《滚齿刀和插齿刀设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《滚齿刀和插齿刀设计（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3目 录一、插齿刀11.1工作原理及设计原理11.2结构设计51.3参数计算61.4工艺设计10二、齿轮滚刀132.1工作原理132.2滚刀的结构参数132.3结构设计152.4参数计算162.5工艺设计18三、刀具的发展前景21四、设计总结23五、主要参考文献25一、插齿刀1.1工作原理及设计原理插齿刀用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮、人字齿轮以及齿条等，特别是加工内齿轮和双联齿轮时，用它很方便插齿刀的形状很像齿轮，它是按展成法原理加工齿轮的。加工圆柱齿轮时，主要有主轴往复运动（主运动）及它和工件相互配合的转动（展成运动），以逐渐包络出齿轮的齿形。在加工斜齿圆柱齿轮时用斜齿插齿刀，除有主运动和展成
2、运动外还有一个附加的转动，使切削刃的运动轨迹描绘出一个假象的斜齿圆柱齿轮的尺侧面；在加工无空刀槽的人字齿轮，其加工原理和加工斜齿圆柱齿轮相同，但需要专门的插齿机上用一对斜齿插齿刀分别加工人字齿轮的两边牙齿。插齿刀的设计重点在变位系数的确定。变位系数越大，那么加工出来的齿轮表面精度越高。但是变位系数的增大会相应的带来两个问题。第一是插齿刀的齿顶变尖使刀具的耐用度降低；第二是插出齿轮的齿根过渡曲线与啮合齿轮的齿顶发生干涉。所以在设计时我们要充分的考虑这两个因素，以确定变位系数的最大值。 变位系数越小，则有利于插齿刀的重磨次数，即可提高使用寿命。但的减小又会引起两个问题。第一是加工少齿数的齿轮时，容
3、易产生根切；第二是加工多齿数齿轮时易产生顶切。因此设计插齿刀时也必须考虑这两个因素，以确定变位系数的最小值。 1.最大变位系数的确定：(1)齿顶变尖的限制：在选择新插齿刀的时，为了保证插齿刀的耐用度，应是齿顶有足够的厚度，其关系如下： (2)齿轮过渡曲线干涉的限制： 外插齿刀切齿时，保证不发生过渡曲线干涉的条件应为：式中 被切齿轮与共轭齿轮啮合时的中心距；被切齿轮与共轭齿轮啮合时的啮合角；共轭齿轮的齿顶圆半径；共轭齿轮的基圆半径；插齿刀切削齿轮时的中心距；插齿刀切削齿轮时的啮合角；插齿刀齿顶圆半径；插齿刀基圆半径；齿轮分圆压力角；被切齿轮与共轭齿轮齿数；被切齿轮与共轭齿轮变位系数。2.最小变位
4、系数的确定：(1)齿轮根切的限制：当插齿刀的齿顶在切削过程中切入被切齿轮根部的渐开线齿形时，成为插齿刀切削齿轮室的根切现象。 插齿刀在切削齿轮时保证不发生根切条件应为：齿轮的齿数越少或它的变位系数越小，越易发生根切。当插齿刀的齿数越多、变位系数越小以及齿顶高越大时，越易发生根切。(2)齿轮顶切的限制： 插齿刀在切削过程中，当被切齿轮的齿顶进入插齿刀根部齿形以内时，成为插齿刀切削齿轮时的顶切现象。 插齿刀在切齿时保证不发生齿轮顶切的条件应为：式中插齿刀切齿时保证被切齿轮不发生顶切的最小啮合角；被切齿轮齿顶圆和基圆半径。确定最小变位系数的方法，先求出保证被切齿轮不发生顶切的值，然后代入限制根切的不
5、等式进行计算。如果不等式成立，则此时的可以保证不发生顶切和不发生根切。如果不等式不成立，则将发生根切。那就要相应的增大然后重新计算。当不等式左右相等时，即为最小值。另一重点是插齿刀前角和齿形的修正。插齿刀有前角可以改善切削条件，但这将造成齿形误差，必须修正齿形以减少齿形误差。插齿刀切削齿轮时，切削刃上下运动的轨迹包络形成齿轮的渐开线齿形。故切削刃在基面上的投影应是渐开线才没有理论上的误差。但是由于有了前角和变位，这种误差就不可避免。如下为修正公式：tan = 式中修正后齿形角； 分圆压力角；齿顶后角；前角。附：MAAG制和径节制模数，以弥补公制数离散点间隔过大的缺陷。MAAG制模数部分系列如下
6、表：5系列5.15.25.35.45.55.65.75.85.96系列6.16.26.36.46.56.66.76.86.91.2结构设计结构图如下：结构设计参考工称直径125mm碗形插齿刀的结构参数。具体参数，请看所附零件图。1.3参数计算插齿刀的设计步骤及计算举例已知条件名称被切齿轮参数共轭齿轮参数模数m6.1m6.1分圆压力角2424齿数3019齿顶高6.16.1齿根高7.6257.625齿全高13.72513.725分圆弧齿厚9.5829.582变位系数00齿顶圆半径97.664.05根圆半径83.87550.325分圆半径91.557.95根圆半径83.58952.940序号计算项目
7、符号计算公式或选取方法计算精度计算举例1前角通常取12齿顶后角根据已知条件(通常情况下取)10.00000013齿数 根据已知条件4根据已知条件0.01 求最大变为系数5允许齿顶厚0.01=1.5526计算参数0.01 求最大变位系数7求值根据已知条件0.018共轭齿轮的啮合角0.00000011 9共轭齿轮中心距0.00110被切齿轮和插齿刀的啮合角0.0000001111被切齿轮和插齿刀的中心距0.0112插齿刀齿顶圆半径0.00113插齿刀基圆半径0.00114计算参数将813项的计算结果带入不等式如果不等式不能成立，则说明发生过渡曲线干涉，此时必须减少值，或增加插齿刀的齿数后重新计算。
8、0.0010.001 左边右边，符合要求求最小变位系数15保证被切齿轮不发生顶切时插齿刀与被切齿轮的最小啮合角0.00000010.00001 = 19.5229116保证被切齿轮不发生顶切时的最小变位系数0.00000117验算插齿刀在切削齿轮时是否发生根切0.001 =150.7700.0010.001 = 18.416 0符合公式要求，所以取 = -0.7218原始截面到前端面距离0.1= 019厚度BB的尺寸还收到工艺因素的限制，特别是小模数插齿刀，B值不宜过。按表查取整数B=4020修正后齿形角tan =0.00001 =0.4493608=24.19728=241150cos=0.
9、9121396sin=0.409879721侧刃后角=sintan0.0000001tan= 0.40987970.1051042 =0.0430801=22822分圆直径=m0.001=6.121 =128.10023齿形角修正后的基圆直径=128.1000.9121396 =116.845原始截面上的齿形尺寸24齿顶高=0.01=1.156.1 =7.0225分圆弧齿厚=0.001 =9.58226齿全高=20.01=27.015=14.03前端面上的齿形尺寸27齿顶高=7.01528分圆弧齿厚0.001=9.58229顶圆直径=+20.01=128.10027.02 =142.1330根
10、圆直径=0.01=142.14214.04=114.0731前刀面齿顶高=0.01= =7.04232其他结构尺寸按表选取在距离前端面2.5毫米进行齿形检验，计算检验用的展开角33顶圆上的展开角=0.8251505=34.39625tan =0.6846182=39.21707 tan=39133334齿形有效部分起始点展开角=0.1836497=10.52235=10312035有效部分展开角=284213在距前端面2.5毫米吃进行齿形检验，计算检验用的展开角36齿根圆压力角0.00000010.00001由于 故cos=1=0inv=037根圆齿厚0.0138根圆齿间宽如0.01=5.52
11、(11.5) 1.4工艺设计 本设计盘形插齿刀采用高速钢W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC6768，红硬比较好，韧性也不错。由于此材料含W、Mo故提高了回火稳定性，但是须经过一次淬火、三次回火才能达要求，所以在工艺设计热处理中要考虑这个问题。 原材料须经过锻造使晶粒细化，同时要愋慢冷却避免形成马氏体。为了便于加工，还必须退火以降低硬度(一般采用等温退火)。退火之后会形成索氏体和细粒状碳化物。当车削加工完成之后，需淬火、回火以提高硬度，符合刀具的硬度要求。其中要注意加热时要在盐炉中，还须预热两至三次，采用油淬火。进行多次回火使其弥散硬化。南 华 大 学 机 械 工 程 学 院 零 件 加 工 工
12、 艺 卡图 号零 件 名 称材 料插齿刀W6Mo5Cr4V2工序号工 序 名 称 及 内 容设备型号工装夹具、刃具、量具工时定额备 注一锻造：14745，孔可不冲出二正火三车：车外圆锥面，内孔，要预留0.3，内外制成面各留0.15，外支撑面、内孔装夹定位，外锥面、内孔、内支撑面、前刀面一次装夹车出，其余按图纸要求C A 61401.20四滚齿：外支承面朝下，矫正外锥面、滚珠锥底，测高度要在原基础加大0.5，测量齿厚要在原图纸加大0.3YKX313240转工序40五钳：去毛刺，不得伤到刀刃8六热处理:一次淬火，三次回火，硬度6366HRC七磨：内孔，使用开口弹性套，找正节圆、前刀面，磨内孔至，磨内支撑面；在前刀面上磨出宽度1.52mm的环状平面 M2120珠棒40八磨：外支撑面，以环状面定位M712020九研磨：磨内孔至尺寸1.00十磨：外锥面至图纸要求M131锥度心轴25十一磨前刀面M6025C插齿刀心轴、碗型砂轮4.00转工序4.00十二
