[发明专利]一种组合式异形花键拉刀及其设计方法

说明书

本发明提供一种组合式异形花键拉刀，包括花键切削齿部，沿切削方向，花键切削齿部包括依次设置的多个同心布置的层切齿环与半轮廓齿环，层切齿环包括多个呈环状分布的层切齿，半轮廓齿环包括多个呈环状分布的半轮廓齿，各层切齿与半轮廓齿沿切削方向的齿升量依次增加，各相邻层切齿环与各相邻半轮廓齿环之间设置容屑槽，各半轮廓齿齿顶部外周面由低侧齿顶圆弧延伸直线距离、低侧齿顶圆弧、中间齿顶圆弧、高侧齿顶圆弧与高侧齿顶圆弧延伸直线距离构成。本发明的拉刀采用层切齿与半轮廓齿相互结合，层切齿切除工件大部分余量，半轮廓齿只对齿顶圆弧进行加工，其他尺寸不加工，保证工件圆弧处较高的精度要求且不易崩尖，使用寿命高，工作效率高。

技术领域

本发明属于机械加工刀具领域，具体涉及一种组合式异形花键拉刀及其设计方法。

背景技术

目前，国内外花键拉刀按照其用途，可以设计成单独加工的花键拉刀，或设计成圆孔-花键拉刀、倒角-花键、倒角-圆孔-花键等各种复合拉刀，大部分花键拉刀采用渐成式单齿层拉结构，所有的刀齿为同心圆，后一个刀齿比前一个刀齿高，逐层完成花键齿形的加工，当工件内孔为特殊齿形，即内孔形状不对称、齿顶为偏心圆弧、花键廓形深度大、精度要求高、表面粗糙度不允许有丝毫的划伤，由于每一个刀齿都参与了花键齿廓的加工，所以拉刀上任意一个刀齿出现崩尖、磨损等异常现象后，都会造成齿轮齿廓上的粗糙度缺陷，当工件材料较硬或齿轮齿廓粗糙度要求较高时，拉刀刃磨一次加工数量很少，加工成本较高，再者，这些复合拉刀结构上将拉刀的切削部分成若干个段，分别加工内花键相对应的结构尺寸，其在不同切削齿直接过渡，不存在内部导向情况，这种方式可一次拉削出工件内孔形状，效率较高，但是会造成花键和内孔的偏移，降低了被加工内孔的精度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，本发明提供一种组合式异形花键拉刀及其设计方法，解决现有技术花键和内孔的偏移降低了被加工内孔的精度以及当工件内孔为特殊齿形，即内孔形状不对称、齿顶为偏心圆弧、花键廓形深度大、精度要求高、表面粗糙度不允许有丝毫的划伤，由于每一个刀齿都参与了花键齿廓的加工，所以拉刀上任意一个刀齿出现崩尖、磨损等异常现象后，都会造成齿轮齿廓上的粗糙度缺陷，当工件材料较硬或齿轮齿廓粗糙度要求较高时，拉刀刃磨一次加工数量很少，加工成本较高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种组合式异形花键拉刀，包括花键切削齿部，沿切削方向，所述花键切削齿部包括依次设置的多个同心布置的层切齿环与半轮廓齿环，所述层切齿环包括多个呈环状分布的层切齿，所述半轮廓齿环包括多个呈环状分布的半轮廓齿，各所述层切齿与半轮廓齿沿切削方向的齿升量依次增加，沿切削方向的最后一个半轮廓齿环的半轮廓齿的齿宽与所述层切齿的齿宽相同，各相邻层切齿环与各相邻半轮廓齿环之间设置容屑槽，各半轮廓齿齿顶部外周面由低侧齿顶圆弧延伸直线距离、低侧齿顶圆弧、中间齿顶圆弧、高侧齿顶圆弧与高侧齿顶圆弧延伸直线距离构成。

所述半轮廓齿环的齿数Z：

Z为半轮廓齿环的齿数，结果取整，单位：个；A1为半轮廓齿环的加工余量，单位：mm；af0’为半轮廓齿环的齿升量，单位：mm；

其中，各所述半轮廓齿环上的半轮廓齿的低侧齿顶圆弧延伸直线距离、低侧齿顶圆弧、中间齿顶圆弧、高侧齿顶圆弧与高侧齿顶圆弧延伸直线距离的各项参数采用倒序设计，首先确定沿切削方向的最后一个半轮廓齿环上的半轮廓齿，接着确定沿切削方向的倒数第二个半轮廓齿，以此类推，计算出齿数为Z的各半轮廓齿环上的半轮廓齿的低侧齿顶圆弧延伸直线距离、低侧齿顶圆弧、中间齿顶圆弧、高侧齿顶圆弧与高侧齿顶圆弧延伸直线距离的各项参数。

组成各半轮廓齿外周面的低侧齿顶圆弧延伸直线距离、低侧齿顶圆弧、中间齿顶圆弧、高侧齿顶圆弧与高侧齿顶圆弧延伸直线距离的各项参数计算如下：

h1＝(0.2-0.3)*R1；

h2＝(0.2-0.3)*R2；