本發(fā)明屬于刀具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種漸花鍵開線拉削刀具，具體涉及一種漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法。

背景技術(shù)：

漸開線花鍵(如圖1所示)由于其齒數(shù)多，齒端、齒根部寬厚，承載能力強(qiáng)、易于自動定心，安裝精度高等優(yōu)點，使得漸開線花鍵應(yīng)用日趨廣泛。然而漸開線花鍵的加工難度較高，主要是通過漸開線花鍵拉刀經(jīng)拉削工藝制備而成。漸開線花鍵拉刀為一體式結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其包括夾持部1、前引導(dǎo)部2、切削齒部3、校正齒部4、后引導(dǎo)部5；目前，加工漸開線花鍵的拉刀主要是基于成型式拉削原理，使拉刀刀齒的綜合廓形與被加工漸開線花鍵零件的廓形相似，每一個刀齒都參與形成被加工零件的加工表面(如圖4所示)。

雖然這種基于成型式拉削原理的漸開線花鍵拉刀的加工精度比較高，但是這種拉刀的設(shè)計加工過程卻相當(dāng)復(fù)雜，成本非常高，需要鏟磨刀齒側(cè)面的后角，因此拉刀齒距很長，拉刀長度增加；拉刀單齒齒升量也小。此外，雖然這種基于成型式拉削原理的漸開線花鍵拉刀具有較高的加工精度，但是由于單齒齒升量小，拉刀齒數(shù)增加，拉刀長度增加、拉刀把數(shù)增加，其拉削效率卻相對較低。但在機(jī)械加工領(lǐng)域，有很多的漸開線花鍵零件對加工精度的要求不是很高，可采用加工精度不是很高的拉刀進(jìn)行加工，采用現(xiàn)有技術(shù)的基于成型式拉削原理的漸開線花鍵拉刀進(jìn)行加工，拉削加工效率低，加工成本高。鑒于此，機(jī)械加工生產(chǎn)實踐需要提供一種加工效率高，加工精度能滿足要求而又不是很高的拉刀，用于加工精度要求不是很高的漸開線花鍵零件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的用于加工漸開線花鍵零件拉刀的技術(shù)現(xiàn)狀與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，以得到一種新結(jié)構(gòu)的漸開線花鍵拉刀，在滿足其加工精度的同時，最大限度的降低加工難度、提高拉削效率、降低生產(chǎn)成本。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，包括以下步驟：

(1)確定拉刀刀齒的單齒抬高量

依據(jù)被加工零件參數(shù)確定單齒齒升量S_z，再依據(jù)單齒齒升量S_z確定單齒抬高量c_oz；漸開線花鍵拉刀的單齒抬高量c_oz為單齒齒升量S_z的1/15～1/20；

(2)確定拉刀刀齒在磨削狀態(tài)的漸開線空間曲線

依據(jù)以下公式確定拉刀刀齒在磨削狀態(tài)的漸開線空間曲線坐標(biāo)點(x，y)：

其中，c_oz為單齒抬高量，z_u為自下而上第u個齒，r_x為第u個齒的半徑，

r_x由公式r_x＝r₁+(z_u-1)S_z確定，其中r₁為自下而上第一齒的半徑，D_i為被加工零件小徑，

γ由公式確定，其中m為拉刀模數(shù)，S_fg為拉刀分度圓弧齒厚，d_f為拉刀中徑，α_f為拉刀分度圓壓力角，invα_f＝α_f-tanα_f；

然后做一條過所述坐標(biāo)點的曲線得到作為拉刀加工磨削狀態(tài)下的漸開線空間曲線；

(3)得到拉刀刀齒

按照步驟(2)確定的拉刀在加工磨削狀態(tài)下的漸開線空間曲線進(jìn)行刀齒加工，得到漸開線花鍵拉刀刀齒。

上述近似成型的漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，是基于漸切式拉削原理，首先依據(jù)被加工的漸開線花鍵零件(以下簡稱被加工零件)參數(shù)，以及由被加工零件確定的漸開線花鍵拉刀部分尺寸參數(shù)，設(shè)計出漸開線花鍵拉刀在抬高加工磨削狀態(tài)下的切削齒部的切削齒廓形構(gòu)成的漸開線空間曲線，然后再依據(jù)得到的漸開線空間曲線進(jìn)行加工，得到漸開線花鍵拉刀刀齒。漸開線花鍵拉刀的部分參數(shù)，例如拉刀模數(shù)、拉刀分度圓弧齒厚、拉刀分度圓壓力角等可以依據(jù)被加工零件的參數(shù)，利用本領(lǐng)域已經(jīng)披露的常規(guī)設(shè)計方法(如依據(jù)《復(fù)雜刀具設(shè)計手冊》確定其他參數(shù)如拉刀材料、前角、后角、齒升量、齒距、齒槽形狀、前引導(dǎo)、后引導(dǎo)及計算拉削力等等)，被加工零件參數(shù)包括漸開線花鍵模數(shù)、齒厚、齒距、小徑、中徑等等。

上述漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，在漸切式拉削刀具加工中，為了不鏟磨刀齒側(cè)面后角，需要將待加工的刀具抬高一定的尺寸，這樣刀齒側(cè)面形成一個側(cè)隙角，讓開拉刀與已加工面，滿足刀齒側(cè)面必須有一定后角的使用要求。而對于漸開線花鍵拉刀，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)待設(shè)計漸開線花鍵拉刀切削齒部的單齒抬高量c_oz為單齒齒升量S_z的1/15～1/20，單齒抬升量c_oz一般為0.0015～0.004mm之間。上述單齒齒升量可以由被加工零件確定的拉刀切削齒部的齒厚、齒距以及拉刀模數(shù)等利用本領(lǐng)域已經(jīng)披露的常規(guī)設(shè)計制作方法確定(參見《復(fù)雜刀具設(shè)計手冊》)。

上述漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，當(dāng)采用該設(shè)計制作方法得到的漸開線花鍵拉刀對被加工零件時，會造成被加工零件表面有部分殘余面積，此面積會使拉削后的被加工零件齒厚變??；為此，需要在根據(jù)被加工零件中徑計算得到的拉刀中徑基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，補(bǔ)償后的拉刀中徑d_f＝d_f’+c_oz，其中d_f’為根據(jù)被加工零件中徑D_f計算得到的拉刀中徑，可以根據(jù)本領(lǐng)域已經(jīng)披露的常規(guī)計算方法得到(參見《復(fù)雜刀具設(shè)計手冊》)。

上述漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，為了進(jìn)一步降低后續(xù)加工難度，簡化加工過程，依據(jù)所得到的漸開線空間曲線做一條與之近似的圓弧，并用圓弧替代所述漸開線空間曲線，按照確定的圓弧進(jìn)行刀齒加工，得到漸開線花鍵拉刀刀齒。為了保證這種方式得到的漸開線花鍵拉刀刀齒的加工精度，需要測量所得到的曲線與圓弧之間的最大距離，所得最大距離應(yīng)不大于被加工零件刀齒公差的1/8；通過多次計算也無法達(dá)到此要求的漸開線花鍵拉刀，鑒于其模數(shù)比較大、加工精度要求比較高，因此不推薦使用圓弧代替現(xiàn)有漸開線花鍵拉刀的漸開線空間曲線的近似方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)由于本發(fā)明設(shè)計制作方法基于漸切式拉削原理，在確定漸開線花鍵拉刀在加工磨削狀態(tài)的漸開線空間曲線基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，可以減免成型式拉削刀具后續(xù)加工的鏟磨刀齒側(cè)面后角的工序，簡化了拉刀加工過程，并降低加工難度，從而大大降低了生產(chǎn)制造成本。

(2)由于本發(fā)明設(shè)計制作方法利用圓弧代替漸開線空間曲線，可以進(jìn)一步降低拉刀加工難度，簡化拉刀加工過程。

(3)由于本發(fā)明設(shè)計制作方法得到的漸開線花鍵拉刀齒距短、齒升量大，從而可以在基本保證被加工零件精度的基礎(chǔ)上，很大程度上提高被加工零件的切削效率。

(4)由于本發(fā)明設(shè)計制作方法適當(dāng)加大了漸開線花鍵拉刀的中徑，這樣可以補(bǔ)償部分計算誤差，減小零件殘余面積，進(jìn)一步保證被加工零件的加工精度。

附圖說明

圖1為漸開線花鍵部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為漸開線花鍵拉刀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為漸開線花鍵拉刀切削齒部分截面示意圖。

圖4為漸開線花鍵拉刀成型式拉削原理示意圖。

圖5為漸開線花鍵拉刀漸切式拉削原理示意圖。

圖6為本發(fā)明漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計原理示意圖。

圖7為本發(fā)明漸開線花鍵拉刀刀齒單齒抬高量與零件殘余面積關(guān)系示意圖。

其中，1-夾持部，2-前引導(dǎo)部，3-切削齒部，4-校正齒部，5-后引導(dǎo)部，6-漸開線花鍵齒形。

具體實施方式

下面通過附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其目的在于使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的內(nèi)容，而非對本發(fā)明內(nèi)容的限制。

本實施例提供了一種漸開線花鍵拉刀刀齒設(shè)計制作方法，所述漸開線花鍵拉刀，如圖2所示，沿其軸線方向包括夾持部1、前引導(dǎo)部2、切削齒部3、校正齒部4和后引導(dǎo)部5，構(gòu)成切削齒部的切削齒沿軸線方向呈錐形均勻分布，構(gòu)成校正齒部的校正齒分布在切削齒部的后面，校正齒與最后一個切削齒具有相同的尺寸和形狀，不帶有錐度。因此只要切削齒的刀齒確定了，校正齒的結(jié)構(gòu)也就確定了。切削齒刀齒基于如圖5所示的漸切式拉削原理，依據(jù)以下步驟設(shè)計得到：

(1)確定拉刀刀齒的單齒抬高量

依據(jù)被加工零件參數(shù)確定單齒齒升量S_z，再依據(jù)單齒齒升量S_z確定單齒抬高量C_OZ；

本實施例中依據(jù)被加工零件的模數(shù)、齒數(shù)、分度圓壓力角、分度圓弧度齒厚以及小徑、中徑和大徑等，采用本領(lǐng)域披露的常規(guī)方法(如按照《復(fù)雜刀具設(shè)計手冊》確定該漸開線花鍵拉刀的拉刀模數(shù)、拉刀齒厚、拉刀齒數(shù)、拉刀齒距、拉刀分度圓弧齒厚、拉刀分度圓壓力角等)，然后依據(jù)拉刀切削齒部的厚度、拉刀齒距、拉刀模數(shù)等確定單齒齒升量S_z，再根據(jù)該漸開線花鍵拉刀單齒齒升量S_z，確定其單齒抬高量c_oz，單齒抬高量c_oz為單齒齒升量S_z的1/15～1/20，單齒抬升量c_oz一般為0.0015～0.004mm之間。

(2)確定拉刀刀齒在磨削狀態(tài)的漸開線空間曲線

依據(jù)以下公式確定拉刀刀齒在磨削狀態(tài)的漸開線空間曲線坐標(biāo)點(x，y)：

其中，c_oz為單齒抬高量，z_u為自下而上第u個齒，r_x為第u個齒的半徑，

r_x由公式r_x＝r₁+(z_u-1)S_z確定，其中r₁為自下而上第一齒的半徑，D_i為被加工零件小徑，

γ由公式確定，其中m為拉刀模數(shù)，S_fg為拉刀分度圓弧齒厚，d_f為拉刀中徑，α_f為拉刀分度圓壓力角，invα_f＝α_f-tanα_f。

如圖6所示，以得到的漸開線花鍵齒形6初步結(jié)構(gòu)為設(shè)計原型，相鄰兩齒槽中心點為坐標(biāo)原點，在得到的漸開線花鍵齒形6上均勻取多個點(一般3～5個齒升有一個點，那么一把拉刀需要計算超過個點，Z_u為拉刀總的齒數(shù))，為方便圖示，在這里按照5個點做示意圖(a,b,c,d,e)，其相應(yīng)的坐標(biāo)為(r_x*sinγ,r_x*cosγ)，將這五個點分別沿y軸方向抬高(z_u-1)個單齒抬高量，其中z_u為自下而上第u個齒，得到新的五個點(a’,b’,c’,d’,e’)，其相應(yīng)的坐標(biāo)為(r_x*sinγ,r_x*cosγ+c_oz*(z_u-1))，做一條過坐標(biāo)點(a’,b’,c’,d’,e’)的曲線，即得到作為漸開線花鍵拉刀在磨削狀態(tài)的漸開線空間曲線。

如圖7所示，由于采用漸開線花鍵拉刀對被加工零件進(jìn)行切削加工時，會是被加工零件表面有部分殘余面積，這樣會使切削后的零件齒厚變小，本實施例對漸開線花鍵拉刀中徑進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，其補(bǔ)償后的漸開線花鍵拉刀中徑d_f＝d_f’+c_oz，d_f’為根據(jù)被加工零件中徑D_f根據(jù)本領(lǐng)域已經(jīng)披露的常規(guī)方法計算得到的拉刀中徑。

為了進(jìn)一步簡化后續(xù)加工工序降低加工難度，依據(jù)得到的漸開線空間曲線做一條與之近似的圓弧，并用圓弧替代所述漸開線空間曲線。為了保證這種方式得到的漸開線花鍵拉刀刀齒的加工精度，需要測量得到的曲線與圓弧之間的最大距離，所得最大距離應(yīng)不大于被加工零件刀齒公差的1/8；通過多次計算也無法達(dá)到此要求的漸開線花鍵拉刀，鑒于其模數(shù)比較大、加工精度要求比較高，因此不推薦使用圓弧代替現(xiàn)有漸開線花鍵拉刀的漸開線空間曲線的近似方法。

(3)得到拉刀刀齒

按照步驟(2)確定的拉刀在加工磨削狀態(tài)下的漸開線空間曲線或者圓弧進(jìn)行刀齒加工得到漸開線花鍵拉刀刀齒，完成漸開線花鍵拉刀刀齒的設(shè)計制作。

前面已經(jīng)指出，漸開線花鍵拉刀刀齒是在將拉刀原料抬高c_oz值下，平行磨通兩個側(cè)面至接近漸開線空間曲線或者圓弧，這樣加工出的刀齒側(cè)面形成一個側(cè)隙角β(見圖7所示)，讓開拉刀與已加工面，滿足刀齒側(cè)面必須有一定后角的使用要求；而在使用漸開線花鍵拉刀加工零件時，需要將漸開線花鍵拉刀放平，使?jié)u開線花鍵拉刀軸線與被加工零件軸線重合，以保證零件的加工精度。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。