專利名稱：阿基米德齒輪滾刀一次鏟齒工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬阿基米德齒輪滾刀(簡稱滾刀)加工工藝，具體涉及到滾刀的鏟齒工藝。
目前刀具生產廠家對“滾刀”刀齒兩側刃和頂刃后刀面鏟齒分別進行共三次的工藝方法。效率低、鏟齒精度亦低。
本發明的目的在于提高鏟齒效率，提高鏟齒精度，本發明提出了“滾刀”一次鏟齒新工藝，不僅可提高鏟齒效率3倍，而且可提高鏟齒精度。
本發明的目的可以通過以下措施來實現一、對滾刀刀齒刃形的要求滾刀有直槽和螺旋槽兩種，均沿前刀面刃磨、刃磨要求刀齒刃形不變和具有適當后角。因而滾刀刀齒相當于同一形狀的刃形繞滾刀軸線作螺旋運動的同時，又均勻的沿滾刀徑向滾刀軸線靠近而形成的，認為刀齒后刀面是成形表面，一般采用阿基米德螺旋線作齒背曲線、可用成形車刀鏟制而成。
二、鏟齒過程滾刀鏟齒在鏟齒車床上進行，如圖1，進給前角為零度的鏟齒車刀2前刀面準確置于滾刀1軸線平面內，滾刀1隨車床主軸等速轉動，鏟刀2在刀架帶動下沿滾刀1軸線按滾刀基本蝸桿導程PZo作相應進給、鏟刀2刀刃沿滾刀1軸線作螺旋運動，同時鏟刀2又在阿基米德螺線凸輪3的控制下向滾刀1軸線靠近，當滾刀1轉過εp角度時，阿基米德螺線凸輪3轉過φp角度，鏟刀2右刀尖鏟至F’點，完成一刀齒齒背的鏟削工作。滾刀1轉過εx角度，阿基米德螺線凸輪3相應轉過φx角度，鏟刀2退回原位，開始下一刀齒的鏟削工作。
滾刀1，阿基米德螺線凸輪3的運動關系
(注ε為滾刀刀齒齒間角；εx、φx分別為鏟刀空程時滾刀、阿基米德螺線凸輪的轉動角度。
三、滾刀每轉一轉鏟削次數N設滾刀容屑槽數為Zk、鏟直槽滾刀則N＝Zk，鏟螺旋槽滾刀時，則N≠Zk，圖2為滾刀分圓柱展開圖，經計算得N=ZkCos2βk]]>(βk＝γZoβk--滾刀螺旋槽分圓柱螺旋角γZo--滾刀基本蝸桿分圓柱螺紋計角)四、滾齒時滾刀轉角εp的計算1、εp的計算，由圖3得εp＝ε1+ε2+fΔε+ε3(注εl、ε3分別為鏟刀切入、切出角，ε2為滾刀刀齒角度；Δε為滾刀左右兩側刃在分圓柱上的扭轉角，f齒根扭轉角系數，f約為1.5。
2、Δε的計算由圖4、圖5經計算得
(mn--滾刀基本蝸桿法向模數；Zo--滾刀基本蝸桿螺紋頭數；do--滾刀分圓直徑)五、零前角鏟齒車刀前刀面刃形。
因零前角鏟刀鏟齒時，其前刀面須準確置于滾刀中心平面上，所以滾刀鏟面齒的軸向齒形即是鏟刀前刀面刃形。
(一)滾刀鏟面齒軸向齒形角1、直槽零前角滾刀軸向齒形角。
ctgαxol＝ctgαxoR＝ctgαnoCosγZo2、直槽正前角滾刀軸向齒形角ctgαxol=ctgαxoR=ctgαnoCosγZo(1-kZktgγfπdo)]]>3、右旋零前角螺旋槽滾刀軸向齒形角ctgαxol=ctgαnoCosγZo+kZkPk]]>ctgαxol=ctgαnoCosγZo-kZkPk]]>
4、右旋正前角螺旋槽滾刀軸向齒形角ctgαxol=ctgαnoCosγZo[1-kZk(tgγfπdo-tgαnoPkCosγZo)]]]>ctgαxoR=ctgαnoCosγZo[1-kZk(tgγfπdo+tgαnoPkCosγZo)]]]>(二)滾刀軸向齒形設計直槽滾刀軸向齒形兩側是對稱的，設計其軸向齒形用齒形角計算公式即可，而螺旋槽滾刀的軸向齒形不對稱，且使滾刀鏟面齒齒頂傾斜，所以還需計算出其齒頂角度。
1、右旋零前角螺旋槽滾刀軸向齒頂角度見圖6。
圖6給出了右旋零前角螺旋槽滾刀一個刀齒兩側鏟面和頂刃后刀面展開的軸向、法向齒形投影圖，αxol，αxoR表示左右兩側軸向齒形角，αno表示滾刀基本蝸桿法向齒形半角。則法向齒形為anbndn，即右旋零前角滾刀前刀面齒形，它與被切齒輪法向嚙合，而αno等于被切齒輪法剖面分圓壓力角αfn，齒距tn＝πmn，滾刀基本蝸桿軸向齒形為ab’c’d’，左右兩側齒形角均為αxo，齒距為t＝πm，當齒頂與兩側面經鏟齒后滾刀軸向齒形變為圖中虛線形狀ab″c″d″，由于前面和軸線傾斜了一個螺旋角βk，鏟齒后在軸向剖面中b’c’d’三點高度下降量不同，致使齒頂b″c″傾斜φx角。設αxal、αxaR分別表示左右兩齒頂角度。經計算得tgQx=k·Zkπdo·tgβk]]>即Qx=artg(k·Zkπdo·tgβk)]]>
2、同理右旋正前角螺旋槽滾刀軸向齒頂角度為
式中αxol和αxoR不同。
(三)零前角鏟齒車刀設計滾刀設計按一般規范進行，零前角鏟齒車刀設計步驟如下1、求出滾刀軸向齒形。
2、選擇鏟刀后角。
3、以滾刀鏟面齒軸向齒形為零件部形，按照成形車刀設計原理設計鏟齒車刀法剖面裁形。
本發明使滾刀刀齒三次鏟齒變為一次鏟齒，減少了刀具安裝，和機床調整誤差，鏟刀刃形穩定，鏟齒精度高。
本發明的優點1、使滾刀的三次鏟齒變為一次鏟齒，提高鏟齒效率3倍。
2、減少了刀具安裝和機床調整誤差，鏟刀刃形穩定，鏟齒清度高。
如下圖1為滾刀、鏟刀、阿基米德螺線凸輪運動關系圖；圖2為滾刀分圓柱展開圖；圖3為鏟齒時滾刀轉角εp的計算；圖4、圖5為扭轉角Δε計算圖；圖6為右旋零前角螺旋槽阿基米德齒輪滾刀軸向齒形(αbn--頂刃法向后角)。
下面結合附圖通過實施例進一步詳述現設計制造一右旋零前角螺旋槽阿基米德齒輪滾刀，已知該滾刀法向模數mn＝10，外徑dao＝130，分圓直徑do＝100，螺旋槽數Zk＝12，齒間角ε＝30°，基本蝸桿法向齒形半角αno＝20°，螺紋頭數Zo＝2及其它有關參數(略)經計算得該滾刀螺旋槽分圓螺旋角βk等于基本蝸桿分圓螺紋升角γZ，但旋向相反，其值為βk＝γz＝11°32’，基本蝸桿導程PZo＝64.01，螺旋槽導程Pk＝1541.79，鏟削量，也即阿基米德螺線凸輪的升程k＝6。
現在進行的工藝是該滾刀刀齒齒背的粗鏟齒，按本發明中的一次鏟齒工藝進行，首先要設計制造零前角鏟齒車刀、右旋零前角螺旋槽阿基米德齒輪滾刀鏟面齒軸向齒形，即是鏟齒車刀前刀面刃形。
該滾刀鏟面齒軸向齒形，正如圖6虛線齒形ab″c″d″，由軸向齒形角，軸向齒頂傾斜角及軸向齒頂角度構成根據公式計算得該滾刀刀齒左右兩側的軸向齒形角分別為αxol＝20°5’；αxoR＝20°42’；根據公式計算得該滾刀軸向齒頂傾斜角為Qx＝2°41’；根據公式計算得該滾刀左右兩側軸向齒頂角度分別為αxol＝112°46’；αxoR＝108°1’；鏟齒車刀前刀面刃形按上述該滾刀鏟面齒軸向齒形而設計并取適當后角加以制造。
該滾刀的鏟齒在鏟齒車床上進行，如圖1滾刀1裝在鏟齒車床主軸上，鏟齒車刀2裝在鏟齒車床刀架上，阿基米德螺線凸輪3裝在留板箱上，鏟刀2前刀面準確地置于該滾刀軸線中心平面內，當該滾刀1隨鏟齒車床主軸等速轉動時，鏟刀2在刀架帶動下沿滾刀1軸線按滾刀1基本蝸桿導程PZo＝64.01作相應的軸向進給，鏟刀2刀刃則相對于滾刀1軸線作螺旋運動，同時鏟刀2又在阿基米德螺線凸輪3控制下向滾刀1軸線推進，當滾刀1轉過εp時，阿基米德螺線凸輪3轉過φp，鏟刀2右刀尖鏟至F’點，則完成一個刀齒齒背的鏟削工作，滾刀1轉過εx，阿基米德螺線凸輪相應轉過φx，鏟刀迅速退回原位，(在此同時滾刀轉動，鏟刀沿滾刀的軸線進給仍在進行)，然后開始下一個刀齒的鏟削工作。當鏟完一頭螺紋的所有刀齒后再鏟削另一頭螺紋的所有刀齒，從而完成該滾刀1全部刀齒齒背的鏟削工作。
該滾刀1與阿基米德螺線凸輪3的運動關系正如圖1所示，即公式
上述鏟齒時該滾刀的轉角εp如圖3，即公式εp＝ε1+εZ2+fΔε+ε3。
如圖4、圖5根據公式計算得該滾刀左右兩側刃在分圓上的扭轉角Δε＝3°9’50″，齒根扭轉系數f＝1.5，鏟刀2切入，切出角分別為ε1＝ε3＝30’，該滾刀刀齒角度ε2＝18°，經計算得εp＝23°44’45″ εx＝ε-εp＝6°15’15″根據公式計算得φx＝75°3’根據圖2和公式計算得該滾刀每轉一轉的鏟削次數為N＝12.45(次)。
權利要求
1.一種阿其米德齒輪滾刀一次鏟齒工藝，滾刀鏟齒在鏟齒車床上進行，滾刀(1)裝在鏟齒車床主軸上，進給前角為零度的鏟齒車刀(2)裝在刀架上，阿基米德螺線凸輪(3)裝在留板箱上，鏟齒時，滾刀(1)隨車床主軸等速轉動，鏟刀(2)在刀架帶動下沿滾刀(1)軸線按滾刀(1)，其本蝸桿導程PZo作相應的軸向進給，鏟刀(2)刀刃則相對于滾刀(1)軸線作螺旋運動，同時鏟刀(2)又在阿基米德螺線凸輪(3)控制下向滾刀(1)軸線推進，其特征在于滾刀(1)轉過εp角度時，阿基米德螺線凸輪(3)轉過角度φp，鏟刀右刀尖鏟至F’點，完成一個刀齒齒背的鏟削工作，滾刀(1)轉過εx角度，阿基米德螺線凸輪相應轉過φx角度，鏟刀退回原位，開始下一個刀齒的鏟削工作；本工藝的有關工藝參數如下滾刀(1)阿基米德螺線凸輪(3)的運動關系
滾刀每轉一周的鏟削次數NN=2kCos2βk]]>鏟齒時滾刀轉角εp的計算εp＝ε1+ε2+fΔε3+ε3滾刀左右兩側刃在分圓柱上的扭轉角Δϵ=πmn2Zodo2]]>其中ε為滾刀刀齒齒間角；εx、φx分別為鏟刀空程時滾刀、阿基米德螺線凸輪的轉動角度，Zk滾刀溶屑槽數βk為滾刀螺旋槽分圓螺旋角，ε1、ε2、分別為鏟刀切入角和切出角，ε2、為滾刀刀齒角度、mn滾刀基本蝸桿法向模數、Z0為滾刀基本蝸桿螺紋頭數，do為滾刀分圓柱直徑f為齒根扭轉角條數。本工藝中零前角鏟齒車刀前刀面刃形，即滾刀鏟面齒軸向齒形就是零前角鏟齒車刀前刀面刃形。
2.根據權利要求1所述的阿基米德齒輪滾刀一次鏟齒工藝，其特征在于滾刀齒頂傾斜角度Qx為tgQx=k·Zkπdotgβk]]>即Qx=artg(k·Zkπdo·tgβk)]]>其中k為鏟削量，即阿線凸輪升程，其它同前。
3.根據權利要求1所述的阿基米德齒輪滾刀一次鏟齒工藝，其特征在于右旋零前角螺旋槽滾刀軸向齒頂角度為
右旋正前角螺旋槽滾刀軸向齒頂角度為
其中αxal、αxaR分別表示左右兩側軸向齒頂角度；αxal、αxaR分別表示左右兩側軸向齒形角。
全文摘要
本發明涉及一種阿基米德齒輪滾刀一次鏟齒工藝，滾刀裝在鏟齒車床上，鏟齒車刀裝在刀架上，阿基米德螺線凸輪裝在溜板箱上，鏟齒時鏟刀沿滾刀軸線軸向進給，鏟刀又在阿基米德螺線凸輪控制下向滾刀軸線推進，滾刀轉過ε
文檔編號B23P15/34GK1165069SQ9710415
公開日1997年11月19日 申請日期1997年4月28日 優先權日1997年4月28日
發明者魏玄倉 申請人:魏玄倉