CN110560793A - 一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀及制作方法，滚齿刀包括刀体(5)；刀体设有安装中孔(6)，刀体两端设有刀台(7)；刀体上设有位于刀体外圆同一螺旋线上并相互平行的刀齿组；刀齿组与刀齿组之间的轴向间隔距离S＝nP0；其中：P0为直齿锥齿轮定装滚齿刀齿距，

Description

一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀及制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀及制作方法，属于锥齿轮刀具制造及使用技术领域。
背景技术
现有直齿锥齿轮的加工方法有刨齿法、成形铣齿法、成形定装滚齿法等。上述方法所用的相应刀具有刨齿刀、盘形或指形铣刀、定装滚齿刀。采用刨齿刀加工直齿锥齿轮，是在专用设备上同时安装两把刨刀，加工完一个齿后，分度逐一进行后续齿的加工。铣齿法是用盘形或指形铣刀，在铣床上按被加工齿轮的齿数进行分度逐一加工，并且，该方法在加工直齿锥齿轮时，最少需要在锥齿轮的齿长方向来回走刀三次，才能完成一个齿牙的加工。直齿锥齿轮定装滚齿刀成行滚齿法，是在滚齿机上采用两个对称分布的刀齿，按被加工锥齿轮的齿数进行分度加工。
上述直齿锥齿轮加工方法的缺点是：加工效率低，所使用的刀具参与切削的刀齿较少，磨损快，换刀重磨频繁，寿命低，并且，由于在加工过程中需要频繁的换刀重磨，加工后的直齿锥齿轮尺寸一致性差，使产品的质量不稳定，不适用于直齿锥齿轮高效、稳定的批量化生产。因此，现有技术还存在不足，有待于进一步完善。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种加工直齿锥齿轮的滚齿刀及制作方法，使该滚齿刀可在普通数控滚齿机上，像加工圆柱齿轮一样完成直齿锥齿轮的加工；加工过程中无需频繁更换刀具，加工后的直齿锥齿轮尺寸一致性好，以提高产品质量和适用于稳定的批量化生产，从而克服现有技术还存在不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，包括刀体；刀体设有安装中孔，刀体两端设有刀台，刀体上设有位于刀体外圆同一螺旋线上并相互平行的刀齿组；刀齿组与刀齿组之间的轴向间隔距离S＝nP0；其中：P0为直齿锥齿轮定装滚齿刀齿距，并取整数；da为被加工直齿锥齿轮齿顶圆直径，h为被加工直齿锥齿轮大端全齿高；每个刀齿组中包括(Z/2)+1个相对独立的刀齿，相邻刀齿之间设有容屑槽；其中：Z为一圈螺旋线上可完整排列的刀齿数量。
前述滚齿刀中，所述刀齿组数量N等于滚齿刀长度L除以刀齿组与刀齿组之间的间隔距离S，即N＝L/S并取整数。
前述滚齿刀中，每个刀齿组上的刀齿均连续分布在沿一圈螺旋线0～(360/Z)×[(Z/2)+1]的角度范围内。
前述滚齿刀中，所述刀齿包括前刀面、顶刃后角和侧刃后角。
前述滚齿刀中，所有滚齿刀的前刀面均与滚齿刀轴线共面。
本发明的一种用于上述滚齿刀的制作方法，该方法是先按标准圆柱齿轮滚齿刀的方法在刀体上加工出刀齿，然后去除滚齿刀上所有与待加工锥齿轮产生干涉的刀齿；这样即可使滚齿刀能在普通数控滚齿机上按直齿锥齿轮的齿根锥角δf进行走刀完成直齿锥齿轮的齿形加工。
前述方法中，所述与待加工锥齿轮产生干涉的刀齿包括：每圈螺旋线(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的刀齿和由刀齿组成的刀齿组与刀齿组间隔距离S范围内除第一排刀齿组外其余所有刀齿组中的刀齿。
前述方法按以下步骤制作：
步骤一、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工完成滚齿刀长度L、安装中孔、刀台及刀齿螺旋槽的加工；其中刀齿螺旋槽按同一直齿锥齿轮定装滚齿刀的螺旋升角λ进行加工；
步骤二、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求，加工滚齿刀的容屑槽、前刀面、顶刃后角和侧刃后角，形成一个个独立的刀齿，并完成滚齿刀外圆尺寸D的加工；
步骤三、去除每一圈螺旋线上(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的所有刀齿；
步骤四、根据公式：S＝nP0计算出来的S值，保留S范围内首排刀齿，并去除其余所有刀齿；
步骤五、在刀体端面打S值钢印。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明的滚齿刀可在普通数控滚齿机上，像加工圆柱齿轮一样完成直齿锥齿轮的加工。当滚齿刀螺旋线上的一排刀齿磨损后，不需拆换重磨，只需按滚齿刀端面上标注的齿距尺寸S进行轴向窜刀，即可进行后续直齿锥齿轮的加工，直至滚齿刀上的所有刀齿全部磨损后，才拆换修磨，降低了换刀重磨频率。本发明可进行连续的分度滚齿加工，提高了生产效率和被加工产品的质量稳定性。不仅可以进行单件小批量的直齿锥齿轮的加工，同样适用于直齿锥齿轮高效、稳定的批量化生产，从而克服了现有直齿锥齿轮加工刀具和加工方法的不足。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的右视图；
图3是滚齿刀的轴测图；
图4是采用本发明的滚齿刀加工直齿锥齿轮的示意图。
附图中的标记为：1-容屑槽、2-前刀面、3-顶刃后角、4-侧刃后角、5-刀体、6-安装中孔、7-刀台、8-刀齿、9-待加工齿轮、10-滚齿刀的走刀轨迹。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，如图1～图3所示，包括刀体5；刀体5设有安装中孔6，两端设有刀台7，刀体5上设有位于刀体5外圆同一螺旋线上并相互平行的刀齿组；刀齿组与刀齿组之间的轴向间隔距离S＝nP0；其中：P0为直齿锥齿轮定装滚齿刀齿距，并取整数；da为被加工直齿锥齿轮齿顶圆直径，h为被加工直齿锥齿轮大端全齿高；每个刀齿组中包括(Z/2)+1个相对独立的刀齿8，相邻刀齿8之间设有容屑槽1；其中：Z为一圈螺旋线上可完整排列的刀齿8数量。刀齿组数量N等于滚齿刀长度L除以刀齿组与刀齿组之间的间隔距离S，即N＝L/S并取整数。每个刀齿组上的刀齿8均连续分布在沿一圈螺旋线0～(360/Z)×[(Z/2)+1]的角度范围内。刀齿8包括前刀面2、顶刃后角3和侧刃后角4。所有滚齿刀的前刀面2均与滚齿刀轴线共面。
本发明的一种用于上述滚齿刀的制作方法，该方法是先按标准圆柱齿轮滚齿刀的方法加工刀齿8，然后去除滚齿刀上所有与待加工锥齿轮9产生干涉的刀齿；使滚齿刀在普通数控滚齿机上按直齿锥齿轮的齿根锥角δf进行走刀，完成直齿锥齿轮的齿形加工。与待加工锥齿轮9产生干涉的刀齿包括：每圈螺旋线(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的刀齿和刀齿组与刀齿组间隔距离S范围内除第一排刀齿组外其余所有刀齿组中的刀齿。
前述方法按以下步骤制作：
步骤一、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工完成滚齿刀长度L、安装中孔6、刀台7及刀齿螺旋槽的加工；其中刀齿螺旋槽按同一直齿锥齿轮定装滚齿刀的螺旋升角λ进行加工；
步骤二、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工完成滚齿刀的容屑槽1、前刀面2、顶刃后角3和侧刃后角4，形成一个个独立的刀齿8，并完成滚齿刀外圆尺寸D的加工；
步骤三、去除每一圈螺旋线上(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的所有刀齿；
步骤四、根据公式：S＝nP0计算出来的S值，保留S范围内首排刀齿8，并去除其余所有刀齿；
步骤五、在刀体5端面打S值钢印。
实施例
本例用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，如图1～3所示，包括刀体5；刀体5设有安装中孔6，两端设有刀台7。如图3所示，在同一刀体5的长度L方向上间隔距离S平行设置5排刀齿组。间隔距离S的计算公式为：S＝nP0；
式中：P0为直齿锥齿轮定装滚齿刀齿距
取整数；
上式中：da为待加工直齿锥齿轮齿顶圆直径
h为待加工直齿锥齿轮大端全齿高
例如：通过计算，滚齿刀的间隔距离S值等于4个直齿锥齿轮定装滚齿刀的齿距p0，则从滚齿刀的右端(或左端)开始，保留第一排完整的刀齿组，去除其余3排刀齿组；然后再保留第一排刀齿组，去除3排相近的刀齿组，依次类推，直至全部去除滚齿刀上与待加工齿轮9产生干涉的刀齿组。
如图2所示，每排刀齿组包括7个相对独立的刀齿8，每排刀齿组中的刀齿8均分布在同一螺旋线上，其中，刀齿8的数量7根据一圈螺旋线上可完整排列的刀齿8数量通过公式(Z/2)+1计算所得。
例如：滚齿刀一圈螺旋线上可完整排列12个刀齿8，则每排刀齿组应包括(12/2)+1＝7个相对独立的刀齿8。其余的刀齿则认为是与待加工锥齿轮产生干涉的刀齿，均全部去除。去除时应去除每排刀齿组相对应位置的刀齿。
上述用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀的制作方法，参考图1～3。具体加工时，按以下步骤加工：
步骤一、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工完成滚齿刀长度L、安装中孔6、刀台7及刀齿螺旋槽的加工；其中刀齿螺旋槽按同一直齿锥齿轮定装滚齿刀的螺旋升角λ进行加工；
步骤二、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工完成滚齿刀的容屑槽1、前刀面2、顶刃后角3和侧刃后角4，形成一个个独立的刀齿8，并完成滚齿刀外圆尺寸D的加工；
步骤三、去除每一圈螺旋线上(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的所有刀齿；
步骤四、根据公式：S＝nP0计算出来的S值，保留S范围内首排刀齿8，并去除其余所有刀齿；
步骤五、在刀体5端面打S值钢印。
采用本发明滚齿刀加工直齿锥齿轮的方法如图4所示：
首先将本发明的滚齿刀安装在普通数控滚齿机上，安装时，安装中孔6是滚齿刀的定位安装孔，滚齿刀两端的刀台7是滚齿刀安装后的校正基准，滚齿刀的安装和校正与普通圆柱齿轮滚齿刀的安装与校正方法一致。滚齿刀的走刀轨迹按被加工齿轮的齿根锥角δf大小，在数控滚齿机上进行编程来完成。当滚齿刀安装校正完成后，需按锥齿轮定装滚齿刀的对刀方法，调整刀齿的成形切削刃(精切刃)对准待加工齿轮9坯料的中心。在加工直齿锥齿轮时，可从滚齿刀的任意一端的第一排刀齿开始使用，当第一排刀齿磨损后，可暂不拆换修磨，只需将滚齿机刀架轴向移动一个滚齿刀上标注的距离S，也不需要重新对刀，第二排刀齿即可进行使用，按此方法，直至滚齿刀上的所有刀齿全部磨损后，再拆换修磨，省去了多次对刀的繁琐，降低了滚齿刀的拆换次数和修磨频率，提高了生产效率。

Claims (8)

1.一种用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，包括刀体(5)；刀体(5)设有安装中孔(6)，刀体(5)两端设有刀台(7)，其特征在于：刀体(5)上设有位于刀体(5)外圆同一螺旋线上并相互平行的刀齿组；刀齿组与刀齿组之间的轴向间隔距离S＝nP0；其中：P0为直齿锥齿轮定装滚齿刀齿距，并取整数；da为被加工直齿锥齿轮齿顶圆直径，h为被加工直齿锥齿轮大端全齿高；每个刀齿组中包括(Z/2)+1个相对独立的刀齿(8)，相邻刀齿(8)之间设有容屑槽(1)；其中：Z为一圈螺旋线上可完整排列的刀齿(8)数量。
2.根据权利要求1所述用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，其特征在于：所述刀齿组数量N等于滚齿刀长度L除以刀齿组与刀齿组之间的间隔距离S，即N＝L/S并取整数。
3.根据权利要求1所述用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，其特征在于：每个刀齿组上的刀齿(8)均连续分布在沿一圈螺旋线0～(360/Z)×[(Z/2)+1]的角度范围内。
4.根据权利要求1所述用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，其特征在于：所述刀齿(8)包括前刀面(2)、顶刃后角(3)和侧刃后角(4)。
5.根据权利要求4所述用于加工直齿锥齿轮的滚齿刀，其特征在于：所有滚齿刀的前刀面(2)均与滚齿刀轴线共面。
6.一种用于权利要求1～5所述任一滚齿刀的制作方法，其特征在于：该方法是先按标准圆柱齿轮滚齿刀的方法在刀体(5)上加工出刀齿(8)，然后去除滚齿刀上所有与待加工锥齿轮(9)产生干涉的刀齿(8)；这样即可使滚齿刀能在普通数控滚齿机上按直齿锥齿轮的齿根锥角δf进行走刀完成直齿锥齿轮的齿形加工。
7.根据权利要求6所述制作方法，其特征在于：所述与待加工锥齿轮(9)产生干涉的刀齿(8)包括：每圈螺旋线(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的刀齿(8)和由刀齿(8)组成的刀齿组与刀齿组间隔距离S范围内除第一排刀齿组外其余所有刀齿组中的刀齿。
8.根据权利要求7所述制作方法，其特征在于：该方法按以下步骤加工：
步骤一、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工完成滚齿刀长度L、安装中孔(6)、刀台(7)及刀齿螺旋槽的加工；其中刀齿螺旋槽按同一直齿锥齿轮定装滚齿刀的螺旋升角λ进行加工；
步骤二、按标准圆柱齿轮滚齿刀要求加工滚齿刀的容屑槽(1)、前刀面(2)、顶刃后角(3)和侧刃后角(4)，形成一个个独立的刀齿(8)，并完成滚齿刀外圆尺寸D的加工；
步骤三、去除每一圈螺旋线上(360/Z)×[(Z/2)+1]～360角度范围内的所有刀齿(8)；
步骤四、根据公式：S＝nP0计算出来的S值，保留S范围内首排刀齿(8)，并去除其余所有的刀齿(8)；
步骤五、在刀体(5)端面打S值钢印。
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