專利名稱：圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機(jī)械加工刀具領(lǐng)域，具體涉及一種圓柱齒輪剮齒加工的單側(cè)刃剮齒刀具。
背景技術(shù)：
在機(jī)加工領(lǐng)域，由毛坯到圓柱齒輪齒廓曲面的加工技術(shù)，在原理上分為基于展成法和成形法兩類加工技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的滾齒、插齒、剃齒等加工技術(shù)屬于展成法加工， 成型銑齒、拉齒等屬于成形法加工。圓柱齒輪加工刀具根據(jù)加工方法的不同，分為滾齒刀、 插齒刀、剃齒刀等基于展成法的齒輪加工刀具，以及成型銑刀、拉刀等基于成型法的齒輪加工刀具。剮齒加工屬于展成法加工，剮齒加工技術(shù)與方法是一種全新的圓柱齒輪加工方法， 具有高的加工效率、高的加工精度，環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以加工目前圓柱齒輪加工方法難以解決的工藝難題，如非貫通的無(wú)退刀槽的內(nèi)齒輪、近距離多聯(lián)齒輪軸、修形內(nèi)直、斜齒輪等。由于剮齒加工是一種全新的圓柱齒輪加工方法，剮齒刀具的設(shè)計(jì)尚沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)與方法，目前采用的是基于插齒刀設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行剮齒刀具設(shè)計(jì)，但由于剮齒加工與插齒加工的運(yùn)動(dòng)與切削方式完全不同，導(dǎo)致如此設(shè)計(jì)出來(lái)的刀具切削狀態(tài)不佳，加工效率低，縮短了機(jī)床和刀具壽命，加工范圍受到限制，加工精度受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具，該刀具在加工過(guò)程中具有與剮齒加工相適應(yīng)的刀具切削角度，可優(yōu)化的切削狀態(tài)，形成良好的切削精度與表面質(zhì)量，達(dá)到高的加工效率。實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的提出的技術(shù)方案是圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具包括刀齒盤(pán)，刀齒盤(pán)上設(shè)有一圈與工件輪齒具有共軛齒形的刀齒，圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具的法向模數(shù)與工件的法向模數(shù)相同，刀齒包括前角Y、齒頂后角α e、側(cè)刃后角α。，螺旋角，每個(gè)刀齒上還具有側(cè)刃前角Ys。，所述側(cè)刃前角Ys。是由刀齒上過(guò)刀齒齒廓側(cè)刃上任意一點(diǎn)y且垂直于刀齒前刀面的中線0-0并平行于刀齒盤(pán)軸線的平面M-M與刀齒的前刀面的交線gy與刀齒盤(pán)法面S-S的交角，相鄰的兩個(gè)刀齒上的側(cè)刃前角Ys。的傾斜方向，以該兩刀齒中線為軸線對(duì)稱分布，對(duì)于具有奇數(shù)刀齒的刀齒盤(pán)，則其中一個(gè)刀齒沒(méi)有與之具有對(duì)稱關(guān)系的刀齒。所述的側(cè)刃前角Y sc的數(shù)值范圍在0. 3° -15°單側(cè)刃剮齒刀每個(gè)刀齒的一個(gè)齒廓面可以有修整量Δ S，所述的修整量Δ S是將刀齒的一側(cè)齒廓面通過(guò)加工來(lái)使刀齒厚度變薄而需要均勻的加工去除的厚度，設(shè)刀齒在分度圓上的齒厚為S，修整量Δ S的取值范圍在OSmm至0. 5Smm。該刀具采用展成法加工圓柱齒輪的內(nèi)、外直齒或斜齒輪，加工過(guò)程中，具有斷續(xù)或連續(xù)的徑向進(jìn)給的同時(shí)，具有連續(xù)的軸向進(jìn)給。運(yùn)用單側(cè)刃剮齒刀具，可以改良剮齒加工的切削狀態(tài)，由于具有側(cè)刃前角Ysc，并配合適當(dāng)?shù)那敖荵、齒頂后角αε、側(cè)刃后角α。，保證了剮削加工中的切削前角，優(yōu)化了剮齒切削狀態(tài)，大幅減小了剮齒加工中的擠壓成份，降低對(duì)刀具材料和機(jī)床剛性的要求，提升切削精度與效率，同時(shí)簡(jiǎn)化了刀具的加工制造，為剮齒刀具的刃磨提供了非常方便簡(jiǎn)捷的方式。運(yùn)用單側(cè)刃剮齒刀，進(jìn)行圓柱齒輪內(nèi)齒、外齒加工，可以解決諸如汽車自動(dòng)變速器行星輪系齒套內(nèi)斜齒加工、卡車輪邊減速機(jī)構(gòu)的內(nèi)外齒輪加工、工程車的內(nèi)外齒輪加工的難題，替代拉齒和插齒、滾齒、剃齒工藝，大幅度提高效率、降低成本、減少環(huán)境污染，同時(shí)對(duì)于齒輪機(jī)床制造業(yè)也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在某種意義上講，將改變業(yè)界對(duì)齒輪加工工藝及加工機(jī)床的固有認(rèn)識(shí)。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。


圖1是本發(fā)明刀具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的左視圖。圖3是圖1之K向旋轉(zhuǎn)示意圖。圖4是圖2的A局部放大示意圖。圖5是圖1之K向旋轉(zhuǎn)側(cè)刃后角示意圖。圖6是本發(fā)明刀具的加工情況示意圖。圖7是本發(fā)明刀具的切削原理示意圖。
具體實(shí)施例方式見(jiàn)圖1至圖5，本發(fā)明刀具的外形類似于插齒刀(參見(jiàn)圖1)，包括刀齒盤(pán)1，刀齒盤(pán)ι上設(shè)有一圈與工件輪齒具有共軛齒形的刀齒2，圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具的法向模數(shù)與工件的法向模數(shù)相同，每個(gè)刀齒2必須有與切削狀態(tài)相適應(yīng)的角度，因此每個(gè)刀齒2均有前角Y、齒頂后角α J參見(jiàn)圖3)、側(cè)刃后角α。(參見(jiàn)圖5，圖中rb(1為基圓半徑，r為分度圓半徑，α為壓力角，N-N是過(guò)刀齒側(cè)刃與分度圓交點(diǎn)k并與基圓相切的直線，平行于刀齒盤(pán)軸的截平面)、分度圓螺旋角等，每個(gè)刀齒2上還具有側(cè)刃前角Ys。，所述側(cè)刃前角Ys。是由刀齒上過(guò)刀齒齒廓側(cè)刃上任意一點(diǎn)y(y點(diǎn)的半徑為ry)，且垂直于刀齒前刀面的中線o-o 并平行于刀齒盤(pán)軸線的平面M-M與刀齒的前刀面的交線gy與刀齒盤(pán)法面S-S的交角(參見(jiàn)圖3)；每個(gè)刀齒的側(cè)刃前角Ys。都有傾斜方向，相鄰的兩個(gè)刀齒上的側(cè)刃前角Ysc;1、Ys。2 的傾斜方向，是以兩刀齒中線Q3-O3為軸線對(duì)稱分布，如圖4所示，為刀齒盤(pán)上的兩個(gè)相鄰刀齒，O1-O1和O2-O2分別是兩個(gè)刀齒的中線，M1-M1和M2-M2是分別垂直于O1-O1和ο2_ο2并且平行于刀齒盤(pán)軸線的截平面，M1-M1和M2-M2分別通過(guò)刀齒側(cè)刃上的點(diǎn)yi和y2，兩刀齒側(cè)刃上的點(diǎn)Y1和72點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的側(cè)刃前角分別為Y sc;1和Y s。2 ；如果是奇數(shù)刀齒的刀齒盤(pán)，則其中一個(gè)刀齒沒(méi)有與之具有對(duì)稱關(guān)系的刀齒；刀齒的側(cè)刃前角Ys。的數(shù)值范圍在0.3° -15° ； 每個(gè)刀齒的一個(gè)齒廓面可以有修整量參見(jiàn)圖4)，所述的齒廓修整量AS是將刀齒的一側(cè)齒廓面通過(guò)加工來(lái)使刀齒厚度變薄而需要均勻的加工去除的厚度；具有修整量AS的齒廓面只存在于側(cè)刃前角Ys。為鈍角的一側(cè)；同一個(gè)刀齒盤(pán)上所有的刀齒上的AS大小是相同的；刀齒齒廓面上任一點(diǎn)y的修整量AS是在刀齒盤(pán)上過(guò)y點(diǎn)的圓上的切面禮_113上并平行于刀齒盤(pán)法面的方向進(jìn)行測(cè)量；設(shè)刀齒在分度圓上的齒厚為S，Δ S的取值范圍在OSmm 至 0. 5Smm0
本發(fā)明刀具的加工方式如圖6所示，由三個(gè)移動(dòng)軸x軸、y軸、ζ軸，一個(gè)擺角軸B 軸，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸工件主軸6和刀具主軸4組成。工件5與圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具3同時(shí)旋轉(zhuǎn)，工件5隨其主軸6的轉(zhuǎn)速為Ii1，刀具3隨其主軸4的轉(zhuǎn)速為Ii2，刀具3相當(dāng)于一個(gè)與工件5嚙合的齒輪。加工時(shí)通過(guò)B軸的旋轉(zhuǎn)，使工件主軸6的軸線與刀具主軸4的軸線相對(duì)傾斜，形成軸交角Θ，該θ角根據(jù)工件分度圓螺旋角和刀具分度圓螺旋角而定，目的是使工件和刀具的齒向保持一致，滿足交叉軸傳動(dòng)的基本條件，刀具分度圓螺旋角則根據(jù)單側(cè)刃剮齒刀設(shè)計(jì)要求和工件結(jié)構(gòu)與參數(shù)確定。刀具3的刀齒設(shè)計(jì)成與工件齒形共軛形狀。 轉(zhuǎn)速ri2由Ii1和工件5與刀具3的齒數(shù)計(jì)算得出符合齒輪嚙合傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速后，用Z軸軸向進(jìn)給速度和軸交角θ引起的附加角度進(jìn)行修正，徑向進(jìn)給由χ軸完成。工件5和刀具3在嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，形成展成切削運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明刀具的設(shè)計(jì)要求，奇數(shù)齒的產(chǎn)品用偶數(shù)齒的刀具加工，偶數(shù)齒的產(chǎn)品用奇數(shù)齒的刀具加工。本發(fā)明刀具的切削原理如圖7所示，圖中，7是工件的一個(gè)齒側(cè)，8是刀具的一個(gè)齒側(cè)，W1-W1是工件軸線，S-S是刀齒盤(pán)的法面，工件軸W1-W1與刀具軸C1-C1的交角θ。在切削過(guò)程中，由于工件軸W1-W1與刀具C1-C1軸之間存在著軸交角，刀具齒側(cè)與工件齒側(cè)將產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，這一滑動(dòng)產(chǎn)生的相對(duì)位移，即可實(shí)現(xiàn)剮削，同時(shí)由于兩齒的嚙合運(yùn)動(dòng)，兩齒齒廓將逐漸分離，也在齒廓待切除余量的端面上產(chǎn)生剮削作用，角Π則是由于剮削運(yùn)動(dòng)和軸向進(jìn)給而在待切金屬表面形成的。刀齒切削點(diǎn)y的切削力為F，其可以分解成兩個(gè)分力F1和F2, 這兩個(gè)分力即對(duì)應(yīng)于上面分析的兩個(gè)剮削切削運(yùn)動(dòng)。側(cè)刃前角Ys。，保證了剮削加工中的切削前角，優(yōu)化了剮齒切削狀態(tài)，大幅減小了剮齒加工中的擠壓成份，配合適當(dāng)?shù)那敖荵、 齒頂后角α。側(cè)刃后角α。，可明顯提升產(chǎn)品精度，降低對(duì)刀具材料和機(jī)床剛性的要求，提升切削效率，同時(shí)簡(jiǎn)化了刀具的加工制造，為剮齒刀具的刃磨提供了非常方便簡(jiǎn)捷的方式。以下通過(guò)內(nèi)齒加工實(shí)例對(duì)本發(fā)明的原理作進(jìn)一步說(shuō)明。選擇某一內(nèi)斜齒輪加工為具體實(shí)例，工件參數(shù)見(jiàn)表1 :表 權(quán)利要求
1.一種圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具，包括刀齒盤(pán)，刀齒盤(pán)上設(shè)有一圈與工件輪齒具有共軛齒形的刀齒，圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具的法向模數(shù)與工件的法向模數(shù)相同，刀齒包括前角Y、齒頂后角ae、側(cè)刃后角α。，螺旋角，其特征是每個(gè)刀齒上還具有側(cè)刃前角Ys。，所述側(cè)刃前角Y s。是由刀齒上過(guò)刀齒齒廓側(cè)刃上任意一點(diǎn)y且垂直于刀齒前刀面的中線0-0并平行于刀齒盤(pán)軸線的平面M-M與刀齒的前刀面的交線gy與刀齒盤(pán)法面S-S的交角，相鄰的兩個(gè)刀齒上的側(cè)刃前角Ys。的傾斜方向，以該兩刀齒中線為軸線對(duì)稱分布，對(duì)于具有奇數(shù)刀齒的刀齒盤(pán)，則其中一個(gè)刀齒沒(méi)有與之具有對(duì)稱關(guān)系的刀齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具，其特征是所述的側(cè)刃前角Ys。的數(shù)值范圍在0.3° -15°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具，其特征是所述每個(gè)刀齒的一個(gè)齒廓面可以有修整量△ S，所述的修整量AS是將刀齒的一側(cè)齒廓面通過(guò)加工來(lái)使刀齒厚度變薄而需要均勻的加工去除的厚度，設(shè)刀齒在分度圓上的齒厚為S，修整量AS的取值范圍在OSmm至0. 5Smm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具，包括刀齒盤(pán)，刀齒盤(pán)上設(shè)有一圈與工件輪齒具有共軛齒形的刀齒，圓柱齒輪單側(cè)刃剮齒刀具的法向模數(shù)與工件的法向模數(shù)相同，刀齒包括前角γ、齒頂后角αe、側(cè)刃后角αc，螺旋角，每個(gè)刀齒上還具有側(cè)刃前角γsc，所述側(cè)刃前角γsc是由刀齒上過(guò)刀齒齒廓側(cè)刃上任意一點(diǎn)y且垂直于刀齒前刀面的中線o-o并平行于刀齒盤(pán)軸線的平面M-M與刀齒的前刀面的交線gy與刀齒盤(pán)法面S-S的交角，相鄰的兩個(gè)刀齒上的側(cè)刃前角γsc的傾斜方向，以該兩刀齒中線為軸線對(duì)稱分布。本發(fā)明刀具在加工過(guò)程中具有合理的切削參數(shù)，優(yōu)化的切削狀態(tài)，形成良好的切削精度與表面質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23F21/00GK102441711SQ20101050534
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者李錫晗, 燕春南, 胡佑仲 申請(qǐng)人:燕春南, 長(zhǎng)沙機(jī)床有限責(zé)任公司