專利名稱：齒輪刮削滾刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于漸開線齒輪滾刀領(lǐng)域。
刮削淬硬齒面所用的刀具即為齒輪刮削滾刀。所謂刮削硬齒面技術(shù)就是應用這類刀具對經(jīng)過粗滾齒，并經(jīng)過熱處理獲得較高硬度的齒面進行最終的或精磨齒前的精滾齒。
目前，國內(nèi)外已有的硬質(zhì)合金刮削滾刀，其主要技術(shù)特征是前刀面均為平面，并具有較大絕對值的負徑向前角。此種刀具盡管刀齒有一定的抗沖擊性能，刀刃有一定的抗崩刃能力，但是，由于前刀面是平面，使其刀齒的抗沖擊性能和抗崩刃能力受到了局限，存在時有崩刃現(xiàn)象，也就是說，如果前刀面是凸曲面則會好得多。但是，作為齒輪刀具，為了嚴格遵守嚙合原理與滿足被加工齒輪的精度要求，滾刀前刀面的性質(zhì)又是不可隨便確定的。
從已有硬質(zhì)合金刮削滾刀的構(gòu)形方法上看，目前主要有兩種解決方案。其一是采用漸開線基本蝸桿，刀齒前刀面是平面，因此，刀齒的左、右側(cè)刃是兩條平面理論曲線，而刀齒的左、右側(cè)后刀面則是作為刀刃的平面理論曲線，按各自的導程作螺旋運動時形成的一種曲母線螺旋面，即該螺旋面與滾刀軸向剖面、蝸桿法剖面以及前刀面的交線均不是直線。這就使得在鏟磨滾刀齒形時，只能根據(jù)齒輪嚙合原理，利用PWF250型或PWF300型滾刀檢查儀測量滾刀刀刃精度情況，控制其不超差，但不能測量滾刀刀齒側(cè)后刀面除刀刃之外其他部位的精度情況，因此對滾刀重磨后的精度情況心中無數(shù)，往往造成滾刀重磨后精度下降，致使重磨次數(shù)減少，滾刀總使用壽命縮短。而且，為了實現(xiàn)這樣的測量需用價值十幾萬美元的PWF250型或PWF300型滾刀檢查儀檢查滾刀的嚙合線誤差△T∑。其二是刀齒前刀面也是平面，但刀齒的左、右側(cè)刃不是平面理論曲線，而是用平面理論曲線在分圓處的切線代替平面理論曲線，這表明滾刀刀齒的左、右側(cè)后刀面是這兩條代替的切線沿半徑為滾刀前刀面偏移量E的導圓，按各自的導程作螺旋運動時形成的直紋螺旋面，此時滾刀的設(shè)計基本蝸桿側(cè)表面也是直紋螺旋面，其導程等于同規(guī)格漸開線蝸桿的導程。由于此種構(gòu)形方法其側(cè)后刀面是直紋螺旋面，因此在鏟磨滾刀齒形時能測量側(cè)后刀面上包括刀刃在內(nèi)的任何部位，做到中心有數(shù)。但是，由于切線代替了平面理論曲線而帶來了滾刀齒形設(shè)計誤差(也稱齒形固有誤差或理論齒形誤差)，而且比較大。比如當MN＝4毫米時，前刀面上左側(cè)刃齒頂處的齒形設(shè)計誤差EL1＝2.7微米，左側(cè)刃齒根處的齒形設(shè)計誤差EL2＝3.1微米，遠遠超過用于加工8級精度齒輪(JB179-83)對應的滾刀所允許的0.8微米的齒形固有誤差。而且此時前刀面的偏移量E僅等于5毫米，即使取較小的外徑DE＝110毫米，其前角也只有-5.2°。因此，其抗沖擊性能和抗崩刃能力是有限的。而且滾刀重磨后齒形設(shè)計誤差上升很快，造成重磨次數(shù)下降，滾刀總壽命縮短。
總之，上述兩種構(gòu)形方法，均存在重磨次數(shù)少和時有崩刃的弱點。
本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨性高、抗崩刃性能強、重磨次數(shù)多，使用總壽命高的新構(gòu)形法硬質(zhì)合金(或其他刀具材料)的齒輪刮削滾刀。
所謂新構(gòu)形法就是提出一種以漸開面作為刮削滾刀刀齒前刀面(1′)，以與之相匹配的具有特定導圓半徑(23″和24″)的直紋螺旋面作為刮削滾刀刀齒左、右側(cè)后刀面(3′和4′)的構(gòu)形方法。按這種新構(gòu)形法設(shè)計的齒輪刮削滾刀，在結(jié)構(gòu)上其技術(shù)特征與效能是1)該刮削滾刀刀齒的前刀面(1′)是漸開面，也是一種凸曲面，因此刀齒的抗沖擊能力加強。由于漸開線具有可分性，故滾刀重磨前刀面之后，其前刀面的性質(zhì)不變，刃磨、重磨方便，精度保持性好;2)該刮削滾刀刀齒的左、右側(cè)后刀面(3′和4′)是與前刀面相匹配的具有特定導圓半徑(23″和24″)的直紋螺旋面，匹配特定導圓半徑(23″和24″)的主要前提是保證刀齒齒形設(shè)計精度達到加工7級或8級齒輪(JB179-83)的要求，故齒形設(shè)計精度高，又由于是直紋螺旋面，故鏟磨齒形時測量方便，可測側(cè)后刀面任何部位的直線度，進而增加重磨次數(shù);3)該刮削滾刀刀齒兩側(cè)刃(5′和6′)是前刀面(1′)和與之相匹配的具有特定導圓半徑的直紋螺旋面(3′和4′)相交而得的兩條空間曲線，是相對過齒頂，齒根的平面的兩條凸形空間曲線，故耐磨性更高，刀刃上每一點都是漸開面前刀面的端面漸開線上的一點，該點的壓力角即為刀刃上此點的負前角，因此刀刃上越往齒頂方向之點，其負前角的絕對值越大，克服了現(xiàn)有刮削滾刀刀齒齒頂部位負前角的絕對值最小，因而均較薄弱的狀況，所以刀刃抗崩性能更佳。4)滾刀的設(shè)計基本蝸桿是刀刃按其導程(等于同規(guī)格漸開線蝸桿的導程)作螺旋運動時形成的一種曲母線蝸桿，它與理論漸開線蝸桿非常相近，故能保證刀齒齒形設(shè)計精度達到加工7級或8級齒輪(JB179-83)的要求;5)該刮削滾刀刀齒頂后面(2′)是其端剖面截形為阿基米德螺線的一種曲面，不僅制造方便，而且滾刀重磨前刀面之后，其頂刃后角基本保持不變;6)該刮削滾刀容屑槽(8′)的端截形，由齒背直線(11′)、半徑(20″)確定的槽底圓弧、前刀面(1′)的端面漸開線(9′)，以及端面漸開線(9′)與半徑(20″)確定的槽底圓弧之間的一段從基圓(18′)開始的徑向線(10′)組成。徑向線(10′)與齒背線(11′)的夾角稱齒背角，其角度(17″)為20°～40°。容屑槽(8′)為直槽，易制造準確。
新構(gòu)形法齒輪刮削滾刀，其設(shè)計計算理論公式推導如下(一)具有特定導圓半徑(23″和24″)的直紋螺旋面作為滾刀刀齒(2)的左、右側(cè)后刀面(3′與4′)，見圖3和圖4，其方程為
其中PL-左側(cè)后刀面螺旋面導程PR-右側(cè)后刀面螺旋面導程ry-討論點B的矢量在端面上的投影rML-左側(cè)后刀面的導圓半徑rMR-右側(cè)后刀面的導圓半徑θ-討論點的轉(zhuǎn)角αL-左側(cè)螺旋面的直母線與端面的夾角，即在導圓的切平面內(nèi)左側(cè)后刀面的齒形角αR-右側(cè)螺旋面的直母線與端面的夾角，即在導圓的切平面內(nèi)右側(cè)后刀面的齒形角(二)能使左、右側(cè)刃(5′和6′)上各點具有大負前角的漸開面作為滾刀刀齒的前刀面(1′)(見圖5)，其方程為
其中θy-討論點B的漸開線函數(shù)θey-滾刀刀齒齒頂處的漸開線函數(shù)αy-討論點的壓力角，即相應刀刃上之點的負前角值γ
αey-滾刀刀齒齒頂處的壓力角，即刀齒頂刃處的負前角值γ
re-滾刀刀齒齒頂半徑rc-漸開面前刀面的基圓半徑ry-討論點B的半徑由上述可見，漸開面前刀面(1′)，是一種凸曲面，且可使兩側(cè)刃(5′和6′)獲得絕對值很大的負前角。
(三)聯(lián)立方程式(a)和(b)便得滾刀刀齒左、右側(cè)刀刃(5′和6′)的方程
(四)滾刀設(shè)計基本蝸桿的螺旋面方程令切削刃按滾刀設(shè)計基本蝸桿的螺旋參數(shù)(等于同規(guī)格漸開線蝸桿的螺旋參數(shù))作螺旋運動，便得到設(shè)計基本蝸桿的側(cè)面螺旋面，如設(shè)計基本蝸桿的導程為P，刀刃上某一點轉(zhuǎn)過ω角，則設(shè)計基本蝸桿側(cè)表面上的這點X坐標為
設(shè)(θ+αXL)+ω＝θ′，即θ+ω＝θ′-αXL則上式變?yōu)橄率?
其中αX，用于左側(cè)時為αXL，用于右側(cè)時為αXR。
(五)設(shè)計基本蝸桿的軸向齒形方程令(θ+ω)＝(θ′+αX)＝0即得
(六)設(shè)計基本蝸桿軸向齒形在滾刀分圓處的斜率對(e)式求導即得
其中ro-滾刀分圓半徑由于漸開面前刀面也屬直槽滾刀，因此存在下列關(guān)系
其中Kt-在導圓(12′或14′)切平面內(nèi)的鏟背量Zk-滾刀容屑槽數(shù)滾刀在導圓(12′或14′)切平面內(nèi)的鏟背量Kt與徑向剖面內(nèi)的鏟背量K存在下列關(guān)系，(見圖6)。
將(g)式代入(f)式可得
(七)具有特定導圓半徑的左旋或右旋直紋螺旋面，其母線與端面夾角，即導圓(12′或14′)切面平內(nèi)滾刀側(cè)后刀面的齒形角，按下列原則與公式計算令(i)式等于漸開線蝸桿在分圓處的斜率，其具體數(shù)值為tgαxi＝±tgαn/cosλo“+”號用于左側(cè);“-”號用于右側(cè)。
即
該式可進一步寫成下列形式
其中αn-漸開線蝸桿法向分圓壓力角λo-漸開線蝸桿，也是設(shè)計基本蝸桿的分圓螺旋升角按角度αL和αR，在導圓(12′和14′)切平面內(nèi)測量左、右側(cè)后刀面的直線度。
(八)理論齒形誤差(也稱齒形設(shè)計誤差或齒形固有誤差)的計算1.設(shè)計基本蝸桿軸向齒形方程(e)又可寫成下列形式
其中P/2π＝MN/2·cosλoMN-滾刀的法向模數(shù)2.右旋漸開線蝸桿左、右側(cè)表面軸截形方程Xi＝± (P)/(2π) ·invαt“+”用于左側(cè)面;“-”用于右側(cè)面。
αt＝cos-1(rb/ry)其中αt-漸開線蝸桿端截形任一點壓力角rb-漸開線蝸桿基圓半徑P-漸開線蝸桿導程，也是設(shè)計基本蝸桿導程。
∵P＝πMN/cosλo∴上式可寫成下列形式
3.計算漸開線蝸桿軸截形和設(shè)計基本蝸桿軸截形在分圓點的X坐標值之差Q
4.設(shè)計基本蝸桿軸截形各點軸向理論齒形誤差(與漸開線蝸桿基圓切平面內(nèi)誤差相等)
5.設(shè)計基本蝸桿在嚙合線方向的理論齒形誤差
λb-漸開線蝸桿基圓螺旋升角(九)關(guān)于重磨誤差的計算對于硬質(zhì)合金滾刀徑向總重磨量△r大約在(0.15～0.2)MN的范圍內(nèi)，對于整體高速鋼滾刀而言，其△r大約在(0.4～0.6)MN的范圍內(nèi)。重磨后的齒頂和齒根有效點(23′和25′)的半徑為(見圖7)rf＝r1+(c1-1.2)MN-△r (p)c1＝1時為齒頂重磨后的有效點c1＝-1時為齒根重磨后的有效點為使齒輪刮削滾刀齒頂不參加切削，齒頂高系數(shù)取1.2，齒根高系數(shù)仍然取1.25。
(十)齒形尺寸為使制造和測量方便，在滾刀工作圖上給出導圓(12′和14′)切平面內(nèi)齒形圖，滾刀前刀面齒形圖和滾刀軸截面齒形圖。
1.導圓切平面齒形圖由于刀齒左、右側(cè)后刀面的導圓半徑不同，故左側(cè)和右側(cè)的導圓切平面不重合。左側(cè)后刀面的導圓(12′)切平面內(nèi)，左側(cè)為直線，右側(cè)為曲線(見圖8);右側(cè)后刀面的導圓(14′)切平面內(nèi)，右側(cè)為直線，左側(cè)為曲線(見圖9)。直線即直紋螺旋面的母線(13′或15′)，它們與端面的夾角即導圓切平面內(nèi)齒形角。左側(cè)(25″)＝αL;右側(cè)(26″)＝αR;此角度供鏟磨齒形時測量用。即測量直母線(13′或15′)的直線度，(見圖3和圖4)。
2.前刀面齒形圖前刀面不是平面，而是漸開面，兩側(cè)刃均為空間曲線，但可近似地看它為平面，(見圖10)。在此圖上，主要標注軸向齒距(28″)＝P，軸向齒厚(27″)＝S，前刀面齒頂高(31″)＝h′t(即齒頂?shù)角暗睹嫔戏謭A處的直線距離EB，見圖11)和前刀面齒全高(32″)＝ht(即齒頂?shù)角暗睹嫔细鶊A處的直線距離EI，見圖11)，以備鏟齒和磨齒時測量用。根據(jù)圖11可計算齒頂高EB和齒全高EI。
已知滾刀頂圓半徑re滾刀分圓半徑ro滾刀根圓半徑rI前刀面上齒頂處壓力角αey前刀面上齒根處壓力角αIy前刀面上分圓處壓力角αoy計算θ
e＝tg(αey)-αeyθI＝tg(αIy)-αIyθo＝tg(αey)-αey＜BOC＝θey-θo＜IOJ＝θey-θIBC＝ro·sin(＜BOC)IJ＝rI·sin(＜IOJ)C O =r20- B C2]]>J O =r21- I J2]]>EC＝r
-COEJ＝r
-JO
he= E I =E J2+ I J2]]>前刀面上分圓處的齒厚S＝P/2前刀面上齒頂圓角半徑r
＝0.2MN前刀面上齒根圓角半徑ri＝0.2MN3.軸截面齒形圖滾刀刀齒側(cè)后刀面的軸截形如圖12，兩側(cè)均為曲線。鏟齒時(硬質(zhì)合金刮削滾刀，是未開刀片槽之前的刀體鏟齒)鏟刀的齒形角取滾刀刀齒側(cè)后刀面軸截形分圓處的齒形角(33″和34″)，(33″)＝αOL，(34″)＝αOR。
計算此二角度的公式推導如下令(a)式中的θ＝0，得側(cè)后刀面的軸向截形方程
對(q)式求導，并令y＝ro，則求得側(cè)后刀面軸截形在分圓處的斜率
故可得
軸向齒形齒頂高(35″)＝h′X＝rE-ro;齒全高(36″)＝hX＝rE-rI。
(十一)容屑槽尺寸容屑槽(8′)的端截形是由齒背直線(11′)、半徑為(20″)的槽底圓弧、前刀面的端面漸開線(9′)以及端面漸開線(9′)與半徑為(20″)的槽底圓弧之間由基圓(18′)開始的一段徑向線(10′)組成。徑向線(10′)和齒背直線(11′)間的夾角(17′)稱齒背角δ，其角度為20°～40°，(見圖13和圖2)。
如切削部分焊接硬質(zhì)合金刀片，刀片槽側(cè)面(27′)與徑向線(10′)之間的夾角(37″)＝ω，其計算公式如下ω＝(90°-γ)-(tgγ-γ)(t)其中γ為分圓處負前角的絕對值。
刀片槽側(cè)面寬度為(38″)＝b，根據(jù)滾刀重磨長度確定。
容屑槽深度為(22″)＝H，H計算公式為H＝r
-rI+k+(2～5) (u)容屑槽底圓弧半徑(20″)＝r，γ按下式計算r = (π (DZ- ZH))/(10ZK) (V)其中Zk為滾刀槽數(shù);K為徑向鏟背量;DE為滾刀外徑;r2為滾刀根徑。
徑向鏟背量(15″)＝K，K按下式計算K＝πDE/Zk·tgαE(w)其中αE為齒頂后角，αE一般取10°～12°。
(十二)刀體和刀片尺寸
如齒輪刮削滾刀的切削部分采用硬質(zhì)合金，并用銀焊與刀體聯(lián)接，刀體在未銑刀片槽之前的外徑要比刮削滾刀外徑小2△R，一般△R在(0.5～2)毫米范圍內(nèi)，以保證鏟磨硬質(zhì)合金刀片頂后刀面和側(cè)刀面時不致使砂輪碰到刀片支承部分(7′)的頂后刀面和側(cè)后力面，也就是使刀齒支承部分(7′)的后刀面相對刀片鏟磨后刀面有個減小量(19″)。刀體內(nèi)孔在熱處理前，要留有(0.5～1)毫米的留磨量。
硬質(zhì)合金刀片，可采用單齒形式(如圖14和圖15)，也可采用齒條形式，即相當幾個單齒刀片拼在一起而成為一個齒條。單齒硬質(zhì)合金刀片，底面為平面，頂面在端剖面中為一圓弧，其半徑(45″)＝R，R為端面漸開線(9′)的代用圓弧。刀片寬度(39″)＝B，單頭滾刀時，B＝P。刀片厚度(43′)＝C，比刀片槽側(cè)面寬度(38″)大(0.5～2)毫米。刀片側(cè)邊斜角(42″)為α′和α″，α′≈α″＝(αL+αR)/2，刀片長度(44″)＝ι，按下列近似公式計算ι＝(rE-rC)/cosγ (x)刀片肩臺寬度(42″)等于g，g按下列近似公式計算g =P2- ｛S2+ ( 0.5～ 2 ) + ［ro- r1c o s γ- ( 0.5～2 )］· t g a ′｝ ( y )]]>刀片肩臺開始點長度(40″)等于J，J按下列近似公式計算J = l - ［r2- r1c o s γ- ( 0.5～2 )］ ( z )]]>在制造工藝方面，新構(gòu)形法齒輪刮削滾刀的特殊之處有如下幾點1.漸開面前刀面(1′)的磨削加工，需在磨齒機上按展成法進行，如滾刀刀齒切削部分是硬質(zhì)合金時，還需用金剛石砂輪;重磨前刀面時，也在磨齒機上按展成法加工。漸開線齒形精度，前刀面的齒距精度，前刀面與滾刀軸線的平行度均需達到技術(shù)條件的規(guī)定。2.滾刀刀齒左、右側(cè)后面(3′和4′)的鏟磨需在高精度鏟磨床上進行，如刀齒切削部分是硬質(zhì)合金，也需用金剛石砂輪，在導圓(12′和14′)的切平面內(nèi)，按圖3和圖4的位置，根據(jù)導圓半徑(23″和24″)及切平面內(nèi)齒形角(25″和26″)測量刀齒左、右側(cè)后刀面的直線度，同時測量刀齒的螺旋線誤差，使其均達到技術(shù)條件中的規(guī)定。3.如刀齒切削部分是硬質(zhì)合金，刀體上容屑槽(8′)的加工工序應是先用角度等于齒背角δ、圓角半徑等于容屑槽底半徑r的單角度銑刀，根據(jù)容屑槽深度(22″)銑出齒背角(17″)，然后在齒背角徑向線(10′)一側(cè)，從基圓(18′)開始，根據(jù)刀片槽側(cè)面寬度(38″)和側(cè)面與徑向線(10′)的夾角(37″)，用立銑刀銑出平行于滾刀軸線的刀片槽。4.刀齒切削部分是硬質(zhì)合金時，在未銑刀片槽之前，根據(jù)滾刀的徑向鏟背量(15′)和左、右側(cè)后刀面軸向齒形角(33″和34″)對刀齒進行徑向鏟齒加工。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點1.能在確保非常高的齒形設(shè)計精度的前提下(如MN＝4，△f≤0.8微米)，可以在導圓的切平面之內(nèi)測試滾刀刀齒側(cè)后刀面的直線度，從而可以把重磨后的精度控制在要求的范圍之內(nèi)，達到增加重磨次數(shù)，延長總壽命的目的。由于硬質(zhì)合金齒輪刮削滾刀價格較為昂貴(當MN＝4時，為兩千元左右一把)，因此，增加滾刀的總壽命，其經(jīng)濟效益是很可觀的。而目前采用的平面前刀面硬質(zhì)合金刮削滾刀，要么無法測試刀刃之外的其他部位(采用漸開線基本蝸桿時)，因此無法控制重磨后的精度，故重磨次數(shù)少;要么本身的設(shè)計精度很低，重磨后誤差增加迅速，以至不加修磨偏位值就根本不能用來加工8級精度齒輪(JB179-83)，而且負前角的絕對值常受誤差值的限制而不能取得大些，因此不能充分發(fā)揮刮削硬齒面時負前角的優(yōu)越性。
2.實施本發(fā)明時，在鏟磨齒形過程中，可以不用昂貴的PWF250型滾刀檢查儀進行測試，而用簡單易行的接觸式測量手段即可在導圓切平面內(nèi)測試側(cè)后刀面的直線度。技術(shù)要求中的其他項目，沒有任何特殊之處，故較大工具廠均能制造。不用昂貴的PWF250型滾刀檢查儀，可使?jié)L刀制造成本下降。
3.本發(fā)明由于刀齒前刀面是漸開面，是一種凸曲面，增加了刀齒的抗沖擊能力和耐磨性。同時，刀齒不僅具有大負前角的特征，而且是從刀齒根部開始，側(cè)刃各點的徑向負前角的絕對值逐漸增大。如MN＝4毫米時，分圓前角為-30°，齒根處約為-20°，齒頂處約為-36°。刀齒的薄弱環(huán)節(jié)齒頂部分獲得了更大絕對值的負前角。它會使易出現(xiàn)崩刃的齒頂部分的抗沖擊能力和抗崩刃性能得到提高，并能增加其耐磨性。用凸曲面代替平面，將減少硬質(zhì)合金齒輪刮削滾刀的崩刃現(xiàn)象。
4.本發(fā)明的漸開面前刀面可在高精度的Magg型磨齒機上刃磨和重磨。因此可使前刀面獲得更高的位置精度和光潔度。這將有助于整個滾刀制造精度的進一步提高，而且精度保持性好。
5.由于刀齒的耐磨性更好，抗崩刃性能更強，重磨次數(shù)更多，因此可使?jié)L刀總壽命提高(25～50)%。


圖1為齒輪刮削滾刀的主視圖。其中1為刀體;2為刀片，即刀齒;1′為刀齒的前刀面;5′和6′分別為刀齒左、右側(cè)刃;1″為外徑DE;2″為分圓直徑do;3″為軸臺直徑D1;4″為內(nèi)孔磨削空刀槽直徑d1;5″為長度L;6″為軸臺寬度L1;7″為軸臺端面倒角C1×45°;8″為分圓螺旋升角λo;9″為內(nèi)孔磨削寬度B1;10″為內(nèi)孔端面倒角C2×45°;11″為內(nèi)孔磨削空刀槽圓角半徑R1;12″為軸臺圓角半徑R2。
圖2為齒輪刮削滾刀的左視圖。其中2′為刀齒頂后面;3′和4′分別為刀齒左、右側(cè)后刀面;7′為刀齒支承部分;8′為容屑槽;9′為漸開面前刀面的端面漸開線;10′為一段徑向線;11′為齒背直線;13″為內(nèi)孔直徑d;14″為漸開面前刀面的基圓直徑do;15″為徑向鏟背量K;16″為分圓徑前角γo;17″為齒背角δ;18″為內(nèi)孔鍵槽寬度b1;19″為刀齒支承部分后刀面相對刀片鏟磨部分的減小量△R;20″為容屑槽底半徑r;21″為內(nèi)孔鍵槽高度t′1;22″為容屑槽深度H。
圖3是刮削滾刀刀齒左側(cè)后刀面形成原理圖。其中12′為刀齒左側(cè)后刀面的導圓;13′為生成左側(cè)后刀面的直母線;23″為左側(cè)后刀面導圓半徑rHL。
圖4是刮削滾刀刀齒右側(cè)后刀面形成原理圖。其中14′為刀齒右側(cè)后刀面的導圓;15′為生成刀齒右側(cè)后刀面的直母線;24″為右側(cè)后刀面導圓半徑rHR。
圖5是刮削滾刀刀齒的漸開面前刀面形成原理圖。其中16′為前刀面端面漸開線上任一點的法線;17′為前刀面端面漸開線上任一點的切線;18′為前刀面端面漸開線的基圓;19′為刮削滾刀的分圓;20′為前刀面端面漸開線上任一點的節(jié)圓;21′為刮削滾刀外圓。
圖6是刮削滾刀徑向鏟背量K與切向鏟背量Kt的關(guān)系圖。
圖7是設(shè)計基本蝸桿軸截形圖。其中22′和29′為新刀齒頂處有效點;23′和30′為磨掉總重磨量△r后齒頂處有效點;24′和31′為新刀齒根處有效點;25′和32′為磨掉總重磨量△r后齒根處有效點。
圖8是左側(cè)后刀面在導圓切平面內(nèi)的齒形圖。其中25″為左側(cè)后刀面在導圓切平面內(nèi)的左側(cè)齒形角αL。
圖9是右側(cè)后刀面在導圓切平面內(nèi)的齒形圖。其中26″為右側(cè)后刀面在導圓切平面內(nèi)的右側(cè)齒形角αR。
圖10是漸開面前刀面的近似齒形圖。其中27″為軸向齒厚S;28″為軸向齒距，單頭時即為滾刀導程P;29″為齒頂圓角半徑r

;30″為齒根圓角半徑r1;31″為齒頂高h′t;32″為齒全高ht。
圖11是計算漸開面前刀面齒頂高和齒全高的幾何關(guān)系圖。其中26′為刮削滾刀的根圓，其直徑為DI。
圖12是側(cè)后刀面軸向齒形圖。其中33″為左側(cè)后刀面軸向齒形角αOL;34″為右側(cè)后刀面軸向齒形角αOR;35″為齒頂高h′X;36″為齒全高hX。
圖13是容屑槽尺寸圖。其中27′為刀片槽側(cè)面;28′為刀片槽底面;37″為刀片槽側(cè)面和徑向線的夾角ω;38″為刀片槽側(cè)面寬度b。
圖14是刀片主視圖。其中39″為刀片寬度B;40″為肩臺起始點長度J;41″為側(cè)邊斜角α′＝α″;42″為肩臺寬度g。
圖15是刀片側(cè)視圖。其中43″為刀片厚度C;44″為刀片長度ι;45″為刀片端剖面頂面圓弧半徑R。
實施例按上述新構(gòu)形方法與其理論計算公式，對任何模數(shù)的刮削滾刀，通過計算機運算均可優(yōu)化出一組確保理論齒形誤差很微小(如MN＝4的AA級刮削滾刀允許的齒形固有誤差應≤0.8微米)的設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。下面以刮削加工MN＝4的淬硬齒面為例來說明如何設(shè)計計算AA級新構(gòu)形法硬質(zhì)合金齒輪刮削滾刀。
1.結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計參數(shù)MN＝4毫米;DE＝140毫米;d＝50毫米;
L＝100毫米;頭數(shù)Zo＝1;do＝130.4毫米;
λo＝1°45′28″;P＝12.572毫米;γo＝-30°;
DI＝120.4毫米;K＝6毫米;槽數(shù)Zk＝14;
rHL＝33.6毫米;rHR＝41毫米;dC＝112.9297毫米;
D1＝90毫米;d1＝52毫米;L1＝10毫米;
C1×45°＝1.5×45°;C2×45°＝1×45°;B1＝30毫米;
R1＝1毫米;R2＝1.5毫米;b1＝12.12毫米;
t′1＝53.5毫米;前刀面分圓壓力角αoy＝30°。
2.齒形尺寸(1)導圓切平面內(nèi)齒形，見圖8和圖9。
αL＝16°33′35″;αR＝17°18′55″.
(2)前刀面齒形，見圖10和圖11P＝12.572毫米;S＝6.286毫米;r

＝0.8毫米;
ri＝0.8毫米;h′t＝5.74毫米;ht＝11.24毫米;
(3)軸截面齒形，見圖12αOL＝18°25′16″;αOR＝18°18′52″;
h′X＝4.8毫米;hx＝9.8毫米;
(4)容屑槽和刀片槽尺寸，見圖13δ＝30°;H＝19毫米;r＝2.5毫米;
ω＝56.9°;b＝4毫米;
(5)刀體和刀片尺寸，見圖14和圖15單齒硬質(zhì)合金刀片用銀焊工藝焊接在合金鋼的刀體上。刀片材料為758，刀體材料為9SiCr。
未開刀片槽的刀體外徑減小量2·△R＝2毫米;
未開刀片槽的刀體外徑D′E＝140-2＝138毫米;
刀片尺寸如下B＝12.5毫米;J＝5.5毫米;α′≈α″＝17°;
g＝1毫米;C＝5毫米;ι＝16毫米;
R＝25毫米。
(6)技術(shù)條件本例為AA級滾刀，制造過程中要檢查以下各項(1)相鄰切削刃的螺旋線誤差△t＝5微米(2)滾刀一轉(zhuǎn)內(nèi)切削刃的螺旋線誤差 △t1＝8微米(3)滾刀三轉(zhuǎn)內(nèi)切削刃的螺旋線誤差 △t3＝13微米(4)導圓切平面內(nèi)齒形誤差△f＝6微米(5)前刀面漸開線齒形誤差△f＝6微米(6)前刀面與內(nèi)孔軸線的不平行度△P＝40微米
(7)容屑槽的相鄰周節(jié)差△tg＝25微米(8)容屑槽周節(jié)的最大累積誤差△Tg＝40微米(9)軸臺的徑向跳動△a＝6微米(10)端面跳動△b＝4微米(11)內(nèi)孔偏差△d＝13微米(12)齒厚偏差△S＝±20微米內(nèi)孔、前刀面、齒頂后刀面、齒側(cè)后刀面的粗糙度為

，軸臺外圓，端面粗糙度為

，其他非磨制表面的粗糙度為

滾刀外徑DE的偏差為±0.8毫米。
滾刀長度L的偏差為±0.8毫米。

權(quán)利要求
1.一種由刀體(1)與刀片(2)組成的齒輪刮削滾刀，其特征在于刀齒前刀面(1′)為一種凸曲的漸開面，刀齒左、右側(cè)后刀面(3′和4′)為與前刀面(1′)相匹配的具有特定導圓半徑(23″和24″)的直紋螺旋面；刀齒左、右側(cè)刃(5′和6′)為前刀面(1′)與兩側(cè)后刀面(3′和4′)相交而得的兩條空間曲線，是相對過齒頂、齒根平面的兩條凸曲線；滾刀設(shè)計基本蝸桿為一種由刀刃按蝸桿導程作螺旋運動而形成的曲母線蝸桿；容屑槽(8′)的端截形由齒背直線(11′)、槽底圓弧、前刀面(1′)的端面漸開線(9′)以及端面漸開線(9′)和槽底圓弧之間的一段從基圓(18′)開始的徑向線(10′)組成，齒背直線(11′)和徑向線(10′)構(gòu)成槽齒背角(17′)。
2.按權(quán)利要求1所述的齒輪刮削滾刀，其特征在于所述的與前刀面(1′)相匹配的具有特定導圓半徑(23″和24″)的直紋螺旋面，其母線(13′和15′)與端面的夾角(αL和αR)分別由下列理論公式計算
3.按權(quán)利要求1所述的齒輪刮削滾刀，其特征在于所述的前刀面(1′)與兩側(cè)后刀面(3′和4′)相交而得的兩條空間曲線，其理論方程式為
4.按權(quán)利要求1所述的齒輪刮削滾刀，其特征在于所述的滾刀設(shè)計基本蝸桿為一種由刀刃按蝸桿導程作螺旋運動而形成的曲母線蝸桿，該蝸桿左、右側(cè)表面的理論方程式為
其中θ′＝(θ+αXL)+ω或θ′＝(θ+αXR)+ωP為設(shè)計基本蝸桿的導程ω為刀刃上任一點的轉(zhuǎn)角y＝ry·cos(θ+ω)＝ry·cos(θ′-αX)z＝ry·sin(θ+ω)＝ry·sin(θ′-αX)其中αX為αXL或αXR
5.按權(quán)利要求1所述的齒輪刮削滾刀，其特征在于所述的齒背角(17′)為20°～40°。
全文摘要
一種齒輪刮削滾刀，其特征為以凸曲的漸開面作為刀齒前刀面，以與之相匹配的具有特定導圓半徑的直紋螺旋面作為刀齒左、右側(cè)后刀面。本發(fā)明能確保齒形設(shè)計精度；刀刃上越往齒頂方向之點，其負前角的絕對值越大；鏟磨齒形時能測側(cè)后刀面任何部位的直線度，便于提高制造精度，且精度保持性好。本發(fā)明耐磨性高、抗崩刃性強、重磨次數(shù)多，總壽命可提高(25～50)％。
文檔編號B23F21/16GK1031809SQ8710626
公開日1989年3月22日 申請日期1987年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月10日
發(fā)明者全玉璋, 李芳 , 溫奇志 申請人:吉林工業(yè)大學