CN108581084A - 一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及齿轮端面倒棱工具技术领域，其公开了一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，包括圆盘形刀体，所述圆盘形刀体的外缘上分布有若干数量的工作齿，所述工作齿包括若干数量用于对所述齿轮的端面进行倒棱的倒棱齿和若干数量用于对倒棱后的齿轮齿廓表面进行滚压修正的滚压齿，所述倒棱齿和所述滚压齿在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列，且当所述齿轮的齿数为奇数时，所述工作齿的齿数为偶数；当所述齿轮的齿数为偶数时，所述工作齿的齿数为奇数。本发明实现了倒棱及滚压的一体化加工，且刀具加工的稳定性好、加工质量高，同时可有效降低刀具成本。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮端面倒棱工具技术领域，具体涉及一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具。
背景技术
在齿轮加工过程中，特别在滚齿工序之后，在齿轮的齿廓两端面的棱边上极易产生毛边和毛刺，会影响到后续的精加工剃齿或磨齿、珩齿工序。同时，齿轮两端面的棱边上毛刺的存在会引起齿轮啮合的噪音，从而影响到设备的性能。为此，通常需要在滚齿后对齿轮两端面的棱边进行去毛刺。
目前，对齿轮两端面的棱边进行去毛刺通常有两种方法：
一是采用人工方法去毛刺，其加工效率较低、且去毛刺的质量不稳定。
二是采用倒棱刀，将齿轮放置在倒棱机床上，进行机械自动倒棱(倒棱刀作为主动轮，带动齿轮啮合转动并实现倒棱)，其生产效率较高。比较典型的倒棱刀为啮合挤压式倒棱刀，其采用全齿廓挤棱方法，将两把圆盘式的倒棱刀对称地设置在齿轮的两端面，倒棱刀上设置有齿顶后角和齿侧后角。工作过程中，由机床施加径向作用力，使得倒棱刀与齿轮之间形成啮合转动和挤压，在齿轮端面的棱边处被倒棱刀上的后刀面挤压出一定的倒角，其倒角角度由倒棱刀上的刀齿齿顶后角及齿侧后角所决定。
现有技术中，采用上述倒棱刀进行齿轮的倒棱存在以下问题：齿轮齿面上经过倒棱刀挤压之后，齿轮的两端面会产生翻边、齿轮的齿廓面上会产生微小的凸起，高度一般会有0.05～0.2mm。通常齿轮的两端面的翻边可以通过在倒棱机床安装刮刀而得到解决。但是齿轮的齿廓面上的微小凸起会影响到后续的精加工工剃齿或磨齿、珩齿工序。为了解决这一问题，通常采用两个措施保护：一个是增加一道滚压工序，用滚压轮将齿面凸起压低到0.02mm以内；另一个是增加一道精滚工序，将齿面的凸起用滚刀切削去除，然而，这些增加的工序必然降低了生产的效率，并增加了制造成本。
为了解决上述问题，需要开发出一种倒棱及滚压一体加工的复合刀具。其中，授权公告号为CN202943336U的中国专利公开了一种整体式滚压倒棱复合刀，其通过在圆盘形的刀盘上分别设置一组倒棱齿和一组滚压齿，且一组倒棱齿和一组滚压齿各占据半个圆盘，上半个圆盘用于倒棱、下半个圆盘用于滚压，从而实现滚压倒棱复合加工。
但是采用上述专利的滚压倒棱复合刀，为了分别完成对齿轮一周所有齿的滚压和倒棱，其刀盘上的总齿数需要做成齿轮齿数的两倍，导致刀盘尺寸较大，其一方面增加了刀具的成本，另一方面较大尺寸的刀盘在滚压和倒棱时其稳定性下降，从而导致加工质量的下降。另外，采用倒棱齿和滚压齿各占据半个圆盘的结构，也存在刀盘不平衡量较大的弊端。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，旨在实现倒棱及滚压的一体化加工，并增加刀具加工的稳定性、提高加工质量，同时降低刀具成本。具体的技术方案如下：
一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，包括圆盘形刀体，所述圆盘形刀体的外缘上分布有若干数量的工作齿，所述工作齿包括若干数量用于对所述齿轮的端面进行倒棱的倒棱齿和若干数量用于对倒棱后的齿轮齿廓表面进行滚压修正的滚压齿，所述倒棱齿和所述滚压齿在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列，且当所述齿轮的齿数为奇数时，所述工作齿的齿数为偶数；当所述齿轮的齿数为偶数时，所述工作齿的齿数为奇数。
由于复合刀具上的工作齿的齿数与齿轮的齿数，其一个为奇数、一个为偶数，因此两者在啮合转动过程中可以实现交替啮合，实现齿轮上各齿的倒棱与滚压，从而使得倒棱后在齿轮的齿廓面上所产生的微小凸起得到有效的修正。
作为本发明的优选方案之一，所述齿轮为齿数是奇数N的齿轮，所述复合刀具上的工作齿的齿数为N+1个，所述N+1个工作齿包括(N+1)/2个倒棱齿和(N+1)/2个滚压齿，且所述倒棱齿和所述滚压齿在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列。
工作时，齿轮与复合刀具相互啮合转动，在齿轮转动的第一周，齿轮上的第一个齿至第N个齿分别对应的与复合刀具上的第一个齿至第N个齿相啮合，使得齿轮上的齿交替受到复合刀具上倒棱齿与滚压齿的加工；在齿轮转动的第二周，齿轮上的第一个齿对应的与复合刀具第N+1个齿相啮合，实现倒棱齿与滚压齿的换位加工，使得齿轮上原来受到倒棱齿加工的齿廓又受到滚压齿的加工，原来受到滚压齿加工的齿廓又受到倒棱齿的加工，即可实现齿轮每转动两周完成齿轮上每个齿的倒棱与滚压的复合加工。
作为本发明的优选方案之二，所述齿轮为齿数是偶数M的齿轮，所述复合刀具上的工作齿的齿数为M+1个，所述M+1个工作齿包括M/2个倒棱齿、M/2个滚压齿和一个过渡啮合齿，且所述M+1个工作齿中，第一个工作齿至第M个工作齿为在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列的倒棱齿和滚压齿，第M+1个工作齿为所述圆盘形刀体的外缘上的过渡啮合齿。
上述过渡啮合齿起到带动齿轮转动作用，并使得转动过程中其倒棱齿、滚压齿能够与齿轮上的齿进行换位啮合。优选的，所述过渡啮合齿设置为滚压齿。
工作时，齿轮与复合刀具相互啮合转动，在齿轮转动的第一周，齿轮上的第一个齿至第M个齿分别对应的与复合刀具上的第一个齿至第M个齿相啮合，使得齿轮上的齿交替受到复合刀具上倒棱齿与滚压齿的加工；在齿轮转动的第二周，齿轮上的第一个齿与复合刀具第M+1个齿(为过渡啮合齿)相啮合，这样从齿轮的第二个齿开始的后续啮合过程中，其齿轮上的第2、第3、第4……、第M、第1个齿又对应的换位到与复合刀具上的第1、第2、第3……、第M个齿相啮合，使得齿轮上原来受到倒棱齿加工的齿廓又受到滚压齿的加工，原来受到滚压齿加工的齿廓又受到倒棱齿的加工，即可实现齿轮每转动两周再加一齿后完成齿轮上每个齿的倒棱与滚压的复合加工。
上述复合刀具上倒棱齿与滚压齿交替布置方案，以及复合刀具上工作的齿数量与齿轮上齿的数量的奇偶配对方案，相对于现有技术中的滚压倒棱复合刀，可以使得工作齿数量减少近一半，复合刀具的刀盘直径也同步减小近一半，从而增加了刀具加工的稳定性、提高了加工质量，同时降低了刀具成本。
作为本发明中圆盘形刀体的优选方案之一，所述圆盘形刀体的数量为一个，所述圆盘形刀体上的倒棱齿为用于加工所述齿轮单端面的倒棱齿。
作为本发明中圆盘形刀体的优选方案之二，所述圆盘形刀体的数量为一对，所述的一对圆盘形刀体上的倒棱齿为分别用于加工所述齿轮两端面的倒棱齿。
上述采用双刀盘的复合刀具可以实现齿轮两端面倒棱和滚压的同时加工。
本发明的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具还包括刀盘座，所述的一对圆盘形刀体安装在所述的刀盘座上。
本发明中，所述刀盘座包括通过定位止口相互配合连接并用螺栓固定在一起的左刀盘座、右刀盘座，所述的一对圆盘形刀体分别连接在所述的左刀盘座、右刀盘座上。
为了防止左刀盘座、右刀盘座在工作时的运动干涉，上述左刀盘座、右刀盘座上的倒棱齿、滚压齿在轴向投影方向上需要相互对齐。
为了方便安装，所述刀盘座的中心沿轴向开设有安装用的通孔，所述通孔内加工有键槽。
作为本发明中的倒棱齿的优选方案之一，所述倒棱齿为高速钢倒棱齿，所述滚压齿为高速钢滚压齿。
作为本发明中的倒棱齿的优选方案之二，所述倒棱齿为硬质合金倒棱齿，所述滚压齿为硬质合金滚压齿。
作为本发明的进一步改进，所述倒棱齿、滚压齿可以是与圆盘形刀体一体式连接的倒棱齿、滚压齿，也可以是相对于圆盘形刀体为分体装配式倒棱齿、滚压齿。
本发明中，所述倒棱齿与滚压齿设置成用于实现所述倒棱齿与滚压齿相互同步作用的相同齿形参数，所述倒棱齿的齿侧在同一圆周截面上具有相同的轴向后角。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，由于复合刀具上的工作齿的齿数与齿轮的齿数，其一个为奇数、一个为偶数，因此两者在啮合转动过程中可以实现交替啮合，实现齿轮上各齿的倒棱与滚压，从而使得倒棱后在齿轮的齿廓面上所产生的微小凸起得到有效的修正。
第二，本发明的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其倒棱齿与滚压齿交替布置方案，以及复合刀具上工作的齿数量与齿轮上齿的数量的奇偶配对方案，相对于现有技术中的滚压倒棱复合刀，可以使得工作齿数量减少近一半，复合刀具的刀盘直径也同步减小近一半，从而增加了刀具加工的稳定性、提高了加工质量，同时降低了刀具成本。
第三，本发明的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，采用双刀盘的复合刀具可以实现齿轮两端面倒棱和滚压的同时加工。
附图说明
图1是本发明的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具的结构示意图；
图2是针对齿轮齿数为奇数N时，所使用的工作齿的齿数为N+1个的复合刀具的结构示意图(其中的N＝41)；
图3是针对齿轮齿数为偶数M时，所使用的工作齿的齿数为M+1个的复合刀具的结构示意图(其中的M＝40)。
图中：1、圆盘形刀体，2、倒棱齿，3、滚压齿，4、过渡啮合齿，5、螺栓，6、左刀盘座，7、右刀盘座，8、通孔，9、键槽，10、齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至3所示为本发明的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具的实施例，包括圆盘形刀体1，所述圆盘形刀体1的外缘上分布有若干数量的工作齿，所述工作齿包括若干数量用于对所述齿轮10的端面进行倒棱的倒棱齿2和若干数量用于对倒棱后的齿轮齿廓表面进行滚压修正的滚压齿3，所述倒棱齿2和所述滚压齿3在所述圆盘形刀体1的外缘上沿周向依次交替排列，且当所述齿轮10的齿数为奇数时，所述工作齿的齿数为偶数；当所述齿轮10的齿数为偶数时，所述工作齿的齿数为奇数。
由于复合刀具上的工作齿的齿数与齿轮10的齿数，其一个为奇数、一个为偶数，因此两者在啮合转动过程中可以实现交替啮合，实现齿轮上各齿的倒棱与滚压，从而使得倒棱后在齿轮的齿廓面上所产生的微小凸起得到有效的修正。
作为本实施例的优选方案之一，所述齿轮10为齿数是奇数N的齿轮，所述复合刀具上的工作齿的齿数为N+1个，所述N+1个工作齿包括(N+1)/2个倒棱齿2和(N+1)/2个滚压齿3，且所述倒棱齿2和所述滚压齿3在所述圆盘形刀体1的外缘上沿周向依次交替排列。
工作时，齿轮10与复合刀具相互啮合转动，在齿轮10转动的第一周，齿轮上的第一个齿至第N个齿分别对应的与复合刀具上的第一个齿至第N个齿相啮合，使得齿轮10上的齿交替受到复合刀具上倒棱齿2与滚压齿3的加工；在齿轮10转动的第二周，齿轮10上的第一个齿对应的与复合刀具第N+1个齿相啮合，实现倒棱齿2与滚压齿3的换位加工，使得齿轮10上原来受到倒棱齿2加工的齿廓又受到滚压齿3的加工，原来受到滚压齿3加工的齿廓又受到倒棱齿2的加工，即可实现齿轮10每转动两周完成齿轮10上每个齿的倒棱与滚压的复合加工。
上述实施例中，其齿轮10的齿数N＝41。
作为本实施例的优选方案之二，所述齿轮10为齿数是偶数M的齿轮，所述复合刀具上的工作齿的齿数为M+1个，所述M+1个工作齿包括M/2个倒棱齿2、M/2个滚压齿3和一个过渡啮合齿4，且所述M+1个工作齿中，第一个工作齿至第M个工作齿为在所述圆盘形刀体1的外缘上沿周向依次交替排列的倒棱齿2和滚压齿3，第M+1个工作齿为所述圆盘形刀体1的外缘上的过渡啮合齿4。
上述过渡啮合齿4起到带动齿轮10转动作用，并使得转动过程中其倒棱齿2、滚压齿3能够与齿轮10上的齿进行换位啮合。优选的，所述过渡啮合齿4设置为滚压齿。
工作时，齿轮10与复合刀具相互啮合转动，在齿轮10转动的第一周，齿轮10上的第一个齿至第M个齿分别对应的与复合刀具上的第一个齿至第M个齿相啮合，使得齿轮10上的齿交替受到复合刀具上倒棱齿2与滚压齿3的加工；在齿轮10转动的第二周，齿轮10上的第一个齿与复合刀具第M+1个齿(为过渡啮合齿4)相啮合，这样从齿轮10的第二个齿开始的后续啮合过程中，其齿轮10上的第2、第3、第4……、第M、第1个齿又对应的换位到与复合刀具上的第1、第2、第3……、第M个齿相啮合，使得齿轮10上原来受到倒棱齿2加工的齿廓又受到滚压齿3的加工，原来受到滚压齿3加工的齿廓又受到倒棱齿2的加工，即可实现齿轮10每转动两周再加一齿后完成齿轮10上每个齿的倒棱与滚压的复合加工。
上述实施例中，其齿轮的齿数M＝40。
上述复合刀具上倒棱齿2与滚压齿3交替布置方案，以及复合刀具上工作的齿数量与齿轮上齿的数量的奇偶配对方案，相对于现有技术中的滚压倒棱复合刀，可以使得工作齿数量减少近一半，复合刀具的刀盘直径也同步减小近一半，从而增加了刀具加工的稳定性、提高了加工质量，同时降低了刀具成本。
作为本实施例中圆盘形刀体的优选方案之一，所述圆盘形刀体1的数量为一个，所述圆盘形刀体1上的倒棱齿2为用于加工所述齿轮10单端面的倒棱齿。
作为本实施例中圆盘形刀体的优选方案之二，所述圆盘形刀体1的数量为一对，所述的一对圆盘形刀体1上的倒棱齿2为分别用于加工所述齿轮10两端面的倒棱齿。
上述采用双刀盘的复合刀具可以实现齿轮10两端面倒棱和滚压的同时加工。
本实施例的一种用于齿轮10倒棱及滚压的复合刀具还包括刀盘座，所述的一对圆盘形刀体1安装在所述的刀盘座上。
本实施例中，所述刀盘座包括通过定位止口相互配合连接并用螺栓5固定在一起的左刀盘座6、右刀盘座7，所述的一对圆盘形刀体1分别连接在所述的左刀盘座6、右刀盘座7上。
为了防止左刀盘座6、右刀盘座7在工作时的运动干涉，上述左刀盘座6、右刀盘座7上的倒棱齿2、滚压齿3在轴向投影方向上需要相互对齐。
为了方便安装，所述刀盘座的中心沿轴向开设有安装用的通孔8，所述通孔8内加工有键槽9。
作为本实施例中的倒棱齿2的优选方案之一，所述倒棱齿2为高速钢倒棱齿，所述滚压齿3为高速钢滚压齿。
作为本实施例中的倒棱齿的优选方案之二，所述倒棱齿2为硬质合金倒棱齿，所述滚压齿3为硬质合金滚压齿。
作为本实施例的进一步改进，所述倒棱齿2、滚压齿3可以是与圆盘形刀体1一体式连接的倒棱齿、滚压齿，也可以是相对于圆盘形刀体1为分体装配式倒棱齿、滚压齿。
本实施例中，所述倒棱齿2与滚压齿3设置成用于实现所述倒棱齿2与滚压齿3相互同步作用的相同齿形参数，所述倒棱齿2的齿侧在同一圆周截面上具有相同的轴向后角。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，包括圆盘形刀体，所述圆盘形刀体的外缘上分布有若干数量的工作齿，所述工作齿包括若干数量用于对所述齿轮的端面进行倒棱的倒棱齿和若干数量用于对倒棱后的齿轮齿廓表面进行滚压修正的滚压齿，所述倒棱齿和所述滚压齿在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列，且当所述齿轮的齿数为奇数时，所述工作齿的齿数为偶数；当所述齿轮的齿数为偶数时，所述工作齿的齿数为奇数。
2.根据权利要求1所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述齿轮为齿数是奇数N的齿轮，所述复合刀具上的工作齿的齿数为N+1个，所述N+1个工作齿包括(N+1)/2个倒棱齿和(N+1)/2个滚压齿，且所述倒棱齿和所述滚压齿在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列。
3.根据权利要求1所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述齿轮为齿数是偶数M的齿轮，所述复合刀具上的工作齿的齿数为M+1个，所述M+1个工作齿包括M/2个倒棱齿、M/2个滚压齿和一个过渡啮合齿，且所述M+1个工作齿中，第一个工作齿至第M个工作齿为在所述圆盘形刀体的外缘上沿周向依次交替排列的倒棱齿和滚压齿，第M+1个工作齿为所述圆盘形刀体的外缘上的过渡啮合齿。
4.根据权利要求1所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述圆盘形刀体的数量为一个，所述圆盘形刀体上的倒棱齿为用于加工所述齿轮单端面的倒棱齿。
5.根据权利要求1所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述圆盘形刀体的数量为一对，所述的一对圆盘形刀体上的倒棱齿为分别用于加工所述齿轮两端面的倒棱齿。
6.根据权利要求5所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，还包括刀盘座，所述的一对圆盘形刀体安装在所述的刀盘座上。
7.根据权利要求6所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述刀盘座包括通过定位止口相互配合连接并用螺栓固定在一起的左刀盘座、右刀盘座，所述的一对圆盘形刀体分别连接在所述的左刀盘座、右刀盘座上。
8.根据权利要求6所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述刀盘座的中心沿轴向开设有安装用的通孔，所述通孔内加工有键槽。
9.根据权利要求1所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述倒棱齿为高速钢倒棱齿、所述滚压齿为高速钢滚压齿；或者，所述倒棱齿为硬质合金倒棱齿、所述滚压齿为硬质合金滚压齿。
10.根据权利要求1所述的一种用于齿轮倒棱及滚压的复合刀具，其特征在于，所述倒棱齿与滚压齿设置成用于实现所述倒棱齿与滚压齿相互同步作用的相同齿形参数，所述倒棱齿的齿侧在同一圆周截面上具有相同的轴向后角。
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