齿轮刮削滚刀制造技术

一种齿轮刮削滚刀，其特征为以凸曲的渐开面作为刀齿前刀面，以与之相匹配的具有特定导圆半径的直纹螺旋面作为刀齿左、右侧后刀面。本发明专利技术能确保齿形设计精度；刀刃上越往齿顶方向之点，其负前角的绝对值越大；铲磨齿形时能测侧后刀面任何部位的直线度，便于提高制造精度，且精度保持性好。本发明专利技术耐磨性高、抗崩刃性强、重磨次数多，总寿命可提高（２５～５０）％。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于渐开线齿轮滚刀领域。刮削淬硬齿面所用的刀具即为齿轮刮削滚刀。所谓刮削硬齿面技术就是应用这类刀具对经过粗滚齿，并经过热处理获得较高硬度的齿面进行最终的或精磨齿前的精滚齿。目前，国内外已有的硬质合金刮削滚刀，其主要技术特征是前刀面均为平面，并具有较大绝对值的负径向前角。此种刀具尽管刀齿有一定的抗冲击性能，刀刃有一定的抗崩刃能力，但是，由于前刀面是平面，使其刀齿的抗冲击性能和抗崩刃能力受到了局限，存在时有崩刃现象，也就是说，如果前刀面是凸曲面则会好得多。但是，作为齿轮刀具，为了严格遵守啮合原理与满足被加工齿轮的精度要求，滚刀前刀面的性质又是不可随便确定的。从已有硬质合金刮削滚刀的构形方法上看，目前主要有两种解决方案。其一是采用渐开线基本蜗杆，刀齿前刀面是平面，因此，刀齿的左、右侧刃是两条平面理论曲线，而刀齿的左、右侧后刀面则是作为刀刃的平面理论曲线，按各自的导程作螺旋运动时形成的一种曲母线螺旋面，即该螺旋面与滚刀轴向剖面、蜗杆法剖面以及前刀面的交线均不是直线。这就使得在铲磨滚刀齿形时，只能根据齿轮啮合原理，利用PWF250型或PWF300型滚刀检查仪测量滚刀刀刃精度情况，控制其不超差，但不能测量滚刀刀齿侧后刀面除刀刃之外其他部位的精度情况，因此对滚刀重磨后的精度情况心中无数，往往造成滚刀重磨后精度下降，致使重磨次数减少，滚刀总使用寿命缩短。而且，为了实现这样的测量需用价值十几万美元的PWF250型或PWF300型滚刀检查仪检查滚刀的啮合线误差△T∑。其二是刀齿前刀面也是平面，但刀齿的左、右侧刃不是平面理论曲线，而是用平面理论曲线在分圆处的切线代替平面理论曲线，这表明滚刀刀齿的左、右侧后刀面是这两条代替的切线沿半径为滚刀前刀面偏移量E的导圆，按各自的导程作螺旋运动时形成的直纹螺旋面，此时滚刀的设计基本蜗杆侧表面也是直纹螺旋面，其导程等于同规格渐开线蜗杆的导程。由于此种构形方法其侧后刀面是直纹螺旋面，因此在铲磨滚刀齿形时能测量侧后刀面上包括刀刃在内的任何部位，做到中心有数。但是，由于切线代替了平面理论曲线而带来了滚刀齿形设计误差(也称齿形固有误差或理论齿形误差)，而且比较大。比如当MN＝4毫米时，前刀面上左侧刃齿顶处的齿形设计误差EL1＝2.7微米，左侧刃齿根处的齿形设计误差EL2＝3.1微米，远远超过用于加工8级精度齿轮(JB179-83)对应的滚刀所允许的0.8微米的齿形固有误差。而且此时前刀面的偏移量E仅等于5毫米，即使取较小的外径DE＝110毫米，其前角也只有-5.2°。因此，其抗冲击性能和抗崩刃能力是有限的。而且滚刀重磨后齿形设计误差上升很快，造成重磨次数下降，滚刀总寿命缩短。总之，上述两种构形方法，均存在重磨次数少和时有崩刃的弱点。本专利技术的目的在于提供一种耐磨性高、抗崩刃性能强、重磨次数多，使用总寿命高的新构形法硬质合金(或其他刀具材料)的齿轮刮削滚刀。所谓新构形法就是提出一种以渐开面作为刮削滚刀刀齿前刀面(1′)，以与之相匹配的具有特定导圆半径(23″和24″)的直纹螺旋面作为刮削滚刀刀齿左、右侧后刀面(3′和4′)的构形方法。按这种新构形法设计的齿轮刮削滚刀，在结构上其技术特征与效能是1)该刮削滚刀刀齿的前刀面(1′)是渐开面，也是一种凸曲面，因此刀齿的抗冲击能力加强。由于渐开线具有可分性，故滚刀重磨前刀面之后，其前刀面的性质不变，刃磨、重磨方便，精度保持性好;2)该刮削滚刀刀齿的左、右侧后刀面(3′和4′)是与前刀面相匹配的具有特定导圆半径(23″和24″)的直纹螺旋面，匹配特定导圆半径(23″和24″)的主要前提是保证刀齿齿形设计精度达到加工7级或8级齿轮(JB179-83)的要求，故齿形设计精度高，又由于是直纹螺旋面，故铲磨齿形时测量方便，可测侧后刀面任何部位的直线度，进而增加重磨次数;3)该刮削滚刀刀齿两侧刃(5′和6′)是前刀面(1′)和与之相匹配的具有特定导圆半径的直纹螺旋面(3′和4′)相交而得的两条空间曲线，是相对过齿顶，齿根的平面的两条凸形空间曲线，故耐磨性更高，刀刃上每一点都是渐开面前刀面的端面渐开线上的一点，该点的压力角即为刀刃上此点的负前角，因此刀刃上越往齿顶方向之点，其负前角的绝对值越大，克服了现有刮削滚刀刀齿齿顶部位负前角的绝对值最小，因而均较薄弱的状况，所以刀刃抗崩性能更佳。4)滚刀的设计基本蜗杆是刀刃按其导程(等于同规格渐开线蜗杆的导程)作螺旋运动时形成的一种曲母线蜗杆，它与理论渐开线蜗杆非常相近，故能保证刀齿齿形设计精度达到加工7级或8级齿轮(JB179-83)的要求;5)该刮削滚刀刀齿顶后面(2′)是其端剖面截形为阿基米德螺线的一种曲面，不仅制造方便，而且滚刀重磨前刀面之后，其顶刃后角基本保持不变;6)该刮削滚刀容屑槽(8′)的端截形，由齿背直线(11′)、半径(20″)确定的槽底圆弧、前刀面(1′)的端面渐开线(9′)，以及端面渐开线(9′)与半径(20″)确定的槽底圆弧之间的一段从基圆(18′)开始的径向线(10′)组成。径向线(10′)与齿背线(11′)的夹角称齿背角，其角度(17″)为20°～40°。容屑槽(8′)为直槽，易制造准确。新构形法齿轮刮削滚刀，其设计计算理论公式推导如下(一)具有特定导圆半径(23″和24″)的直纹螺旋面作为滚刀刀齿(2)的左、右侧后刀面(3′与4′)，见图3和图4，其方程为 其中PL-左侧后刀面螺旋面导程PR-右侧后刀面螺旋面导程ry-讨论点B的矢量在端面上的投影rML-左侧后刀面的导圆半径rMR-右侧后刀面的导圆半径θ-讨论点的转角αL-左侧螺旋面的直母线与端面的夹角，即在导圆的切平面内左侧后刀面的齿形角αR-右侧螺旋面的直母线与端面的夹角，即在导圆的切平面内右侧后刀面的齿形角(二)能使左、右侧刃(5′和6′)上各点具有大负前角的渐开面作为滚刀刀齿的前刀面(1′)(见图5)，其方程为 其中θy-讨论点B的渐开线函数θey-滚刀刀齿齿顶处的渐开线函数αy-讨论点的压力角，即相应刀刃上之点的负前角值γ αey-滚刀刀齿齿顶处的压力角，即刀齿顶刃处的负前角值γ re-滚刀刀齿齿顶半径rc-渐开面前刀面的基圆半径ry-讨论点B的半径由上述可见，渐开面前刀面(1′)，是一种凸曲面，且可使两侧刃(5′和6′)获得绝对值很大的负前角。(三)联立方程式(a)和(b)便得滚刀刀齿左、右侧刀刃(5′和6′)的方程 (四)滚刀设计基本蜗杆的螺旋面方程令切削刃按滚刀设计基本蜗杆的螺旋参数(等于同规格渐开线蜗杆的螺旋参数)作螺旋运动，便得到设计基本蜗杆的侧面螺旋面，如设计基本蜗杆的导程为P，刀刃上某一点转过ω角，则设计基本蜗杆侧表面上的这点X坐标为 设(θ+αXL)+ω＝θ′，即θ+ω＝θ′-αXL则上式变为下式 其中αX，用于左侧时为αXL，用于右侧时为αXR。(五)设计基本蜗杆的轴向齿形方程令(θ+ω)＝(θ′+αX)＝0即得 (六)设计基本蜗杆轴向齿形在滚刀分圆处的斜率对(e)式求导即得 其中ro-滚刀分圆半径由于渐开面前刀面也属直槽滚刀，因此存在下列关系 其中Kt-在导圆(12′或14′)切平面内的铲背量Zk-滚刀容屑槽数滚刀在导圆(12′或14′)切平面内的铲背量Kt与径向剖面内的铲背量K存在下列关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由刀体（１）与刀片（２）组成的齿轮刮削滚刀，其特征在于：刀齿前刀面（１′）为一种凸曲的渐开面，刀齿左、右侧后刀面（３′和４′）为与前刀面（１′）相匹配的具有特定导圆半径（２３″和２４″）的直纹螺旋面；刀齿左、右侧刃（５′和６′）为前刀面（１′）与两侧后刀面（３′和４′）相交而得的两条空间曲线，是相对过齿顶、齿根平面的两条凸曲线；滚刀设计基本蜗杆为一种由刀刃按蜗杆导程作螺旋运动而形成的曲母线蜗杆；容屑槽（８′）的端截形由齿背直线（１１′）、槽底圆弧、前刀面（１′）的端面渐开线（９′）以及端面渐开线（９′）和槽底圆弧之间的一段从基圆（１８′）开始的径向线（１０′）组成，齿背直线（１１′）和径向线（１０′）构成槽齿背角（１７′）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：全玉璋，李芳，温奇志，
申请(专利权)人：吉林工业大学，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]