CN101003098A - 等模数非对称齿廓渐开线齿轮滚刀 - Google Patents

Abstract

一种等模数非对称齿廓渐开线齿轮滚刀，属于齿轮滚刀技术领域。切削部分由一段阿基米德蜗杆构成，滚刀刀齿的侧切削刃在蜗杆的螺旋表面上，切削刃p_z和p_y是刀齿的容屑槽表面B和侧铲面D的交线，滚刀采用正前角，与非对称齿轮对应，滚刀有两个侧刃齿形角，顶刃后角经径向铲齿获得，顶刃后角和侧刃后角的铲背量相同，并采用合理的顶刃后角和侧刃后角，保持安装角度φ等于刀刃螺旋升角λ_fg。本发明的有点在于，刀具构型简单，制造、测量、重磨、使用方便，能快速，方便，有效地加工制造出等模数双压力角非对称渐开线齿轮。

Description

等模数非对称齿廓渐开线齿轮滚刀

技术领域

本发明属于齿轮滚刀技术领域，特别提供了一种等模数非对称齿廓渐开线齿轮滚刀。

背景技术

齿轮传动在工业、农业、国防、科学技术及国民经济各部门中都得到广泛的应用，尤其在机械传动装置中，其性能和质量直接影响到整机产品的技术经济指标。轮齿形状对齿轮传动性能至关重要，由于双压力角非对称齿廓渐开线圆柱齿轮工作齿侧使用大压力角，非工作齿侧使用小压力角，这样不仅可以提高齿轮的抗弯曲强度，齿面接触强度，而且还使工作齿侧综合曲率半径增大，继而增大油膜厚度，改善润滑状态。

就标准齿轮整个制齿工艺来看，目前以传统的铣、刨、滚、插、剃、磨等工艺为主。其中又以滚切法加工齿轮、蜗轮应用最广。它不仅生产率和加工精度高，而且机床调整、刀具制造比较容易，技术易于掌握。因而设计出一款新型的滚刀是加工制造非对称齿轮的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等模数非对称齿廓渐开线齿轮滚刀，解决了双压力角非对称齿轮的加工制造问题。

根据被加工非对称齿轮的已知条件确定滚刀的精度等级，滚刀的基本尺寸和法向齿形尺寸。滚刀外径愈大，则滚刀分度圆螺纹升角愈小，滚刀近似造形误差越小，从而滚刀齿形精度越高，减小单齿的切削负荷，提高齿轮齿面光洁度和滚刀的耐用度。

本发明的切削部分由一段阿基米德蜗杆构成，滚刀刀齿的侧切削刃在蜗杆的螺旋表面上，切削刃p_z和p_y是刀齿的容屑槽表面B和侧铲面D的交线，滚刀采用正前角，与非对称齿轮对应，滚刀有两个侧刃齿形角，顶刃后角经径向铲齿获得，顶刃后角和侧刃后角的铲背量相同，并采用合理的顶刃后角和侧刃后角，保持安装角度等于刀刃螺旋升角λ_f。

对滚刀的齿形进行设计：阿基米德滚刀其刀齿侧刃是在阿基米德螺旋面上，轴向截面里的齿形是直线。容屑槽做成直槽，刀齿的前刃面是一平面。由于非对称齿轮有两个压力角，因而其滚刀有两个轴向齿形角和两个侧刃齿形角。

对滚刀的切削部分进行设计：前角γ，采用正前角，取7°～9°可以改善滚刀的切屑状况，并且提高了滚刀的耐用度，提高了加工表面的光洁度。当滚刀的螺旋升角λ_f≤5°时，滚刀容屑槽做成直槽；λ_f＞5°时，容屑槽做成与滚刀螺纹相垂直的螺旋槽。侧刃齿形角是与被加工非对称齿轮的两压力角相关的，左侧刃齿形角α_qz在20°～47.85°之间。滚刀齿顶后角一般是由径向铲齿获得的，顶刃后角和侧刃后角的铲背量相同，取第二铲背量为第一铲背量的1.3～1.5倍。顶刃后角α_e取10°～12°，侧刃后角是与被加工非对称齿轮的两压力角相关的，并且两侧刃后角应取3°～12°。确定滚刀的轴台尺寸、键槽尺寸，并验算刀体的强度。

本发明等模数非对称齿轮滚刀主要参数及计算公式归纳：

1、螺旋参数

(1)、分圆螺旋升角：

λ_f＝sin^-1(m_n/d_fg)                                                              (1)

(2)、螺纹方向：

采用右旋螺纹

2、切削部分：

(1)、滚刀分圆前角γ_f

γ_f＝sin^-1((D_eg sinγ_e)/(D_eg-2(f+c)m_n-0.2(πD_eg/Z_g)tgα_e))                      (2)

(2)、侧刃后角α_c1，2

α_c1，2＝tg^-1(tgα_e sin(α_fn1，α_fn2))                                          (3)

3、齿形设计：

(1)、阿基米德滚刀轴向截面里的齿形是直线。采用正前角时，滚刀轴向齿形角为：

ctg(α_z1，α_z2)＝ctg(α_fn1，α_fn2)cos(sin^-1(m_nn/d_fg))(1-Z_gKe/(2πγ_fg ²cosγ_f))  (4)

(2)、左侧刃齿齿形角α_qz

tgα_qz＝(tgα_fn1 cos(sin^-1((D_eg sinγ_e)/(D_eg-2(f+c)m_n-0.2(πD_eg/Z_g)tgα_e)))-(m_nn/d_fg)(D_egsinγ_e)/D_eg-2(f+c)m_n-0.2(πD_eg/Z_g)tgα_e))/cos(sin^-1(m_nn/df_g))             (5)

(3)、右侧刃齿齿形角α_qy

tgα_qy＝(tgα_fn2 cos(sin_-1(D_eg sinγ_e)/(D_eg-2(f+c)m_n-0.2(πD_eg/Z_g)tgαe)))+(m_nn/d_fg)(D_eg sinγ_e)/(D_eg-2(f+c)m_n-0.2(πD_eg/Z_g)tgα_e))/cos(sin^-1(m_nn/d_fg))           (6)

(4)、前刃面齿顶高h_egq

$h_{\mathrm{egq}}=\sqrt{{R_{\mathrm{eg}}}^2-{(D_{\mathrm{eg}}\sin {\mathrm{\γ}}_e/2)}^2}-\sqrt{{(R_{\mathrm{eg}}-(f+c)m_n)}^2}-{(D_{\mathrm{eg}}\sin {\mathrm{\γ}}_e/2)}^2---\left(7\right)$

(5)、前刃面齿全高h_gq

$h_{\mathrm{gq}}=\sqrt{{R_{\mathrm{eg}}}^2-{(D_{\mathrm{eg}}\sin {\mathrm{\γ}}_e/2)}^2}-\sqrt{{(R_{\mathrm{eg}}-2(f+c)m_n)}^2}-{(D_{\mathrm{eg}}\sin {\mathrm{\γ}}_e/2)}^{2---\left(8\right)}$

式中：α_e为顶刃后角，常取10~12°；α_fn1为非对称齿轮工作齿面压力角；α_fn2为非对称齿轮非工作齿面压力角；n为滚刀刀齿螺纹头数，通常n＝1。

本发明的有点在于，刀具构型简单，制造、测量、重磨、使用方便，能快速，方便，有效地加工制造出等模数双压力角非对称渐开线齿轮。

附图说明

图1滚刀轴向视图。

图2滚刀径向视图。

图3滚刀前刃面齿形。

图4滚刀的切削刃。

图中：轴向齿距t_z，分圆螺旋升角λ_f，第一铲背量K，第二铲背量K₁，槽形角θ，容屑槽深度H，容屑槽数Z_g，轴向齿厚S_fzg，左侧刃齿形角α_qz，右侧刃齿形角α_qy，齿全高h_egq，齿顶高h_eg。

具体实施方式

图1中，首先根据被加工非对称齿轮的参数，求出滚刀的基本尺寸和法向齿形尺寸，然后，算出轴向齿形尺寸t_z，t_z＝t_n/cosλ_fg＝10.210/cos2.78°＝10.222，分圆螺旋升角λ_f，λ_f＝sin^-1(nm_n/d_fg)＝sin^-1(1*3.25/66.85)＝2.78°，其中，d_fg-为滚刀分圆直径。从而可以确定出滚刀的轴向尺寸。

图2中，第一铲背量K，K＝πD_egtgα_e/Z_g＝(3.14*75/10)tg(10°～12°)＝4.15～5.01，取K＝5；第二铲背量K₁，K₁＝1.5K＝1.5*5＝7.5；取槽形角θ＝25°；容屑槽深度H，H＝h_g+(K+K₁)/2+1＝7.6375+12.5/2+1＝14.8875，取H＝14.9；其它轴台或键槽尺寸可根据模数选取。

图3中，由前面的公式(5)，(6)，(7)，(8)得：α_qz＝34.45°，α_qy＝20.19°，h_eg＝3.61，h_egq＝7.72。S_fzg＝S_fng/cosλ_fg＝5.1/cos2.78°＝5.11。依据左右前刃面齿形角α_qz、α_qy，轴向齿厚S_fzg，轴向齿距t_z，前刀面齿顶高h_gq和齿全高h_egq来精确确定滚刀的前刃面齿形。

Claims (4)

1、一种等模数非对称齿廓渐开线齿轮滚刀，其特征在于，切削部分由一段阿基米德蜗杆构成，滚刀刀齿的侧切削刃在蜗杆的螺旋表面上，切削刃p_z和p_y是刀齿的容屑槽表面B和侧铲面D的交线，滚刀采用正前角，与非对称齿轮对应，滚刀有两个侧刃齿形角，顶刃后角经径向铲齿获得，顶刃后角和侧刃后角的铲背量相同，并采用合理的顶刃后角和侧刃后角，保持安装角度等于刀刃螺旋升角λ_f。

2、根据权利要求1所述的滚刀，其特征在于，所说的正前角γ取7°～9°，采用直槽螺旋槽。

3、根据权利要求1所述的滚刀，其特征在于，所说的两个侧刃齿形角是与被加工非对称齿轮的两压力角相关的，左侧刃齿形角α_qz在20°～47.85°之间。

4、根据权利要求1所述滚刀，其特征在于，顶刃后角和侧刃后角的铲背量相同，取第二铲背量为第一铲背量的1.3～1.5倍，顶刃后角α_e取10°～12°，侧刃后角是与被加工非对称齿轮的两压力角相关的，并且两侧刃后角应取3°～12°。

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