[发明专利]齿轮精滚刀

说明书

本发明属于渐开线齿轮精加工刀具领域。

现有齿轮滚刀由于加工齿轮范围广、通用性强、切齿齿距精度高、切齿效率也较高，成为当今应用最广泛的齿轮刀具，但滚刀受构形、铲齿工艺、重磨等限制，存在下列诸多问题，这些问题对高精度滚刀影响尤为严重。

1.采用代用蜗杆近似构形，存在构形误差；

2.由基本蜗杆开容屑槽形成前刀面，刀刃不连续，包络齿形为折线且切削时产生冲击；采用硬质合金滚刀精切硬齿面齿轮时，因切削冲击常导至滚刀崩刃；

3.侧刃后角小，耐用度降低；

4.重磨后精度变化，重磨次数受限，刀具寿命降低；

5.精度检测项目要求多且严格，制造、测量、重磨困难，成本提高。

本发明的任务是提供一种全面解决上述问题的具有连续螺旋刀刃的齿轮精滚刀，满足在滚齿机上精加工渐开线齿轮的需要，对于硬齿面齿轮精加工意义尤其巨大。

本发明上述任务可通过以下技术方案完成：在滚齿机上精加工渐开线齿轮用的精滚刀，其特殊之处是刀具切削部分由一段蜗杆构成(见附图1)，蜗杆的齿顶面A是刀具的前刀面，蜗杆的工作侧面B是刀具的后刀面；刀具的刀刃是由多种形式的前刀面和后刀面截交构成的连续圆柱螺旋线，并采用合理后角α；蜗杆工作侧法向齿距P_n等于加工齿轮法向基节，蜗杆非工作侧面C采用齿背角等于2α_c的法向直纹螺旋面，其法向齿距P_c≥P_n；刀具直径D＝2R，加大半径设计时R′＝R+Δ，0≤Δ≤Δmax，Δmax为加工齿轮齿根沉割宽度，保持刀具安装角ψ等于刀刃螺旋线螺旋升角λ；重磨后刀面或前、后刀面交替重磨或重磨后刀面兼修磨蜗杆螺纹一端F面对刀刃递补。

上述的后刀面可以采用内凹后角为α的螺旋面，当前刀面选用圆柱面时，前、后刀面截交形成的螺旋线与后刀面选用的螺旋面母线无关，当前刀面选用螺旋面时，其螺旋导程与后刀面螺旋导程相等。

上述的后角α可取8°～15°，模数大时取大值，后刀面可制成多重后角结构。 

当前刀面采用形成正前角的螺旋面时，刀具需采用加大半径R′。

上述的非工作侧C的齿背角2α_c，计算公式：α_c＝β+μ+η，β是齿轮加工侧齿形上有效工作部分起点M的渐开线展开角，μ是基圆上对应齿槽角，η是非加工侧齿形上C点渐开角，C点是过啮合节点的基圆切线与齿轮非加工侧齿形的交点(见附图10)。

蜗杆非工作侧法向齿距P_c≥P_n，当P_c＝P_n时，为等齿厚蜗杆，重磨后刀面，当P_c＞P_n时，为变齿厚蜗杆，重磨后刀面后，可修磨蜗杆螺纹一端F面使刀刃向前递补。采用加大半径设计时，前、后刀面可交替重磨。

非工作侧法向齿距P_c＝r_b(tgα_n-tgα_c)，式中r_b为齿轮基圆半径，α_c＝β+τ+μ+η′，其中τ是齿数为Z的加工齿轮每齿所占中心角，η′是相隔齿槽非加工侧齿形上S点渐开角，S点是过M点的基圆切线与相隔齿槽非加工侧齿形的交点(见附图11)。

本发明的另一特点是：工作运动与普通滚齿完全一致，其安装则如附图2及附图3示，安装参数有中心距A、偏距B及刀具安装角ψ；通过安装角ψ调整，可降低刀具蜗杆制造精度要求或消除加工齿轮误差；精滚刀以工作侧连续螺旋线刀刃单侧精加工齿轮齿面。

结合附图详述发明的上述内容：

图1A、图1B是精滚刀主要结构参数图，其中N-N为法向齿形剖面；

图2A是蜗杆法向齿形图的零前角齿形，图2B是正前角齿形，图2C是多重后角齿形；

图3是计算蜗杆牙齿齿顶宽度及非工作侧齿背角几何关系图；

图4是0°齿形角齿条刀加工原理图；

图5A是精滚刀构成原理图的正视图；图5B为图5A的俯视图；

图6是加工齿轮齿面切削轨迹图；

图7是加工余量分布图；

图8是精滚刀安装图；

图9是计算蜗杆螺纹最小长度尺寸几何关系图；

图10A是加大半径设计精滚刀构成原理图的正视图，图10B是图10A的是俯视图；

图11是计算变齿厚蜗杆非工作侧螺旋参数几何关系图。