滚刀的设计及应用.pdf

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1、滚刀的设计及应用第一节概述第二节滚刀参数的优化设计第三节滚齿加工参数的选取第四节滚刀的使用和管理第五节滚齿常见缺陷及消除方法第一节概述•一、齿轮滚刀的工作特点•二、齿轮滚刀的工作原理•三、齿轮滚刀的构造和规格四、滚刀精度几种不同结构的齿轮滚刀图1自制普通滚刀图2进口多头斜槽滚刀图4外购镀层圆磨滚刀图3进口小径多槽加长整体镀层滚刀图5加工台阶轴或双联齿整体滚刀斯太尔行星齿轮滚刀设计图纸返滚刀的主要参数滚齿工况图(图6)一、齿轮滚刀的工作特点1.在滚齿机上采用展成法的原理加工齿轮•滚齿是广泛采用的一种齿

2、廓加工方法，是依据交错轴齿轮啮合原理进行加工的。在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮副啮合的过程，滚刀实际上是一个螺旋角很大的斜齿轮，呈蜗杆状。滚齿时（如图7所示），滚刀切削刃齿轮端截面内相当于齿条平移，因此切出的渐开线齿形，是齿条运动轨迹的包络线。因此一种模数的齿轮滚刀可以加工出模数和齿形角相同但齿数、变位系数和螺旋角不同的各种圆柱齿轮。返设计图图7滚齿加工图轴向进给运动分齿运动及附加运动切削运动2.滚齿的四个运动(1)滚刀旋转运动(2)滚刀沿齿的轴向进给运动(3)工件(齿坯)配

3、合滚刀作相应旋转运动(4)差动分度运动(切斜齿轮时)•滚刀的旋转运动为主运动。加工直齿轮时，滚刀每转一转，工件转过一个齿(当该刀为单头时)或数个齿(当滚刀为多头时)，以形成展成运动，即圆周进给运动；为了在齿轮的全齿宽上切出牙齿，滚刀还需沿齿轮轴线方向作轴向进给运动。加工斜齿轮时，除上述运动外，还需给工件一个附加的转动，以形成斜齿轮的螺旋齿槽。•为了保证滚刀和被加工齿轮正确的啮合关系,加工时应该按照它们啮合的运动关系来调整滚齿机,使滚刀和被加工齿轮严格按所需的角速度作强制运动。3.滚齿加工的优点(1)

4、加工过程是连续的(2)操作和调整简单(3)滚齿加工易保证被加工齿轮的齿距4.滚齿加工存在的不足(1)包络出齿轮齿形受切削刃数限制(滚刀外径)(2)滚齿受加工位置限制(不能加工台阶齿和内齿轮)二、齿轮滚刀的工作原理1、滚齿加工的啮合关系1.保证一定的轴交角2.保证一定的分齿运动图8啮合关系图3.沿轴线方向的走刀运动2、滚齿的切削过程齿轮的齿形由一系列刀齿图9切痕包络图的成形切痕包络而成3、滚齿加工中的棱度和波度1.齿形方向的棱度图10棱度和波动图2.齿向方向的波度二、齿轮滚刀的工作原理4、滚刀的负荷及

5、磨损滚刀的切削区实际切削区域偏向滚刀切入部分一边滚刀刀齿负荷刀齿负荷主要在(1)切入部分刀齿(2)滚刀齿顶滚刀磨损特点(1)切入部分刀齿占切削负荷的80%(2)切入部分刀齿齿顶负荷最大(3)最大磨损位置随被切齿轮齿数多少而变化,齿数越少,最大磨损部位越靠近展成中心(4)除上述磨损外,滚刀所特有的磨损状态---齿角磨损二、齿轮滚刀的工作原理5、齿角磨损原因(1)齿角切削阻力大,切温高,散热条件差(2)齿厚薄,齿角处有刮削(3)若被加工材料韧性大,则切温更高,更易磨损6、减轻齿角磨损办法(1)加大转角处

6、圆弧半径(2)刀齿做成交错的(制造有难度)三、齿轮滚刀的构造和规格1.滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀相当于一个齿数很少、螺旋角很大，而且轮齿很长的斜齿圆柱齿轮。因此，其外形就像一个蜗杆。为了使这个蜗杆能起到切削作用，需在其上开出几个容屑槽(直槽或螺旋槽)，形成很多较短的刀齿，因此而产生前刀面和切削刃。每个刀齿有两个侧刃和一个顶刃。同时，对齿顶后刀面和齿侧后刀面进行了铲齿加工，从11而产生了后角。但是，滚刀的切削刃必须保持在蜗杆的螺旋面上，这个蜗杆就是“滚刀的产形蜗杆”，也称为“滚刀的基本蜗杆”(见图11)。

7、一共有三种基本形式(1)渐开线蜗杆(2)法向直廓蜗杆(3)阿基米德螺线蜗杆•在理论上，加工渐开线齿轮的齿轮滚刀基本蜗杆应该是渐开线蜗杆。渐开线蜗杆在其端剖面内的截形是渐开线，在其基圆柱的切平面内的截形是直线，但在轴剖面和法剖面内的截形都是曲线，这就使滚刀的制造和检验较为困难。因此，生产中一般采用阿基米德蜗杆（也称为轴向直廓蜗杆）或法向直廓蜗杆，作为齿轮滚刀的基本蜗杆。阿基米德蜗杆在轴剖面内的齿形为直线，而法向直廓蜗杆则是在法剖面内的齿形为直线。因此，以这两种蜗杆为基本蜗杆的阿基米德滚刀和法向直廓滚刀

8、，在制造和检验上就方便多了。用阿基米德滚刀和法向直廓滚刀加工出来的齿轮齿形，理论上都不是渐开线，有一定的加工误差，这就是滚齿加工方法存在的原理误差.•但由于齿轮滚刀的分度圆柱上的螺旋升角很小，故加工出的齿形误差也很小。特别是阿基米德滚刀，不仅误差较小，而且误差的分布对齿轮齿形造成一定的修缘，有利于齿轮的传动。因此，一般精加工用的和小模数(m≤10mm)的齿轮滚刀均为阿基米德滚刀。法向直廓滚刀误差较大，多用于粗加工和大模数齿轮（m＞10mm）的加工。三、齿轮滚刀的构造和