 实 测 记 录 ， 滚 刀 轴 系 的 固有 频 率 为 一 比 ， 远 低 于 刀 齿频率 ， 因此 没 有 出现共 振 或拍 振现 象 综上 可 知 ， 高速 滚齿过 程 中 ， 滚 削力 可 引起 滚 刀 部 件 受 迫 振 动 ， 但 可 设 法 避 免 随 之 出现 的共振 或拍振 表 振动频率实测值与刀 齿频率计算值 切削用 量的影 响 切 削用 量 的影 响通过 滚 削力 的变化 反 映 出来 由正 交 试验设 计川 的实测 数据 表 按 正 交 回 归法处理 ， 得 出滚 削力公 式 尺 一 犷 。 ， 。 ， 式中 ， 代 为主切 削力 哟 为切 削速 度 耐 为垂 直进 给量 耐