[发明专利]基于延伸全齿高强度设计的单头错齿微小型滚刀

说明书

技术领域

本发明涉及一种新结构错齿滚刀的设计方法，是专门针对模数m≤0.05mm的微小型渐开线齿轮的高精加工而进行的滚刀结构的创新设计。

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。因此对于微小型滚刀的设计，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，提出一种新结构微小型齿轮滚刀——延伸单头错齿微小型滚刀，并且基于强度理论设计计算延伸齿的全齿高，其基本原理为滚刀采用单头结构，滚刀齿长向滚刀内侧延伸，每隔一个刀齿去掉一个刀齿。如附图1所示，图(a)为延伸单头错齿微小型滚刀第2i排刀齿的法向截形与正常齿滚刀的法向截形对比图，图(b)为延伸单头错齿微小型滚刀第2i+1排刀齿的法向截形与正常齿滚刀的法向截形对比图，由图可知，延伸单头错齿微小型滚刀的法向齿距是正常齿滚刀法向齿距的两倍。

附图说明

附图1为延伸单头错齿微小型滚刀与正常齿单头滚刀法向齿形对比图。

附图2为模数0.05mm延伸单头错齿微小型滚刀法向齿形图。

附图3为滚刀单个刀齿受力的三个方向分力的示意图。

附图4为滚刀刀齿xy平面内的受力简图，b_a为刀齿齿顶宽，b_f为刀齿齿根宽，h₀为刀岗全齿高。

附图5为滚刀刀齿yz平面内的受力简图，a_α为顶刃后角。

具体实施方式

本发明以加工下述参数的渐开线齿轮为例进行延伸单头错齿滚刀的结构设计：

模数m_n＝0.05mm，变位系数ξ＝0，螺旋升角β＝0°，分度圆压力角α_n＝20°，齿顶高系数径向间隙系数c^*＝0.35，厚度B＝0.4mm。

采用延伸单头错齿法设计所需结构的微小型齿轮滚刀，滚刀材料为YG6X，设计出的滚刀法向齿形如附图2所示，齿高向滚刀内侧延伸，虽然“延伸齿”的思想类似于非全切式滚刀，但传统的非全切式齿轮滚刀全齿高取值只是借助经验公式，并未给出其取值的理论解释，在此给出延伸单头错齿微小型滚刀全齿高h₀的理论推导计算过程如下：

将滚刀刀齿简化为附图3所示的悬臂梁，在附图4、附图5中，根据强度理论，可以推导出