[发明专利]延伸错齿微小型滚刀

说明书

技术领域

本发明涉及一种刀具设计方法，是专门针对加工模数m≤0.05mm的微小型渐开线齿轮的微小型滚刀的设计方法。

背景技术

模数小于0.1mm的齿轮一般称为微小型齿轮，在航空、航天、兵器等领域中的微小型精密传动、精密仪器、灵巧机构及微机电系统中，经常使用这种微小型齿轮。微小型齿轮的加工精度将直接影响系统总体的精度和性能。

滚齿是目前齿轮加工中用的较多的一种加工方法，生产效率高，使用普遍。滚刀和滚齿设备是滚齿加工方法的核心组成部分，是保证齿轮加工齿形精度的关键。微小型滚刀的合理设计是加工出高精度微小型齿轮的基础和前提。

模数大于或等于0.1mm的滚刀，可以通过查询国家标准、运用传统公式进行设计，但是对于模数小于0.1mm的滚刀，它与普通滚刀有很大的区别。当滚刀尺寸缩小以后，齿根部铲磨愈加困难，加工误差变大，而且微型滚刀寿命短，磨损以后不易重磨。因此对微小型滚刀设计，解决上述问题仍是一个难题。

发明内容

针对微小型滚刀制造困难，尤其齿根部铲磨困难；尺寸缩小以后加工误差变大及其寿命短，磨损以后不易重磨的缺点，提出一种微小型滚刀设计新思路——延伸错齿微小型滚刀。其基本原理为双头滚刀齿长向滚刀内侧延伸；每隔一个齿去掉一个齿，齿距增加一倍；同一排齿上的全部齿属于同一头螺旋线上的齿，相邻两排上的齿为不同螺旋线上的齿，如附图1所示，延伸错齿微小型滚刀上存在两头螺旋线I和II，(a)为延伸错齿微小型滚刀某一排齿(假如该排上的齿全为螺旋线I上的齿)的轴向齿形与正常齿双头滚刀轴向齿形对比图，其中i为正常齿双头滚刀第一头螺旋线上的齿；(b)为其相邻排上的齿(该排上的齿全为螺旋线II上的齿)与正常齿滚刀轴向齿形对比图，其中ii为正常齿双头滚刀第二头螺旋线上的齿。由图可见，延伸错齿微小型滚刀全齿高大于正常齿滚刀全齿高；延伸错齿滚刀法向齿距是正常齿滚刀法向齿距的两倍。

延伸错齿微小型滚刀全齿高计算公式如下：

延伸错齿微小型滚刀全齿高h₀＝h+Δh＝h+kh＝(1+k)h，h为正常齿滚刀全齿高，k为延伸系数，其值根据工件材料及切削时的刚度要求而定。

附图说明

附图1为延伸错齿微小型滚刀与正常齿双头滚刀轴向齿形对比图。

附图2为模数0.05mm的延伸错齿微小型滚刀轴向齿形图。

具体实施方式

本说明以加工下述齿轮(材料为铜)的微小型滚刀为例进行说明：

模数m_n＝0.05mm，齿数z＝41，变位系数ξ＝0，螺旋升角β＝0°，分度圆压力角α_n＝20°，齿顶高系数齿根高系数厚度B＝0.4mm。

采用延伸错齿法设计所需结构的微小型滚刀。设计出的滚刀轴向齿形如附图2所示。齿高延伸为0.200mm(全齿高h₀＝0.2000mm)，滚刀基本蜗杆导程为0.314mm。

延伸错齿微小型滚刀全齿高h₀计算：

正常齿滚刀全齿高h＝h_a+h_f＝(1.2+0.25)m_n+m_n＝2.45m_n＝0.1225mm

延伸错齿微小型滚刀全齿高h₀＝h+Δh＝h+kh＝(1+k)h，k为延伸系数，其值根据工件材料及切削时的刚度要求而定，在此k取0.8.

则延伸错齿微小型滚刀全齿高h₀＝(1+k)h＝1.8×0.1225＝0.2205mm

经圆整，h₀取0.200mm.

经过计算得出微小型滚刀参数如表1所示。

表1延伸错齿微小型滚刀参数表