[发明专利]一种小模数滚插刀的高精度磨削工艺

说明书

本发明涉及滚插刀制造技术领域，具体涉及一种小模数滚插刀的高精度磨削工艺，包括磨削设备选择、砂轮选择、砂轮修正、工件安装、磨削路径规划、磨削编程和齿形型线点磨；所述齿形型线点磨包括第一磨削路径规划和第二磨削路径规划；第一磨削路径规划中，设置齿形面的若干径向磨削型线，相邻径向磨削型线间隔一定的型线轴向间距，磨削时点磨砂轮沿着小模数滚插刀齿形面的径向磨削型线先左后右由前向后逐一推进磨削；第二磨削路径规划中，设置齿形面的若干轴向磨削型线，相邻轴向磨削型线间隔一定的型线径向间距，磨削时点磨砂轮沿着小模数滚插刀齿形面的轴向磨削型线先齿顶后齿底逐一推进磨削。本发明实现了小模数滚插刀的高精度加工。

技术领域

本发明涉及滚插刀制造技术领域，具体涉及一种小模数滚插刀的高精度磨削工艺。

背景技术

小模数滚插刀(滚插刀又名车齿刀)是一种带前角和后角的连续变位齿轮，在垂直滚插刀轴线的各个截面具有不同变位系数、顶圆直径和齿厚，只有在变位系数为零的原始截面上才有同模数的齿轮理论值。小模数滚插刀在滚插齿专机的驱动下，滚插刀的切削运动和被切齿轮的啮合展成运动，形成包络面的齿面，所以滚插刀的切削运动和与齿轮的啮合展成运动精度决定齿面包络面的精度。由此可知要提高小模数齿轮的综合精度，基于小模数滚插刀、滚插齿专机、齿坯及制造工艺，当滚插齿专机的功能与运动精度达标时，其决定因素关键在于滚插刀及齿坯的质量，致力于提高滚插刀的精度是业界人士共同关心的话题。

滚插刀的模数规格有大、中、小，其中以中小模数的滚插刀居多，按其滚插刀装夹结构形式来分有孔式滚插刀和柄式滚插刀，其中孔式滚插刀包括盘形滚插刀、碗形滚插刀、筒形滚插刀，柄式滚插刀以莫氏短锥为主。按其刀具材料来分有硬质合金滚插刀和高速钢滚插刀。其中的中模数的滚插刀的制造其设备与工艺比较成熟，精度趋于高端的智能化磨床，成熟的工艺可磨取AAA级精度及Ra1.6的滚插刀。而对于小模数0.1～1mm滚插刀(详见图1)，由于其加工难度大且需要配套高端装备，目前生产较少且工艺尚处于研发阶段。

小模数滚插刀磨齿技术的成长与发展历程如下：

一、小模数滚插刀磨齿技术的成长与发展

小模数滚插刀的磨削工艺主要包括三个部分：一是齿形磨削，二是前后切削刃磨削，三是安装基面磨削，三者的组合决定滚插刀性能、精度与耐用度。其中，安装基面磨削是一种常规磨削而齿形与切削刃磨削随着科学技术与加工原理的深化，工艺装备升级换代，滚插刀制造精度隋着滚插刀制造精度的升级也由DIN A级递升至DIN AAA级，有效提高了小模数及小微齿轮传动效率、精度。制造滚插刀最重要最复杂的工序是齿形面磨削，根据滚插刀的齿形侧面是螺旋渐开面原理与特点，滚插刀侧面可以用砂轮的平面与磨削齿面按齿轮与齿条啮合原理磨制齿形，随着滚插刀齿形磨削的技术创新，装备的智能化，工艺水平的提高滚插刀也历经以下磨削成长的阶段得以迅猛发展。

1、根据齿轮与齿条啮合原理，按照发生线在基圆上纯滚动的特点其啮合点在啮合线上的运动速度等于基圆上的圆周速度的理论，应用仿形靠模机理可以得到靠模基圆直径R₀、滚插刀基圆直径R以及滑座导轨的安装角α的关系式：R＝R₀×COSα，这样不仅渐开线靠模板的靠模运动使砂轮平面可以在滚插刀的齿面上磨出螺旋渐开面，并通过基圆的滑座导轨与发生线一起回转一个安装角，既克服滚插刀在砂轮平面的固定圆周线磨削而导至砂轮平面磨损不均的缺陷(即砂轮端面相当于齿条上的一个面与滚插刀齿形面实现圆环形平面磨削，延长砂轮耐用度)，又可通过调整滑座安装角来减少靠模板数量(详见图2)。这种磨削方法可以在国产Y7125以及国外的乃辛纳型磨齿机完成。

2、在智能化数控化崛起的时代里德国制造的X、Y、Z、A、W、B、C七轴六联动高端滚插刀磨齿机和瑞士五轴五联动数控刀具磨床的诞生，由机械磨齿进入应用专用软件进行数控高精度磨齿时代。磨床由软件输入相应数据自然生成双面或单面成形砂轮(齿条)并与齿轮(滚插刀)做无间歇啮合形成螺旋渐开线面，同时，通过数控轴的调整与相应轴的插补运动形成滚插刀的顶圆后角、分度圆齿侧后角，分度圆螺旋角、齿顶齿底圆弧以及前刃面齿厚与公法线值(详见图3)。