CN209969789U - 一种双蜗轮飞刀的夹紧结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，在刀杆被动端设有与刀杆同心的中心孔，在径向设有安装飞刀两个平行的安装孔，并与中心孔贯通，安装孔之间的中心距为一个工作蜗杆的轴向齿距，定位夹紧机构设在中心孔内，从被动端端面依次设有施力构件、若干个圆球和定位顶杆及飞刀、弹性顶杆等，由施力构件产生轴向力，使定位顶杆的相对端端面滑动至飞刀直柄削平平面上形成紧密的面接触，把两个飞刀紧固在对应的安装孔内，并使飞刀刀头的切削刃部分处在与工作蜗杆相同的部位。这种技术方案对刀杆的强度和刚度削弱最少，结构简单使用方便、重复定位精度高、夹紧力大可靠；由于夹紧零件设置在中心孔内，为部分整体带柄多头蜗轮滚刀实现多飞刀加工创造条件。

Description

一种双蜗轮飞刀的夹紧结构

技术领域

本发明涉及一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，主要用于工作蜗杆直径较小、切削力较大的圆柱蜗杆传动多头蜗轮的滚切。

背景技术

在滚切蜗轮时，因蜗轮滚刀基本几何参数一般必须与工作蜗杆(即与被滚切蜗轮相啮合的蜗杆)相同，所以蜗轮滚刀是针对性强的专用刀具，利用率低价格高，生产周期长使用不经济，并且多头蜗轮滚刀制造较困难，在单件小批量生产中制造蜗轮滚刀很不经济，这时可用飞刀来加工蜗轮，而飞刀实质上就是不少于一个齿的蜗轮滚刀，它的切齿原理和切向蜗轮滚刀相同。飞刀的主要优缺点是结构简单制造方便，成本和生产效率低；但是如果飞刀和刀杆设计得当、制作准确，并且使用得也正确，则加工出的蜗轮精度并不低于用蜗轮滚刀加工的精度，所以这也是常用飞刀来加工蜗轮的主因之一。无论蜗轮齿数和工作蜗杆的螺纹头数是否有整数倍或者它们之间是否有最大公因数，为减少人工分头(误差)和提高切齿效率及刀杆刚性等，飞刀沿刀杆轴向相邻中心距一般取一个工作蜗杆的轴向齿距时，因其结构尺寸小，易发生飞刀与定位夹紧零件的干涉和削弱此处刀杆强度，甚至引起刀杆的制造困难；从而不得不采用多于一个工作蜗杆的轴向齿距，这样额外增加了刀杆长度和切向走刀长度，这样刀杆主、被动端支承的刀杆座距离相比较长，刀杆加长刚性减弱，切向走刀时间延长，影响刀杆的刚度和强度及切齿效率，甚至齿面质量，还受机床切向走刀行程极限的限制，造成实施困难或不能实施。如图1所示为加工中、小模数蜗轮飞刀的夹紧结构；飞刀圆直柄装在刀杆1的圆孔中，拧紧螺母3和4使圆套筒2沿刀杆1外圆柱面轴向移动，过圆套筒2孔的中心线且沿其轴向设置的凹圆弧槽沿飞刀圆直柄抱紧，因圆套筒2要沿刀杆1外圆柱面轴向移动，刀杆1 直径变小影响强度；这种刀杆结构简单，调整方便，但夹固可靠性稍差，凹圆弧槽要求较高，明显这种结构不适合双蜗轮飞刀和工作蜗杆直径较小的定位夹紧。加工大模数蜗轮飞刀的夹紧结构有两种，如图2和3所示，拧紧螺母使带螺杆的圆拉杆在圆孔内轴向移动，其圆柱部分设置的凹圆弧槽或斜削平面分别来锁紧飞刀圆直柄或飞刀圆直柄的削平面。这种夹紧结构夹紧力大，飞刀不易松动，但这两种夹紧结构沿刀杆径向设置安装圆拉杆和飞刀的圆孔呈垂直交叉贯穿，削弱了刀杆强度和刚度，这种垂直交错孔的结构适合工作蜗杆(刀杆) 直径和相邻中心距较大的场合，所以限制了多飞刀的使用，为避免多飞刀的刀杆的制造和飞刀调整困难，不得不用单飞刀来替代，降低了生产率。因飞刀的数量极少切削量大，切削刃易磨损，而且局部磨损较快增加了切削阻力，又因飞刀滚切蜗轮是切向进给，当飞刀从切入端滚切至切出端时，飞刀的切削刃从一侧切削到两侧切削再到另一侧切削，飞刀沿其轴心线产生较大的周期性的交变扭矩，飞刀圆直柄与刀杆的圆孔是有微小的间隙，并受刀杆和支承端刚度及轴承等旋转件间隙的影响，动刚度较差易引起振动，在交变切削冲击力的作用下造成飞刀松动、脱落甚至打坏蜗轮等；特别是工作蜗杆直径较小、模数和切削力较大，尤其是大导程角的飞刀两侧切削刃的切削条件相差较大，上述夹紧结构就难以胜任。

发明内容

本发明的目的是提供一种双蜗轮飞刀之间的中心距为一个工作蜗杆的轴向齿距的定位、夹紧结构，以提高蜗轮生产率和飞刀耐用度；适合于工作蜗杆直径较小、模数较大的双蜗轮飞刀的夹紧，尤其是需人工分头的多头蜗轮的滚切。

本发明的技术方案是：包括刀杆，所述刀杆由带锥柄的主动端和细长的被动端组成，所述被动端设有朝向主动端且与刀杆旋转中心线同心的中心孔，在刀杆中部沿刀杆旋转中心线上径向设有安装飞刀的两个平行的安装孔，所述安装孔之间的中心距为一个工作蜗杆的轴向齿距πm，所述安装孔的中心线垂直且过刀杆旋转中心线，并与所述中心孔贯通，定位夹紧机构设在所述中心孔内，从被动端端面依次向内设有施力构件、若干个圆球、第一定位顶杆、第一飞刀、弹性顶杆并穿过第一飞刀的飞刀直柄削平平面上的孔、第二定位顶杆、第二飞刀，且所述弹性顶杆的圆柱面端插入所述第一定位顶杆的相对端端面的同心定位盲孔中，由所述施力构件产生轴向力，使所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的相对端端面同时滑动至所述飞刀直柄削平平面上形成紧密的面接触，把两个所述飞刀紧固在对应的所述安装孔内，两个飞刀刀头的切削刃部分处在与工作蜗杆相同的部位，并使其伸出刀杆方向相同和飞刀零前角前刀面朝向飞刀工作时的旋转方向。

采用该技术方案，由于这种相邻两螺纹上轴向设置的双蜗轮飞刀中心距最小，从而弹性顶杆最短，这样便于定位夹紧双飞刀，飞刀切向行程最短，生产率最高，并且刀杆的同心中心孔内设有定位夹紧机构，这样刀杆长度可设置最短和直径最大，从材料力学来说，中心孔对刀杆的强度和刚度影响最小，此时刀杆的强度和刚度最大，这点对于工作蜗杆直径较小的蜗轮很重要；由于多了一个飞刀，可减少人工分头和作为粗切齿用，以提高生产率和齿面质量以及飞刀两次重磨之间的耐用度，在精密切齿过程中刃磨飞刀，由于会在齿面出现阶梯差，对于多头蜗轮可能还会出现齿厚差，所以飞刀两次重磨之间的耐用度极为重要，这一点对多头大模数齿数较多材质较硬的精密蜗轮尤为关键。同时，还可根据工况设置不同切削性能的飞刀组(如粗、精)与走刀(径向、恒定或变切向进给)方式及齿型等组合，以充分发挥各自的优势，提高生产率和切齿效率，使飞刀滚切蜗轮的齿形精度和生产率在现有技术上有所提高。

由于定位夹紧机构设在中心孔内不占用空间，结构简单紧凑，用圆球作为传力介质，工作灵活，滚动摩擦损耗少，使第一定位顶杆很短，便于其在中心孔内更自如的移动和转动，封闭中心孔内可贮存润滑剂，不易流失，可防止被污染，便于定位夹紧机构更灵活运动和防锈，减少了维护，安装孔设有的定位平面与开口垫圈组合，并借助于测量器具在线测量，便于飞刀在刀杆上径向精确定位和阻止受切削力后朝向刀杆中心的移动，使定位夹紧自锁更可靠，适合强力切削。在施力构件产生的力的作用下，使定位顶杆的相对端斜端面滑动至飞刀直柄削平平面上形成紧密的面接触，把两个飞刀紧固在刀杆对应的安装孔内，两个飞刀刀头的切削刃部分处在与工作蜗杆相同的部位，并使其伸出刀杆方向相同和飞刀零前角前刀面朝向飞刀工作时的旋转方向。为整体带柄蜗轮滚刀实现飞刀加工创造了条件，可解决部分工作蜗杆直径较小的多头蜗轮滚刀制造难的瓶颈，设置开口垫圈使飞刀永不后退，适合大切深、大进给量的粗切齿，特别是采用小切向进给量的精切齿，符合飞刀可人为提高齿形精度的原理，又大幅提高了生产率，尤其是多头大模数少齿数蜗轮，所以飞刀和刀杆设计得当，为使用、维护得也正确创造了条件，则加工出的蜗轮精度并不低于用蜗轮滚刀加工的精度，并有较高的生产率。

滚切时刀具切削的轨迹长度L_P(高速钢)或承受载荷的循环次数N_P(硬质合金)，对刀具的寿命影响很大，所以采用大切深大切向走刀量的技术方案，减少L_P和N_P对飞刀耐用度的影响，以提高生产率和齿面质量以及飞刀两次重磨之间的耐用度，所以优化的切削用量是飞刀使用得也正确的条件之一。

当蜗轮齿数和工作蜗杆的螺纹头数有整数倍或者它们之间有最大公因数时，如不人工分头，连续相邻头上的飞刀(组)数不得少于该整数倍或者最大公因数，并且每头上不少于一个飞刀，这样就可在一次走刀中切出蜗轮的所有齿槽，反之则需人工分头，采用双蜗轮飞刀可以减少人工分头或无需人工分头，减少了人工分头误差，并提高了生产率。

当蜗轮齿数和工作蜗杆的螺纹头数没有整数倍或者它们之间没有最大公因数时，此时是自动分头，即用一把飞刀就可在一次走刀中切出蜗轮的所有齿槽；当其中一个飞刀仅作“无效包络刀齿”时，该飞刀的诸切削刃设有分屑槽或波形刃(以下简称刃形)，或同时把飞刀齿顶高稍许增高，这样“有效包络刀齿”(有切削和包络功能)的飞刀的顶刃不参与切削，从而改变切削图形和改善切削条件，尤其是一个飞刀的齿顶高稍许增高与刃形的技术方案，这点对齿数极少的飞刀来说尤为重要，能非常有效地改善“有效包络刀齿”飞刀的切削条件和局部磨损，采用分屑槽等技术方案，能大切深大走刀量滚切，极大地提高了切齿效率和生产率及飞刀耐用度，在同一切向进给量的条件下，蜗轮齿面的最终包络效果(精度)不变，把“无效包络刀齿”只有切削功能无包络功能的不足转化为优势，从而把宽的薄切屑分割成窄而厚的切屑，消除了切削条件最不利的П、Γ形切屑，使切屑变形减少，减少了切削力和颤振，不缠屑便于排屑和散热等，减少切屑在飞刀前刀面的磨擦，降低了功耗，切削平稳，切屑以受控的方式形成碎屑，不伤害已加工齿面，分解和降低了切削负荷峰值，使飞刀磨损较均匀，提高了飞刀使用寿命，进一步提高了飞刀两次重磨之间的耐用度，适合粗切齿槽的高效切削，并优化了飞刀切削刃刃形结构和飞刀组合形式。对于蜗轮齿数和工作蜗杆的螺纹头数有整数倍或者它们之间有最大公因数时，也可使一飞刀设有分屑槽来改善切削条件等，但人工分头次数多点。所以采用分屑槽或波形刃是飞刀设计、使用得也正确的条件之一，为优化大切削用量的高效强力切削创造了条件。

飞刀滚切(切向进给)与径向进给法相比切削量(力)的根本区别，由于飞刀是连续分齿展成的切向走刀，所以飞刀始终是从齿坯转入端一侧逐齿切削，飞刀(或飞刀切入端)同时额外承担了本应由径向蜗轮滚刀其它刀齿一侧刃切除的切削量，加重了飞刀的切削负荷，同时飞刀的数量极少本身切削量又大切削阻力也大，切削负荷峰值极大，并且飞刀磨损不均匀磨损快，从而使飞刀提前失效，严重制约了生产率的提高，利用飞刀结构简单几何尺寸小，取材制造刃磨方便，高精度高性能高硬度飞刀比滚刀获得更容易，通过优化改进粗切飞刀的刃形和诸切削角度及结构形式、材质等，从而改善飞刀切削条件(环境)，克服了现有的不足，优化改进的粗切飞刀(组)是提高生产率的关键。

无论蜗轮齿数和工作蜗杆的螺纹头数是否有整数倍或者它们之间是否有最大公因数，双蜗轮飞刀还可分为粗、精切齿两组来提高生产率(切齿效率) 和齿形精度(接触斑点)，当用粗切齿飞刀组时，按径向进给法滚切和调整，即机床只有分齿运动，无附加的展成(切向)运动，这样就少了切向进给的运动(传动链)，提高了机床—刀具工艺系统的刚性，结合本发明的刀杆的强度和刚度最大，飞刀可在刀杆上的准确定位和牢固夹紧永不后退及分屑槽技术等，适合粗切齿槽的强力高效切削，以克服飞刀数极少切齿效率低的天生不足，尤其是径向进给来弥补切向进给法切入长度较大，因而生产率不如径向进给法高的天生不足，此时又发挥了径向进给法滚刀刀齿两侧刃参与切削的优势，切削留量较均匀，改善了后继切齿条件；粗切齿飞刀组的设计原则是：先切入飞刀切削负荷不可过重和后切入飞刀的齿顶高比精切齿飞刀稍许增高，优化的诸切削刃(如分屑槽)及切削角度(如特殊刃磨的前刀面)，齿高、齿形角、齿厚不等的切削负荷较均匀的双飞刀；粗切齿时，双蜗轮飞刀之间的中心线通过齿坯中心，当粗切齿完后，保持机床与刀具之间的运动关系不变，切向移动飞刀并更换精切齿飞刀，联接启动展成运动并用小切向进给量滚切。此技术方案充分发挥了不同进给法和不同切削性能飞刀的刃形及齿型、优化的诸切削刃及工艺系统各自的优势，并充分发挥了飞刀的优点，能均衡或降低切削负荷峰值，有效地改善粗、精切齿的切削条件，再进一步提高了生产率和飞刀两次重磨之间的耐用度，以提高齿形精度和生产率，使飞刀滚切蜗轮的齿形精度和生产率在现有技术上有所提高。充分发挥了不同进给法和不同切削性能飞刀的刃形及齿型、优化的诸切削刃及工艺系统各自的优势，这种工艺设计为优化切削用量创造了条件，而优化的切削用量是飞刀使用得也正确的条件之一。

还可根据工况(如硬齿面)精切齿飞刀组双飞刀采用一粗一精的配刀方案，即利用分头使双飞刀在同一齿面交替循环切削，优化了精切齿工艺方案，以提高精切齿飞刀两次重磨之间的耐用度。分屑槽或波形刃的凹部的有效切削深度与进给量及飞刀切削的轨迹相匹配，更有利于提高分割成窄而更厚的切屑和均衡或降低切削负荷峰值，提高了排、断屑和高效切齿效果，有利于用大切深大走刀量滚切，为优化切削用量创造了条件，减少了走刀次数并提高了切齿效率和飞刀的耐用度，所以优化的工艺设计方案是飞刀使用得也正确的条件之一。

由于飞刀滚齿不存在滚刀滚齿的原理误差，且飞刀结构简单大多是单齿，制造刃磨方便，成本低，高精度高性能高硬度飞刀比滚刀获得更容易；包络齿形的折线线段的数目可在切齿过程中人为自由把控，即调整切向进给量大小，并与切向进给量大小成反比和蜗轮齿数无关；飞刀没有滚刀的容屑槽问题，切屑可自由卷曲，不存在容屑空间不足而产生切屑阻塞现象，切屑流出时的摩擦功及摩擦附加变形小，减少切削时的塑性变形和切削力，切屑形成并沿前刀面顺畅流动，切屑在自重作用下脱落，散热好，切削阻力和功耗较小。开放式前刀面改善切削条件(环境)方便，如飞刀可根据材质、切削用量、经验等在前刀面刃磨出优化的切削角度，滚刀则不行；又如直接对中切削区冷却，滚刀因有容屑槽则难以实施。由于飞刀可创造比滚刀更好的切削条件(环境)，尤其是对传动性能要求较高、齿面硬度较高等的蜗轮用飞刀更有优势。

本领域技术人员不常知的飞刀与滚刀相比有两大优点，其最根本的优势是：为飞刀的刃磨工艺设计留下了易于掌控的足够空间，这就是说，可以根据蜗轮和工况的不同，灵活地刃磨出诸切削刃(如分屑槽)优化的切削角度(如特殊刃磨的前刀面)，并可方便采用优良材料和表面或刃口强化处理等，以获得高精度高性能高硬度飞刀，从而在保证所需精度的前提下，提高生产率和切齿效率及飞刀使用寿命，特别是在切齿现场可根据待切蜗轮的精度、材质和工况及经验等，较方便地设计并刃磨出不同性能的刃形和优化的诸切削角度。与径向进给法相比最本质的优点和不足是：1、因包络蜗轮齿形的折线线段的数目与切向进给量大小成反比，生产率则与之成正比，每一齿距的行程次数也就是飞刀展成的折线线段的数目，能够依据待切蜗轮的精度(接触斑点)要求、模数、齿数(或与头数的比值关系)、导程角、材质、生产率等在广泛的范围内调整；折线线段的数目多齿形棱度小，齿形精度就高，齿面粗糙度小。径向滚齿时折线线段的数目与滚刀的容屑槽数目成正比，与滚刀头数成反比，是不能通过改变加工条件而增减的，滚切少齿数蜗轮时，这种现象更突出，故飞刀滚切可比滚齿的齿面粗糙度要小，齿形精度要高；所以可根据待切蜗轮所需的精度和工况等，通过改变加工条件，即调整切向进给量，故而可在切齿过程中人为控制接触斑点(齿形精度)和生产率，尤其是用数控来变切向进给量来获得最优的接触斑点(以折线线段的要求反求切向进给量)和较高的生产率或粗切时获得较高的生产率(在切削力较小的区段用更大的切向进给量)，并且没有原理误差(如径向进给的过切)，这点对多头大模数少齿数蜗轮尤为重要；同时，因切向进给法切入长度较大，从而增多了刀具切削的轨迹长度或承受载荷的循环次数，而飞刀同时额外承担了本应由径向滚刀其它刀齿切除的切削量，加重了飞刀的切削负荷，又因飞刀的数量极少本身的切削量又大切削阻力也大，从而使飞刀提前磨损，尤其是局部磨损快，从而生产率和飞刀耐用度不如径向进给法高的不足。2、飞刀的最大切削速度受被加工材质和飞刀材料的红硬性及工艺系统的刚度影响，在保证齿形精度和飞刀耐用度的条件下，尽量增加飞刀的切削速度和加大切向进给量，以提高切齿效率，切削速度与切向进给量可独立选择，并均可优选。充分发挥这些特性，可优化飞刀工艺设计和切削用量，为强力高效切削创造了条件，也是飞刀设计使用得也正确的条件之一。

通过本发明的开口垫圈使飞刀在刀杆上的准确定位和牢固夹紧，刀杆的强度和刚度最大，机床—刀具工艺系统的刚性好，并充分发挥了不同进给法和不同切削性能飞刀(组)的刃形及齿型、优化的诸切削刃及工艺系统各自的优势，充分发挥飞刀的优点，如把常规只有一层切削刃的飞刀设计成阶梯二层切削刃来同时加工一个齿面，获得高精度高性能高硬度飞刀(组)比滚刀更容易，如飞刀的齿顶高稍许增高与分屑槽的技术方案，能有效地改善粗、精切齿的切削条件(环境)，以获得比滚刀更好的切削条件，为采用最优的大切削速度、大进给量和大切深创造了条件，提高了切齿效率和飞刀的耐用度，以及飞刀无原理误差、无容屑槽排屑方便等特性，使飞刀滚切蜗轮的生产率在现有技术上有所提高，并且精度高于用蜗轮滚刀加工的精度。

本发明进一步的技术方案是：所述安装孔任选下列之一，圆孔、方孔、盲孔、阶梯孔，所述安装孔与飞刀直柄定位部分为直孔。

本发明进一步的技术方案是：所述安装孔的尺寸和形状相同，所述安装孔的飞刀直柄入口端设有定位平面，所述定位平面到刀杆旋转中心线距离一致，并作距离尺寸数值铭刻标识，所述定位平面与蜗轮飞刀刀头定位平面之间设有开口垫圈，所述定位平面与所述安装孔中心线垂直。

采用该技术方案，设置安装孔的尺寸和形状相同，所述安装孔的飞刀直柄入口端设有定位平面，所述定位平面到刀杆旋转中心线距离一致的安装定位基准，并作距离尺寸数值铭刻标识，方便互换和制作及安装飞刀，当飞刀切削部分磨损重磨后，通过改变所述开口垫圈厚度的方法，如另增加开口薄垫片或重新更换厚的开口垫圈，并借助于测量器具在线测量，以方便精确调整飞刀齿厚正好处在工作蜗杆的分度圆柱上和阻止受切削力后朝向刀杆中心的移动，使定位夹紧更可靠，同时又保证了两个飞刀刀头的切削刃部分伸出刀杆方向相同。

本发明进一步的技术方案是：所述施力构件任选下列之一

所述施力构件采用带方圆柱端螺钉，拧紧螺钉时产生轴向力，所述施力构件的施力终端和所述施力构件产生力的螺纹部分是一体的。

采用该技术方案，螺旋夹紧机构起到夹紧和增力及自锁作用，是一种常用简单可靠的夹紧机构，特别是它具有增力大、自锁性能好、使用方便等优点，当外(作用)力和力臂的积一定时螺纹产生的力是恒定的。

所述施力构件采用电液推杆或液、气压缸以及气—液增力机构，由液、气压或电为能量产生轴向力，用液压缸或气压缸的活塞杆作为施力终端，所述施力构件的旋转中心线上设有与电、液、气联接的接口。

采用该技术方案，当采用液、气压缸时，活塞的受压面积S一定时，压力 F与压强P成正比，即F＝PS，增加压强即可增大相应的压力，因所述中心孔孔径较小，为避免压力过高的不便，可用多个活塞串联叠加成倍增力；液压油的压强比气压高许多，因此缸径尺寸可以比气缸小很多，通常不需要用增力机构，所以可使结构更简单紧凑；液体不可压缩，因此夹紧的刚性大、工作平稳、夹紧可靠、噪音小；对由气、液压组合成气—液增力机构的能量为压缩空气，经不同截面的增压器使液压油增压后并进入液压缸使活塞杆工作；液、气压缸设置阀或锁类如单向阀使其自锁。当用电液推杆时，它是通过电动机正反转驱动双向液压泵正反输出压力油，经液压控制阀送至油缸，来实现活塞杆的往复运动。它有很多优点，适用于需要往复推拉直线运动或夹紧工作等场所，并可自动控制，具有非常可靠的过载自动保护功能，能够在带负荷的状态下启动，力可无级调节，采用全液压传动，它的动作非常灵敏，运行起来比较平稳，对外来的冲击力有缓冲作用，占据空间小、自锁，无需液(空)压站，有电源就行方便，是集机、电、液为一体的液压驱动柔性传动机构。采用该技术方案，可用电或液、气压为能量，当压强一定时产生的轴向力是恒定的。

所述施力构件采用弹簧或弹簧组件，弹簧受力压缩后均匀弹性变形，弹性力产生轴向力，推动施力终端轴向移动，用调整平垫圈或螺钉调节弹力。所述弹簧组件可以是多个碟形弹簧串联或直径不同的圆柱螺旋压缩弹簧套装重叠使用等。

采用该技术方案，由胡克定律可知，弹簧在发生弹性形变时，弹力F和弹簧的伸长量(或压缩量)x成正比，即F＝kx，x不变弹力是恒定的，k是材料的弹性系数，它是由材料的性质所决定，与其他因素无关，是利用弹簧长度变化增力，且弹簧对冲击力有缓冲作用。

本发明进一步的技术方案是：所述弹性顶杆设有圆球、调整螺钉和弹簧的复合组件，且对应于所述第二定位顶杆的一端为圆球。

采用该技术方案，所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆之间设有的所述弹性顶杆，用所述调整螺钉(改变螺钉伸出长度的方法)来调节弹力或弥补所述飞刀直柄削平平面在刀杆旋转中心线上尺寸的变化，如制造误差或飞刀切削部分磨损重磨后沿其轴向调整到正确位置，解决了在所述中心孔内夹紧两个所述飞刀时不发生干涉，使两个飞刀的夹紧力趋于一致：为实现所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的相对端端面同时滑动至所述飞刀直柄削平平面上形成紧密的面接触，为使其在所述中心孔内轴向移动和转动灵活，避免卡阻现象，设有所述圆球。根椐胡克定律可知，如压缩量不变弹力是恒定的，是利用弹簧长度变化增力，且弹簧对冲击力有缓冲作用。采用对应于所述第二定位顶杆的一端为圆球，使其具有自动调心能力，以兼容或抵销所述弹性顶杆和所述定位顶杆的制造和安装误差，提高其使用寿命和夹紧的可靠性，且与所述第二定位顶杆的端面(点接触)的当量摩擦半径为零，提高了传动效率和所述定位顶杆在所述中心孔内转动的灵活性，更加有利于所述定位顶杆的相对端端面滑动至所述飞刀直柄削平平面上形成紧密的面接触。

本发明进一步的技术方案是：所述施力构件与所述中心孔定位并连接，或所述施力构件与所述中心孔滑动定位并与所述刀杆被动端端面连接。

本发明进一步的技术方案是：所述中心孔的入口端螺孔的螺纹可选为单线或单线细牙螺纹，选为单线细牙螺纹。

采用该技术方案，细牙螺纹比粗牙螺纹有更好的增力和自锁效果。

本发明进一步的技术方案是：所述中心孔的入口端螺孔的螺纹任选下列之一，矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹，选为矩形螺纹。

采用该技术方案，在同一条件下，因矩形螺纹的牙形角为零，从而当量摩擦角也为零，所以矩形螺纹有较好的增力和自锁效果。

本发明进一步的技术方案是：所述定位夹紧机构任选下列润滑剂之一，润滑蜡、钙基脂、二硫化钼或稀油，所述润滑剂选为润滑蜡。

采用该技术方案，在同一条件下，减少了摩擦力，移动灵活，装拆方便，提高传动效率和增力效果及防锈；而润滑蜡不粘灰尘，使用方便，不易流失污染少安全无害，使用时间长，避免了油料干涸少或无润滑，特别是脂类油料形成的粘结，由于中心孔提供了储存润滑剂的封闭空间，不易流失和被污染。

本发明进一步的技术方案是：所述中心孔的入口端设有同心顶针孔为60°锥孔。

本发明进一步的技术方案是：所述施力构件的施力终端端面为直端面并硬化处理。

本发明进一步的技术方案是：所述飞刀直柄削平平面与飞刀直柄轴心线的夹角为锐角θ或为0°，为使所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的相对端端面同时滑动至所述飞刀直柄削平平面上形成紧密的面接触，所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的相对端端面的倾斜角对应为θ或0°。

采用该技术方案，所述刀杆沿轴向夹紧(施力构件)时，而断续切削力始终朝向刀杆中心，当所述锐角θ的开口方向朝向所述飞刀刀头(锐角θ的大头在飞刀刀头方向)时，所述施力构件对飞刀产生朝向飞刀刀头的分力，此时断续切削力使飞刀与斜楔(面)产生增力和自锁效果，也就是说切削力越大，飞刀楔得越紧越牢固，刀具—刀杆之间的动刚度好，同时断续切削力对定位夹紧机构产生直接冲击；当所述锐角θ的开口方向朝向所述飞刀直柄(锐角θ的大头在飞刀直柄方向)时，所述施力构件对飞刀产生背向飞刀刀头的分力，此时断续切削力使飞刀与斜面不形成斜楔不产生增力和自锁效果，所以断续切削力不会对定位夹紧机构产生直接冲击；当所述飞刀直柄削平平面与飞刀直柄轴心线的夹角θ为0°时，因没有斜面结构，所以不存在斜楔增力和自锁条件，所以所述施力构件对飞刀不会产生背向或朝向飞刀刀头的分力，断续切削力也不会对定位夹紧机构产生直接冲击。

由于所述锐角θ值越小，所述切削力与斜楔的双重叠加增力效果越好，自锁性能越有保证，当不符合斜楔增力和自锁条件(即θ＝0°或有锐角θ但斜面不形成斜楔而无楔紧的趋势)时，在施力构件和开口垫圈作用下飞刀也不会松动；斜面结构的另一重要特性是夹紧行程(即在中心孔内轴向移动)和飞刀沿其轴向相应移动的距离，所述锐角θ减小，则飞刀沿其轴向位移的敏感度增大，有利于实现飞刀磨损后多次重磨(经济性)，但对轴向定位精度的调整不利，为此，所述锐角θ不应选择过小。

本发明更进一步的技术方案是：所述锐角θ的取值范围在3°～6°之间。

本发明再更进一步的技术方案是：所述锐角θ为4.5°。

因所述飞刀是切向进给，有时只有一个侧刃参加切削和切削角度问题，两侧刃的切削力不等，故有转动和轴向移动的趋势。从定位上分析，所述飞刀绕自身轴心线转动和移动，夹紧后所述飞刀直柄和所述定位顶杆两平面紧密贴合，在所述飞刀刀头定位平面和所述开口垫圈及切削力共同作用下，限制了这两个方向的自由度。

由于采用所述开口垫圈和斜面夹紧定位，故所述飞刀沿其轴心线方向的位置，通过调整所述开口垫圈的厚度确定，通过轴向移动定位顶杆进行夹紧，这样飞刀磨损重磨经轴向调整后，飞刀齿厚仍然保持在工作蜗杆的分度圆柱上。飞刀的轴向定位精度对于定位顶杆移动距离不敏感，提高了飞刀多次重磨性，而限制飞刀绕轴心线旋转的自由度，又取决于两平面的接触精度，且调整方便。

采用该技术方案，由于所述定位夹紧机构设在所述中心孔内，必然所述飞刀直柄的长度要超过所述中心孔，所述飞刀直柄的接触长度增加，这样相对定位更可靠、稳定性很好，提高了重复定位精度和安装孔的使用寿命。

采用该技术方案，由于定位夹紧机构的定位顶杆端面是平面，接触面积大，是一种简单可靠，定位精度较高的夹紧定位结构，尤其是螺旋夹紧机构和切削力使飞刀与斜楔(面)产生增力和自锁效果，提高了夹紧的可靠和自锁性。当所述施力构件施力时与所述开口垫圈的共同作用下，两平面紧密贴合，同时实现了飞刀在刀杆上的准确定位和夹紧。

本发明进一步的技术方案是：所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的外圆周面设置多段带导向角的圆环形凹槽，并且所述圆环形凹槽起止设在所述第一定位顶杆和第二定位顶杆两端及两端面硬化处理。

本发明进一步的技术方案是：所述飞刀直柄削平平面与所述飞刀零前角前刀面的夹角δ应使飞刀卡紧在刀杆上时，根据工作蜗杆型式、精度等级、工作蜗杆分度圆柱导程角大小和旋向决定，使所述飞刀零前角前刀面正好处在工作蜗杆的法向或轴向平面上；当所述飞刀零前角前刀面正好处在工作蜗杆的法向平面时，所述飞刀直柄削平平面与所述飞刀零前角前刀面的夹角δ等于工作蜗杆分度圆柱导程角γ，当所述飞刀零前角前刀面正好处在工作蜗杆的轴向平面时，所述飞刀直柄削平平面与所述飞刀零前角前刀面的夹角δ为0°。

采用该技术方案，综合考虑了飞刀轴、法向装夹时，切削力和刀杆直径的差异，金属或非金属、材质强度(性质)及制造的方便性，刃磨前刀面的手段、齿形和两侧切削刃的切削条件的不同，如滚切阿基米德蜗轮，当飞刀前角为0°时，飞刀在轴向时的齿形为直线，此时两侧切削刃的工作前角不同(为改善切削条件，采取特殊的刃磨法磨前刀面)，飞刀在法向时的齿形是和阿基米德蜗杆的法向截形相同的(鼓形)曲线，此时两侧切削刃的工作前角相同。

本发明的有益效果是：

1、采用该技术方案，从材料力学来说，对刀杆的强度和刚度削弱最小，且刀杆长度可设置最短和直径最大，大幅提高了飞刀与刀杆的连接刚度和可靠性，减少了颤振和改善了切削条件；由于定位夹紧机构设在中心孔内不占用轴向空间，避免了因飞刀沿刀杆轴向设置引起飞刀和刀杆制造困难，刀杆刚性较差，切向走刀时间长，同时提高了安全性，为整体带柄蜗轮滚刀实现飞刀加工创造了条件，解决了部分工作蜗杆直径较小的多头蜗轮滚刀制造难的瓶颈。

2、借助于测量器具在线测量与调整开口垫圈的厚度相结合，便于飞刀伸出刀杆的径向位置在一定范围内精确调整，调整精度较高，飞刀定位精度高和定位精确，夹紧力大自锁，夹紧后飞刀难以松动，适合强力切削，结构简单紧凑，制作使用和维护方便。

特别是断续切削力使飞刀与斜楔(面)产生增力和自锁效果，这样切削力越大，飞刀楔得越紧越牢固，刀具—刀杆之间的动刚度好，有利于生产率，切削稳定能保证齿面粗糙度，在施力构件产生的力和切削力共同作用下，产生的双重垂直夹紧和二重自锁，可获得较佳的定位和夹紧性能。

3、由于多了一个飞刀，可无需人工分头或减少人工分头(误差)和作为粗切齿用(如设有分屑槽)，提高了蜗轮包络(精度)效果和生产率及飞刀的耐用度，尤其是在精密切齿过程中飞刀两次重磨之间的耐用度极为重要，这一点对多头大模数齿数较多材质较硬的精密蜗轮尤为关键。

当其中一个飞刀仅作“无效包络刀齿”时，该飞刀的诸切削刃设有分屑槽，或同时把飞刀齿顶高稍许增高，这样“有效包络刀齿”的飞刀的顶刃不参与切削，从而改变切削图形和改善切削条件，采用分屑槽等技术方案，能大切深大切向走刀量的高效滚切，提高了切齿效率和生产率及飞刀耐用度，在同一切向进给量的条件下，蜗轮齿面的最终包络效果不变，把“无效包络刀齿”只有切削功能无包络功能的不足转化为优势，提高刀具使用寿命，从而消除了切削条件最不利的П、Γ形切屑，进一步提高了飞刀两次重磨之间的耐用度，并优化了飞刀切削刃刃形结构和飞刀组合形式。

还可进一步利用飞刀结构简单大多是单齿，高精度高性能高硬度飞刀获得易和工况来优化工艺设计，即双飞刀设置不同切削性能的飞刀组(如粗、精) 与走刀(径向、切向进给)方式、分头及齿型等组合，充分发挥了进给法和齿型、优化的刃形和切削角度及工艺系统等各自的优势来改善切削条件，优化的切削用量再进一步提高生产率和飞刀两次重磨之间的耐用度，特别是粗切齿时采用径向进给法来弥补切向进给生产率不高的天生不足或采用大切深大的或变的切向进给量来获得较高的生产率，精切齿时采用小的或变的切向进给量，来提高或优化齿形精度(接触斑点)和生产率(切齿效率)，所以可根据待切蜗轮所需的精度和工况等，在切齿过程中通过调控切向进给量的大小和走刀方式来提高或优化齿形精度和生产率，使飞刀滚切蜗轮的生产率在现有技术上有所提高，并且精度高于用蜗轮滚刀加工的精度。

另外，分屑槽等凹部的有效切削深度与进给量及飞刀切削的轨迹相匹配的工艺方案，更有利于优化切削用量和提高切齿效率及飞刀的耐用度。

4、采用圆球和润滑蜡使各部件运动自如，无卡阻、拆装方便，移动灵活，结构简单、取材方便成本低，简化了刀杆制造和维护。

5、飞刀直柄削平平面与飞刀零前角前刀面的夹角δ和与飞刀直柄轴心线的夹角θ无关，同时与定位顶杆的倾斜角θ也无关，即没有飞刀零前角前刀面与刀杆旋转中心线的夹角δ的原理误差。

总之，采用该技术方案，由于结构简单紧凑、制作和使用及维护方便，成本低，定位夹紧机构运动自如，没有原理误差(如夹角θ)，飞刀微调和重复定位精度高，夹紧力大难以松动，工艺系统刚度好，并充分发挥了径向进给法和飞刀及不同切削性能的飞刀的优点，方便用优化的切削用量强力高效高质切削，特别是在切齿过程中通过调控切向进给量的大小和走刀方式来提高或优化齿形精度(接触斑点)和生产率，提高了飞刀的耐用度和使用寿命，在现有技术上提高了飞刀滚切蜗轮的生产率和齿形精度，并且精度高于用蜗轮滚刀加工的精度，尤其是工作蜗杆直径较小，精度较高的多头大模数少齿数蜗轮的滚切。

附图说明

图1为现有技术中、小模数蜗轮的飞刀刀杆的夹紧示意图

图2为现有技术大模数飞刀刀杆拉杆设有圆弧面的夹紧示意图(r为带螺杆的圆拉杆圆柱部分的凹圆弧槽的半径)

图3为现有技术大模数飞刀刀杆拉杆设有斜面的夹紧示意图(β为带螺杆的圆拉杆圆柱部分斜削平面的锐角)

图4为本发明实施例1的结构示意图(R为工作蜗杆分度圆柱半径、m为工作蜗杆轴向模数、δ为飞刀直柄削平平面与飞刀零前角前刀面的夹角、θ为飞刀直柄削平平面与飞刀直柄轴心线的夹角和定位顶杆端面的倾斜角)特征：右旋、飞刀置于法向，施力构件采用带方圆柱端螺钉，施力构件与中心孔定位并连接，锐角θ的开口方向朝向飞刀直柄，δ＝γ。

图5为本发明实施例2的结构示意图特征：左旋、飞刀置于法向，施力构件采用带方圆柱端螺钉，施力构件与中心孔定位并连接，θ＝0°，δ＝γ。

图6为本发明实施例3的结构示意图特征：左或右旋、飞刀置于轴向，施力构件采用带方圆柱端螺钉，施力构件与中心孔定位并连接，锐角θ的开口方向朝向飞刀刀头，δ＝0°。

图7为本发明实施例4的结构示意图特征：右旋、飞刀置于法向，施力构件采用电液推杆或液、气压缸以及气—液增力机构，施力构件与中心孔滑动定位并与刀杆被动端端面连接，锐角θ的开口方向朝向飞刀直柄，δ＝γ。

图8为本发明实施例5的结构示意图特征：右旋、飞刀置于法向，施力构件采用弹簧或弹簧组件，施力构件与中心孔滑动定位并与刀杆被动端端面连接，锐角θ的开口方向朝向飞刀直柄，δ＝γ。

具体实施方式

实施方式1、2、3

实施方式1、2、3分别对应如图4、5、6所示的三种蜗轮飞刀的夹紧结构，包括刀杆1，所述刀杆1由带锥柄的主动端(图中未示出)和细长的被动端等组成，在所述被动端设有朝向主动端且与刀杆1旋转中心线同心的中心孔4，在刀杆1中部某一恰当位置沿刀杆旋转中心线(沿轴向)上径向设有安装飞刀直柄72的两个平行的安装孔2，所述安装孔2之间的中心距为一个工作蜗杆的轴向齿距πm，所述安装孔2的中心线垂直且过刀杆1旋转中心线，并与所述中心孔4贯通。刀杆1可选为圆轴和变径轴、多边形状轴、隋圆轴等对称性截面轴，以适合高转速滚切；本实施例以通孔为例。

进一步的技术方案是：所述安装孔2任选下列之一，圆孔、方孔、盲孔、阶梯孔；圆孔可为圆柱孔或隋圆孔等，方孔可为四边形孔或六方孔等，盲孔可为圆柱孔或隋圆孔、方孔等，阶梯孔可为二段阶梯孔或多段阶梯孔，阶梯孔均为圆孔或方孔及圆孔与方孔的组合等；所述安装孔2与飞刀直柄72定位部分为直孔，满足飞刀直柄72与安装孔2内周面滑动配合，从而实现飞刀7能沿安装孔2轴向滑动和定位。

采用该技术方案，当所述安装孔2与飞刀直柄72定位部分为非圆柱孔(如方孔)时，限制了飞刀7转动的自由度，即使施力构件6不施力，在切削力作用时，飞刀也永不移动和转动，尤为适合大切深大进给量的粗切齿。

进一步的技术方案是：为保证飞刀7装在安装孔2内不移动和能轴向调整尺寸，以调整飞刀7在刀杆1上的径向位置，因工作蜗杆与蜗轮啮合时有必要的径向间隙，所以飞刀的齿顶高比工作蜗杆有一定的增大量，为便于定位测量和重复定位，使飞刀7安装位置精确，刃磨后仍能继续使用，并有一个统一的定位安装基准，使两个飞刀刀头的切削刃部分处在与工作蜗杆相同的部位和伸出刀杆1方向相同；所述安装孔2的尺寸和形状相同，所述安装孔2的飞刀直柄入口端设有定位平面21，所述定位平面21到刀杆旋转中心线距离一致，并作距离尺寸数值铭刻标识，所述定位平面21与蜗轮飞刀刀头定位平面71之间设有开口垫圈3，所述定位平面21与所述安装孔2中心线垂直，以精确调整飞刀齿厚正好处在工作蜗杆的分度圆柱上和阻止受切削力后朝向刀杆1中心的移动。所述定位平面21可为沉孔或凹槽的底平面，也可为多边形状轴外围的平面，本实施例以沉孔为例。

采用该技术方案，方便互换和制作及安装飞刀，当安装所述飞刀7或其切削部分磨损重磨后，可通过改变所述开口垫圈3厚度的方法，如另加开口薄垫片或重新更换厚的开口垫圈，并借助于测量器具在线测量，以方便精确调整飞刀齿厚正好处在工作蜗杆的分度圆柱上和阻止受切削力后朝向刀杆1中心的移动，这样不必把整个飞刀7从安装孔2内拿出来，达到调整方便、快捷的目的，节省了辅助时间，当飞刀7旋转时，所述开口垫圈3被定位平面21和蜗轮飞刀刀头定位平面71限制了，也不会在离心力作用下开口垫圈3飞出来伤害人和物，同时又保证了两个所述飞刀刀头74的切削刃部分伸出刀杆1方向相同，所以飞刀和刀杆设计得当，为使用得也正确创造了条件。所述开口垫圈的两个工作平面是平行的，当然也可选为非开口平垫圈。

定位夹紧机构8设在所述中心孔4内，从被动端端面11依次向内设有施力构件6、若干个圆球10、第一定位顶杆5A、第一飞刀7A、弹性顶杆9并穿过第一飞刀7A的飞刀直柄削平平面73上的孔、第二定位顶杆5B、第二飞刀 7B，且所述弹性顶杆9的圆柱面端插入所述第一定位顶杆5A的相对端端面51 的同心定位盲孔53中。所述施力构件6可以为手动施力和机械施力，手动施力需通过各种增力机构来工作，因人力有限且不稳定，采取机动夹紧时，原始夹紧力(作用力)可以连续作用，夹紧可靠，机构可以不必自锁。

所述圆球10为刚度大的圆球体，如硬化的钢球，甚至废旧深沟球轴承内的钢球；以圆球10作为部分传力介质，结构简单、取材方便成本低，工作灵活，滚动摩擦损耗少，对与之相配的孔要求低，甚至弯曲的孔(或刀杆有轻微的弯曲)内也能正常滚动，简化了深孔加工的高要求，如这一段孔采用普通麻花钻加工，制造工艺和刀杆维护简便。

采用该技术方案，所述第一定位顶杆5A的端面51一端设有的同心定位盲孔53，对所述弹性顶杆9起到一个支撑定位作用。当所述施力构件6施力时，通过所述圆球10，使所述第一定位顶杆5A相对端端面51滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触，把所述第一飞刀7A紧固在所述安装孔2 内，同时所述第一定位顶杆5A通过所述弹性顶杆9穿过第一飞刀7A的飞刀直柄削平平面73上的孔，使所述第二定位顶杆5B相对端端面51滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触，把所述第二飞刀7B紧固在所述安装孔2内。这样第一定位顶杆5A可以很短，使其能在中心孔4内更自如的移动。

进一步的技术方案是：所述施力构件6采用带方圆柱端螺钉，拧紧螺钉时产生轴向力，此时施力终端61(即圆柱端)和所述施力构件6产生力的螺纹部分62是一体的。

本领域技术人员知，所述飞刀7在所述中心孔4内轴向力夹紧时，因所述施力终端61与第一定位顶杆5A之间为圆球10，其当量摩擦半径为零，螺钉产生的轴向(夹紧)力与作用力和力臂成正比，与螺钉直径成反比，一般为作用力的几十甚至上百倍，产生较大的夹紧力，所以起到很大的增力效果。同时，所述飞刀直柄削平平面73与飞刀直柄72轴心线的夹角θ较小，对在所述中心孔4内夹紧力的影响可忽略不计；施力构件6利用螺钉的增力和自锁，为飞刀和刀杆使用得也正确创造了条件。

为有利于移动自如和提高精度及便于装配、制作，所述中心孔4呈三段阶梯状的孔，即从靠近刀杆被动端端面11依次向内设有直径较大的螺孔42，其次是直径较小较长的第一圆光孔41A，余下的是在两个安装孔2之间并略小于第一圆光孔41A的第二圆光孔41B，所述第一圆光孔41A和所述第二圆光孔 41B分别对应设有能够与之内孔壁滑动的所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B，因所述圆球10能在弯曲的所述第一圆光孔41A内自由灵活滚动和移动，所述第一圆光孔41A设有能够与之内孔壁滑动和滚动的所述圆球10。

进一步的技术方案是：所述弹性顶杆9设有圆球、调整螺钉和弹簧的复合组件，且对应于所述第二定位顶杆5B的一端为圆球。

采用该技术方案，所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B之间设有的所述弹性顶杆9，用所述调整螺钉(改变螺钉伸出长度的方法)来调节弹力或弥补所述飞刀直柄削平平面73在刀杆旋转中心线上尺寸的变化，如制造误差或飞刀切削部分磨损重磨后沿其轴向调整到正确位置，解决了在所述中心孔4内夹紧两个所述飞刀7时不发生干涉，使两个所述飞刀7的夹紧力趋于一致；为实现所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B的相对端端面51同时滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触，为使弹性顶杆9在所述中心孔4内移动和转动灵活，避免卡阻现象，设有所述圆球。根椐胡克定律可知，如压缩量不变弹力是恒定的，是利用弹簧长度变化增力，且弹簧对冲击力有缓冲作用。采用对应于所述第二定位顶杆5B的一端为圆球，使其具有自动调心能力，以兼容或抵销所述弹性顶杆9和所述定位顶杆5的制造和安装误差，提高其使用寿命和夹紧的可靠性，且与所述第二定位顶杆5B的端面(点接触)的当量摩擦半径为零，提高了传动效率和所述定位顶杆5在中心孔41 内转动的灵活性，更加有利于所述定位顶杆5的相对端端面51滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触。第二定位顶杆5B与弹性顶杆9的圆球的相对端面可以为直端面或端面为凹、凸球面且半径大于圆球的半径，因制造简单对中性好，优选为直端面。

同时，所述圆球为刚度大的圆球体，如硬化的钢球，甚至废旧深沟球轴承内的钢球；所述弹性顶杆9内置圆球作为部分传力介质，结构简单、取材方便成本低，工作灵活，滚动摩擦损耗少，对与之相配的孔要求低，甚至弯曲的孔内也能正常滚动，制造工艺简便，有利于调整螺钉和弹簧的运动。

弹性顶杆9利用弹簧和调整螺钉解决了夹紧时，过定位和不发生干涉，并使两个所述飞刀7的夹紧力趋于一致的问题，圆球解决了工作灵活性问题，所以飞刀和刀杆设计得当，为使用得也正确创造了条件。

进一步的技术方案是：所述施力构件6的带方圆柱端螺钉的螺纹部分62 与所述中心孔4的螺孔42定位并连接。

进一步的技术方案是：所述螺孔42(中心孔4的入口端)的螺纹可选为单线或单线细牙螺纹，因细牙螺纹比粗牙螺纹有更好的增力和自锁效果，优选为单线细牙螺纹。普通螺纹分粗牙、螺纹，还有超细牙螺纹；梯形螺纹分为单线和多线螺纹，其同一公称直径的单线螺纹有一个或一个以上的螺距等。

进一步的技术方案是：所述螺孔42(中心孔4的入口端)的螺纹任选下列之一，矩形螺纹、梯形螺纹、普通螺纹，选为矩形螺纹。

采用该技术方案，在同一条件下，因矩形螺纹的牙形角为零，从而当量摩擦角也为零，所以矩形螺纹有较好的增力和自锁效果。

进一步的技术方案是：所述定位夹紧机构8任选下列润滑剂之一，润滑蜡、钙基脂、二硫化钼或稀油，因润滑蜡不粘灰尘，使用方便，污染少安全无害，使用时间长，避免了油料干涸少或无润滑，特别是脂类油料形成的粘结，所述润滑剂选为润滑蜡。

采用该技术方案，在同一条件下，减少了摩擦力，移动灵活，装拆方便，提高传动效率和增力效果及防锈，由于中心孔提供了储存润滑剂的封闭空间，不易流失和被污染，所以飞刀和刀杆使用和维护得也正确。

进一步的技术方案是：为方便加工检查或修整刀杆1，所述中心孔4的入口端设有同心顶针孔43，所述同心顶针孔43为60°的锥孔。

进一步的技术方案是：所述带方圆柱端螺钉(施力构件)6的施力终端(即圆柱端)61端面为直端面并硬化处理，因与所述第一定位顶杆5A之间设有圆球10，使其具有自动调心能力，以兼容或抵销所述螺孔42和所述第一定位顶杆5A的制造和安装误差，提高其安装精度和使用寿命及夹紧的可靠性；且所述施力终端61和所述第一定位顶杆5A的端面与圆球10(点接触)的当量摩擦半径为零，提高了带方圆柱端螺钉6增力比和效率，同时又使所述第一定位顶杆5A在中心孔41A内转动灵活，便于所述第一定位顶杆5A的相对端端面 51滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触。施力终端61和第一定位顶杆5A与圆球10的相对端面可以为直端面或端面为凹、凸球面且半径大于圆球10的半径，因制造简单对中性好，优选为直端面。

所述锐角θ的开口方向朝向所述飞刀刀头74时，在沿所述刀杆1轴向夹紧力(施力构件6)的作用下，使所述飞刀7产生朝向飞刀刀头74的分力，在切削时始终产生朝向刀杆1中心的切削力，此时断续切削力使飞刀7与斜楔 (面)产生增力和自锁效果，同时断续切削力对定位夹紧机构8产生直接冲击，造成定位夹紧机构8的夹紧效果不佳；当所述锐角θ的开口方向朝向所述飞刀直柄72时，所述施力构件6对飞刀7产生背向飞刀刀头74的分力，此时断续切削力使飞刀7与斜面不形成斜楔不产生增力和自锁效果，所以断续切削力不会对定位夹紧机构8产生直接冲击；当所述飞刀直柄削平平面73与飞刀直柄 72轴心线的夹角θ为0°时，因没有斜面结构，所以不存在斜楔增力和自锁条件，所以所述施力构件6对飞刀7不会产生背向或朝向飞刀刀头74的分力，断续切削力也不会对定位夹紧机构8产生直接冲击。在始终朝向刀杆1中心的切削力的作用下，使所述飞刀7有朝向刀杆1中心移动的趋势，使飞刀刀头定位平面71进一步压实开口垫圈3在所述定位平面21上，并借助于精密测量器具在线测量，以提高双蜗轮飞刀7重复定位和位置精度，所述飞刀7也不会移动和转动。特别是断续切削力使飞刀7与斜楔(面)产生增力和自锁效果，这样切削力越大，飞刀楔得越紧越牢固，刀具—刀杆之间的动刚度较佳，在所述施力构件6产生的力和切削力共同作用下，产生的双重垂直夹紧和二重自锁，可获得较佳的定位和夹紧性能，是个较佳的实施方式。

当拧紧所述带方圆柱端螺钉(施力构件)6时，带方圆柱端螺钉的圆柱端 61一起轴向移动并产生力，通过所述圆球10，使所述第一定位顶杆5A产生轴向移动，同时，所述弹性顶杆9的弹簧受力压缩并产生轴向力，使所述第二定位顶杆5B产生轴向移动，所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B的相对端端面51同时滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触，同时把所述第一飞刀7A和所述第二飞刀7B紧固在对应的所述安装孔2内。

进一步的技术方案是：因切削力和刀杆直径的差异，材质强度和精度不同及制造的方便性，为保证有较好的夹紧效果和经济性。所述飞刀直柄削平平面 73与飞刀直柄72轴心线的夹角为锐角θ或为0°。

同时，为使所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B的相对端端面 51同时滑动至所述飞刀直柄削平平面73上形成紧密的面接触，以确保夹紧可靠和飞刀定位准确，根据所述飞刀直柄削平平面，所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B的相对端端面51的倾斜角对应为θ或0°，即所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B的相对端端面51的倾斜角与飞刀直柄削平平面73的角度一致。

1、当切削力较小时，所述飞刀直柄削平平面73与飞刀直柄72轴心线的夹角为0°(见实施例2，附图5所示)。

2、当切削力较大时，所述飞刀直柄削平平面73与飞刀直柄72轴心线的夹角为锐角θ，所述锐角θ的开口方向可选为朝向飞刀直柄72或刀头74(见实施例1、3，附图4、6所示)。

当所述锐角θ的开口方向朝向所述飞刀直柄72时，在沿刀杆1轴向夹紧力和切削力的作用下，使所述飞刀7有朝向刀杆1中心移动的趋势，使飞刀刀头定位平面71进一步压实开口垫圈3在所述定位平面21上，以提高重复定位精度，所述飞刀7不会移动和转动(见实施例1，附图4所示)。

当所述锐角θ的开口方向朝向所述飞刀刀头74时，在沿刀杆1轴向夹紧力的作用下，使所述飞刀7产生背向刀杆1中心的力，在朝向刀杆1中心的切削力的作用下，使所述飞刀7有朝向刀杆1中心移动的趋势，使飞刀刀头定位平面71进一步压实开口垫圈3在所述定位平面21上，以提高重复定位精度，所述飞刀7也不会移动和转动(见实施例3，附图6所示)。

当所述锐角θ为0°(即夹角为0°)时，在沿刀杆1轴向夹紧力的作用下，不会产生使所述飞刀7产生背向或朝向刀杆1中心的力，在朝向刀杆1中心的切削力的作用下，使所述飞刀7有朝向刀杆1中心移动的趋势，使飞刀刀头定位平面71进一步压实开口垫圈3在所述定位平面21上，所述飞刀7也不会移动和转动(见实施例2，附图5所示)。

所述飞刀直柄削平平面73与所述飞刀直柄72轴心线的夹角为锐角θ或为 0°，因所述锐角θ较小，所以无论所述锐角θ的开口方向朝向哪或者为0°，飞刀都不会移动和转动，能满足工况要求。

斜面结构的一重要特性是夹紧行程(即在中心孔4内轴向移动)和所述飞刀7沿其轴向相应移动的距离，所述锐角θ减小，则所述飞刀7沿其轴向位移的敏感度增大，有利于实现飞刀7磨损后重磨，但对轴向定位精度的调整不利，为此，所述锐角θ不应选择过小。明显当所述夹角θ为0°时，飞刀磨损后重磨，

更进一步的技术方案是：所述锐角θ的取值范围在3°～6°之间。

再更进一步的技术方案是：为便于飞刀7重磨后调整和轴向定位精度，所述锐角θ选为4.5°。

进一步的技术方案是：为方便所述定位顶杆5沿所述圆光孔41内灵活自由移动和转动，为减少所述定位顶杆5与所述圆光孔41的接触面积和容纳润滑剂、杂物，所述定位顶杆5或圆光孔41的圆周面可设置多段带导向角的圆环形凹槽，为有利于加工，优选为所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆 5B的外圆周面设置多段带导向角的圆环形凹槽52，且所述圆环形凹槽52起止设在所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B两端，这样装、拆定位顶杆5和其有轻微弯曲或两端长期挤压变形时，也很容易通过该部位，为提高定位顶杆5的使用寿命和夹紧可靠，所述第一定位顶杆5A和所述第二定位顶杆5B 两端面硬化处理。

一般飞刀的前角取0°，此时所述飞刀前刀面75与飞刀直柄72轴心线重合，为提高生产率或滚切高分子材料等(如MC尼龙)选为正前角，把飞刀前角≠ 0°时的前刀面投影到前角为0°的飞刀前刀面75上或前刀面75的前角为0°，这个飞刀前刀面75称之为飞刀零前角前刀面75；合理选择和刃磨飞刀前、后角能明显改善切削性能和提高刀具的耐用度及生产率，并且齿面粗糙度和所消耗功率也较小；当所述飞刀7卡紧在刀杆1上时，所述飞刀零前角前刀面75正好处在工作蜗杆的法向或轴向平面中，即所述飞刀零前角前刀面75与刀杆1 旋转中心线的夹角为γ或重合(即夹角为0°)，从而使飞刀刀头74的切削刃部分处在与工作蜗杆相同的部位。

进一步的技术方案是：所述飞刀直柄削平平面73与所述飞刀零前角前刀面75的夹角δ应使飞刀7卡紧在刀杆1上时，根据工作蜗杆型式、精度等级、工作蜗杆分度圆柱导程角大小和旋向决定，使所述飞刀零前角前刀面75正好是处在工作蜗杆的法向或轴向平面上，即δ＝γ或为0°。

1、如滚切工作蜗杆分度圆柱导程角γ较大的阿基米德或法向直廓蜗轮时，所述飞刀直柄削平平面73与所述飞刀零前角前刀面75的夹角δ等于工作蜗杆分度圆柱导程角γ，所述飞刀零前角前刀面75正好处在工作蜗杆的法向平面中，由于所述飞刀零前角前刀面75按法向装夹，这样可使两侧刃都具有合理的前角(0°前角或正前角)和后角，能改善切削条件和提高质量及工效。当右旋时，见实施例1、附图4所示；当左旋时，见实施例2、附图5所示。

2、如滚切工作蜗杆分度圆柱导程角γ较小的阿基米德和精度要求不高的法向直廓蜗轮时，所述飞刀直柄削平平面73与所述飞刀零前角前刀面75的夹角δ等于0°，所述飞刀零前角前刀面75正好处在工作蜗杆的轴向平面中，由于所述飞刀飞刀零前角前刀面75按轴向装夹，这样两侧切削刃的切削角不同，如锐边为正前角，钝边为负前角等，所以切削条件不一致，易使被加工蜗轮的齿面产生波纹，限制了生产率的提高，机床和刀具的性能得不到充分发挥等；为改善切削条件，可采用特殊刃磨法磨前刀面，使飞刀的两侧切削刃都具有适宜的前角。见实施例3、附图6所示。

采用该技术方案，本发明的所述飞刀直柄削平平面73与所述飞刀零前角前刀面75的夹角δ和与飞刀直柄72轴心线的夹角θ无关，仅影响所述定位顶杆的相对端端面51与所述飞刀直柄削平平面73的接触面的精度，即避免了θ角的加工误差对δ角的影响，这样就没有飞刀零前角前刀面75与刀杆1旋转中心线的夹角δ的原理误差，而飞刀零前角前刀面75在刀杆1上的方位角(夹角δ)是飞刀使用得也正确的条件之一，所以飞刀和刀杆设计得当，为使用得也正确创造了条件，而现有技术与圆拉杆圆柱部分设置的斜削平面的倾斜角β有关(见图3)。

利用带方圆柱端螺钉(施力构件)6的施(增)力和自锁，用所述弹性顶杆9解决两个飞刀7夹紧的干涉问题，通过上述措施，使定位夹紧、自锁同时实现；充分满足了两个所述飞刀7装入所述刀杆1后装夹可靠，在切削时不发生移动和转动的要求，有较高的联接刚度和可靠性；是一种常用、可靠的增力自锁机构。

本发明未涉及刀杆其它部位，按常规设置；因本发明从设计上避免了θ角对δ角的影响，本领域普通技术人员对所述飞刀进行适应性变化，如第一飞刀 7A直柄削平平面73上沿飞刀轴向设有腰形孔、飞刀两侧刃对飞刀直柄72轴心线对称等，飞刀其它设置按常规。

提示一下，带柄蜗轮刀具的刀齿(飞刀)的前刀面是有方向的，因其带锥柄的主动端是固定在刀具的一端，而具体机床的滚切运动关系是不变的，而套式蜗轮刀具可以调头装入刀杆来改变，这点是与套式蜗轮刀具的根本区别。

该飞刀的夹紧工作程序如下：

1)根据飞刀在工作蜗杆分度圆柱上齿厚处到飞刀刀头定位平面71及定位平面21到刀杆旋转中心线的距离，选择适宜厚度的开口垫圈3装入飞刀直柄 72中，定位夹紧零部件依次放置在中心孔4中，同时飞刀直柄72从铭刻有方位标识的一侧分别对应插入安装孔2中，这样两个飞刀切削刃部分伸出刀杆方向相同，并使飞刀零前角前刀面75朝向飞刀工作时的旋转方向；

2)此时飞刀直柄削平平面73朝向刀杆被动端端面11，在保证飞刀刀头定位平面71和开口垫圈3及定位平面21之间形成紧密的面接触，夹紧机构8适当施力；

3)借助于测量器具在线测量，当飞刀齿厚正好处在工作蜗杆的分度圆柱上时，然后牢固夹紧机构8夹紧；

4)当更换飞刀或滚切一段时间后磨损再重磨后，重复上述工作过程。

上述工作过程，分别确定两个飞刀7在工作蜗杆分度圆柱上的齿厚处在刀杆1径向上的正确位置和飞刀零前角前刀面75的方位。

实施方式4

图7反应了本发明的另一实施方式的具体结构，本实施方式不同于上述实施例之处，主要是所述施力构件6为电液推杆或液、气压缸以及气—液增力机构并与所述刀杆1定位、连接方式；具体是，所述中心孔4(入口端)直径较大部为圆光孔42，以便于所述施力构件6滑动定位，所述被动端端面11上设置有若干个与所述施力构件6连接的螺孔。

进一步的技术方案是：所述施力构件6采用电液推杆或液、气压缸以及气—液增力机构，由液、气压或电为能量产生轴向力，用液压缸或气压缸的活塞杆作为施力终端61，所述施力构件6的旋转中心线上设有与电、液、气联接的接口63，如液压、气控的接口63为旋转接头。

当液、气压缸或电液推杆工作时，施力终端61轴向移动产生轴向力，通过若干个所述圆球10，使所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的相对端斜端面51同时滑动至所述飞刀直柄斜削平平面73上形成紧密的面接触，把两个所述飞刀7紧固在对应的所述安装孔2内并处在正确位置上。

进一步的技术方案是：所述施力构件6与所述中心孔4滑动定位并与所述刀杆被动端端面11连接。

实施方式5

图8反应了本发明的又一实施方式的具体结构，本实施方式不同于实施例 4之处是施力构件6，具体是，所述施力构件6采用弹簧或弹簧组件，图8中中心孔4内所示的是碟形弹簧和调整平垫圈。

进一步的技术方案是：所述施力构件6采用弹簧或弹簧组件，弹簧受力压缩后均匀弹性变形，弹性力产生轴向力，推动施力终端61轴向移动，用调整平垫圈或螺钉调节弹力。

当弹簧受力压缩后均匀弹性变形，施力终端61轴向移动产生轴向力，通过若干个所述圆球10，使所述第一定位顶杆和所述第二定位顶杆的相对端斜端面51同时滑动至所述飞刀直柄斜削平平面73上形成紧密的面接触，把两个所述飞刀7紧固在对应的所述安装孔2内并处在正确位置上。

所述调整平垫圈也可设在所述施力构件6与所述刀杆被动端端面11之间(未另行图示)。为便于旋合螺钉对弹簧产生压缩力，所述螺钉设在所述施力构件6中心线上与所述刀杆被动端端面11处(未另行图示)。

可综合考虑切削力和刀杆直径的差异，材质强度、工作蜗杆型式、工作蜗杆分度圆柱导程角和精度不同及制造的方便性，为保证有较好的夹紧和自锁效果和经济性，可在上述5个实施例中选择或组合。

所述飞刀直柄削平平面与飞刀直柄轴心线的夹角为锐角θ或为0°，因所述施力构件与开口垫圈组合集调整、夹紧、自锁，并借助于测量器具在线测量，因所述锐角θ较小，所以无论所述锐角θ的开口朝向方向哪或者为0°，或者无论外(阻)力有多大，即使没有斜楔的增力和自锁，飞刀都不会移动和转动，并保证在正确的位置上，以满足工况要求。

通过上述措施，结合现有制造技术能保证飞刀和刀杆制作准确和一致性，本发明较好地实现了飞刀和刀杆设计得当和使用得也正确，由于飞刀结构简单大多是单齿，制造刃磨检测更方便，高精度高性能高硬度飞刀比蜗轮滚刀获得更容易，又因包络蜗轮齿形的折线线段数目与切向进给量大小成反比，生产率则与之成正比，故在切齿过程中可人为控制齿形精度(接触斑点)，生产率在现有技术上有所提高，并且精度高于用蜗轮滚刀加工的精度，尤其是在滚切工作蜗轩直径较小，精度较高，多头大模数少齿数蜗轮更有优势。

但是，本领域技术人员应当理解的是，施力构件6并不局限于图4至图8 所示的具体结构形式，例如，弹簧可以是截锥螺旋压缩弹簧或截锥涡卷弹簧，甚至橡胶弹簧等，此外，中心孔4并不限于形成为圆孔腔和呈三段阶梯状的孔，其还可以形成为方孔腔，如四方孔，或呈二段阶梯状的孔等，当然，在此情况下，定位顶杆5和施力构件6的形状进行相应地变型或变化，施力构件6的定位、连接方式进行适应性变化。

以上结合附图祥细描述了本发明的较佳实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变形，这些简单变形均属本发明的保护范围。如采用测量法确定飞刀7的顶刃到刀杆1外圆的距离，这时可不装入开口垫圈3，或定位平面21也可不设置；又如为减少刀杆数量，安装孔2可多于两个，但只装入两个飞刀7，或者相邻安装孔2中心距不等于1的整数倍工作蜗杆的轴向齿距，另外，甚至只装一个飞刀和同时使用的飞刀的锐角θ的开口方向相反等，这并不影响本发明目的的实现。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，包括刀杆(1)，其特征在于所述刀杆(1)由带锥柄的主动端和细长的被动端组成，所述被动端设有朝向主动端且与刀杆(1)旋转中心线同心的中心孔(4)，在刀杆(1)中部沿刀杆旋转中心线上径向设有安装飞刀的两个平行的安装孔(2)，所述安装孔(2)之间的中心距为一个工作蜗杆的轴向齿距πm，所述安装孔(2)的中心线垂直且过刀杆(1)旋转中心线，并与所述中心孔(4)贯通，定位夹紧机构(8)设在所述中心孔(4)内，从被动端端面(11)依次向内设有施力构件(6)、若干个圆球(10)、第一定位顶杆(5A)、第一飞刀(7A)、弹性顶杆(9)并穿过第一飞刀(7A)的飞刀直柄削平平面(73)上的孔、第二定位顶杆(5B)、第二飞刀(7B)，且所述弹性顶杆(9)的圆柱面端插入第一定位顶杆(5A)的相对端端面(51)的同心定位盲孔(53)中，由所述施力构件(6)产生轴向力，使所述第一定位顶杆(5A)和所述第二定位顶杆(5B)的相对端端面(51)同时滑动至所述飞刀直柄削平平面(73)上形成紧密的面接触，把两个所述飞刀(7)紧固在对应的所述安装孔(2)内，两个飞刀刀头(74)的切削刃部分处在与工作蜗杆相同的部位，并使其伸出刀杆(1)方向相同和飞刀零前角前刀面(75)朝向飞刀工作时的旋转方向。

2.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述安装孔(2)任选下列之一，圆孔、方孔、盲孔、阶梯孔，所述安装孔(2)与飞刀直柄(72)定位部分为直孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述安装孔(2)的尺寸和形状相同，所述安装孔(2)的飞刀直柄入口端设有定位平面(21)，所述定位平面(21)到刀杆旋转中心线距离一致，并作距离尺寸数值铭刻标识，所述定位平面(21)与蜗轮飞刀刀头定位平面(71)之间设有开口垫圈(3)，所述定位平面(21)与所述安装孔(2)中心线垂直。

4.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述施力构件(6)任选下列之一，所述施力构件(6)采用带方圆柱端螺钉，拧紧螺钉时产生轴向力，施力构件(6)的施力终端(61)和所述施力构件(6)产生力的螺纹部分(62)是一体的；所述施力构件(6)采用电液推杆或液、气压缸以及气—液增力机构，由液、气压或电为能量产生轴向力，用液压缸或气压缸的活塞杆作为施力终端(61)，所述施力构件(6)的旋转中心线上设有与电、液、气联接的接口(63)；所述施力构件(6)采用弹簧或弹簧组件，弹簧受力压缩后均匀弹性变形，弹性力产生轴向力，推动施力终端(61)轴向移动，用调整平垫圈或螺钉调节弹力。

5.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述弹性顶杆(9)设有圆球、调整螺钉和弹簧的复合组件，且对应于所述第二定位顶杆(5B)的一端为圆球。

6.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述施力构件(6)与所述中心孔(4)定位并连接，或所述施力构件(6)与所述中心孔(4)滑动定位并与所述刀杆被动端端面(11)连接。

7.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述施力构件(6)的施力终端(61)端面为直端面并硬化处理。

8.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述飞刀直柄削平平面(73)与飞刀直柄(72)轴心线的夹角为锐角θ或为0°，所述第一定位顶杆(5A)和所述第二定位顶杆(5B)的相对端端面(51)的倾斜角对应为θ或0°。

9.根据权利要求8所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述锐角θ的取值范围在3°～6°之间，所述锐角θ为4.5°。

10.根据权利要求1所述的一种双蜗轮飞刀的夹紧结构，其特征在于所述飞刀直柄削平平面(73)与所述飞刀零前角前刀面(75)的夹角δ等于工作蜗杆分度圆柱导程角γ，或者为0°。

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