CN103537751B - 一种渐开线花键拉刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渐开线花键拉刀，其齿部包括螺旋齿型刀齿段和环形齿型刀齿段，螺旋齿型刀齿段设于齿部的前段，为粗切削齿；环形齿型刀齿段设于齿部的后段，为精切削齿与校准齿；两段刀齿段的连接部位以支撑槽形式断开。本发明拉刀的刀齿设计排布采用螺旋与环形相结合的组合齿型结构，工作过程中切削力平稳，机床震动小，拉后零件变形小，花键精度高，且刀具制造工艺性强，特别适用于高精度内花键尤其花键有效长度短、薄壁类零件的拉削加工，如汽车同步器齿套、内齿圈等。

Description

一种渐开线花键拉刀

技术领域

本发明涉及到一种成型拉削刀具，具体地说是一种渐开线花键拉刀。

背景技术

在机械加工尤其是对渐开线内花键的切削加工领域普遍采用拉削工艺，渐开线齿形的形成是由分布于拉刀上的几十到上百不等的刀齿通过直径的递增逐齿形成，因而拉刀刀齿排布的结构型式是极为重要的。传统拉刀采用环形刀齿结构，即拉刀每一个刀齿其前角面呈环状，各自独立，见图1。该结构制造工艺简单，普通刃磨床即可实现磨削加工，但在拉削过程中每一个刀齿的圆周切削刃同步切入、同步切出，由于同时参与切削工作刀齿数量的循环变化引起切削力的循环变化，拉削过程中有冲击并伴有共振现象，造成零件变形大，加工表面精细度差，且拉刀容易损伤，拉削力较大时拉床也容易损伤。近年来随着CNC刃磨床的出现，采用全螺旋刀齿结构型式的拉刀使用逐渐增多，见图2。该结构型式拉刀刀齿的前角面呈螺旋状，拉削过程中刀齿切削刃逐步切入、逐步切出，由于同时参与切削工作的切削刃长是恒定的，切削力平稳，机床基本没有振动，拉后零件变形小，精细度好。不过全螺旋刀齿结构型式的拉刀也存在很多缺陷，一方面由于拉刀是重复修磨使用的，一般修磨次数在10次以上，刀齿后角的存在使重磨后拉刀直径逐渐变小，直接影响零件花键大小径尺寸的保证，为避免拉刀最终直径尺寸不随修磨次数的增加而出现大的变化，因而拉刀都设计有精切齿、校准齿，精切齿齿升是逐步过渡为0的，校准齿外圆上留有从0.2~0.8递增的圆柱刃带，且精切齿、校准齿的后角角度也要比切削齿小，全螺旋刀齿结构型式的拉刀刀齿后角在同一个螺旋线上是一刀磨成的，无法保证不同齿升、刃带宽度和后角角度等尺寸精度要求，而分开磨削则会出现后角面上的接刀停顿，引起刃口缺陷导致花键拉伤或烂齿；另一方面，如果零件花键大小径工艺尺寸需要进行调整时，需要对拉刀所有刀齿进行同步修磨改制，否则同样存在刀齿后角面上的接刀停顿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种刀齿设计排布采用螺旋与环形相结合的组合齿型结构的渐开线花键拉刀，工作过程中切削力平稳，机床震动小，拉后零件变形小，花键精度高，且刀具制造工艺性强。

为解决上述技术问题，本发明一种渐开线花键拉刀其齿部包括螺旋齿型刀齿段和环形齿型刀齿段，所述螺旋齿型刀齿段设于所述齿部的前段，为粗切削齿；所述环形齿型刀齿段设于所述齿部的后段，为精切削齿与校准齿；所述两段刀齿段的连接部位以支撑槽形式断开。

上述一种渐开线花键拉刀，所述螺旋齿型刀齿段刀齿的螺旋角即刃倾角为0°~20°，螺旋线头数为2~8。

上述一种渐开线花键拉刀，所述螺旋齿型刀齿段的所有刀齿的后角均相同，为2°30′；刃带均相同，为0~0.05。

上述一种渐开线花键拉刀，所述环形齿型刀齿段刀齿的后角及刃带各自独立，其中校准齿后角为30′，精切齿后角为1°30′，校准齿刃带为0.2~0.8，精切齿刃带为0.1~0.2。

本发明由于采用了上述技术结构，螺旋齿型粗切段切削平稳，环形齿型段切削量小（校准齿无切削量），整个拉削过程中没有循环共振现象，零件拉削变形小精度高，加工表面粗糙度可达Ra0.8，满足零件花键精度要求，且刀具制造与拉削加工工艺性强。与现有全螺旋拉刀相比，制造成本一致，但刀具制造工艺性更强，遇被加工零件工艺尺寸更改调整实现极为方便，且拉刀耐用度更高，机床损伤小，性价比优势明显，特别适用于高精度内花键尤其花键有效长度短、薄壁类零件的拉削加工，如汽车同步器齿套、内齿圈等。

附图说明

图1是现有环形齿型渐开线花键拉刀的结构示意图；

图2是现有全螺旋齿型渐开线花键拉刀的结构示意图；

图3是本发明渐开线花键拉刀的结构示意图；

图4是图3中螺旋齿型刀齿的截面剖视图；

图5是图3中环形齿型刀齿的截面剖视图。

具体实施方式

如图3所示，本发明渐开线花键拉刀包括前柄1、过渡锥2、前导3、齿部4、后导5和后柄6，其中齿部4包括螺旋齿型刀齿段41和环形齿型刀齿段42，形成螺旋与环形相结合的组合齿型结构。螺旋齿型刀齿段41安排在齿部4的前段，为粗切削齿，是零件渐开线有效齿形的形成刀齿，承担绝大部分的切削量及花键渐开线有效齿面的形成，其螺旋角A即刃倾角控制在0°~20°之间，螺旋线头数根据拉刀直径实际及螺旋角要求在2~8之间选择确定，为便于直径尺寸测量，通常选择偶数头数。所有刀齿的后角B1（2°30′）及刃带L（0~0.05）是一致的（请结合图4所示）。环形齿型刀齿段42安排在齿部4的后段，为精切削齿与校准齿，承担大小径尺寸的微量切削及形成，刀齿的后角及刃带各自独立（请结合图5所示），其中校准齿后角B2（30′），精切齿后角B3（1°30′），校准齿刃带L2（0.2~0.8递增），精切齿刃带L1（0.1~0.2），根据设计需求实现方便。两段刀齿段41、42的连接部位以支撑槽形式断开，该支撑槽既是拉刀加工中的辅助定位之一，也是环形齿型首个刀齿的容屑槽。

本发明拉刀使用方式及机床选用与普通拉刀无异，通过直径方向齿升的变化形成渐开线花键齿形，拉削时通过导向将工件7引入，先进入螺旋齿型粗切段，再进入环形齿型精切与校准段，最后顺着后导出刀。工作时拉床夹持后柄6，通过工作台或拉刀的位移，工件7依次穿过前柄1、过渡锥2后进入前导3，使工件7与拉刀保持同轴，而后拉床夹持前柄1并施之以拉力，拉刀齿部4、后导5、后柄6（过程中夹持松开）依次通过工件7完成一次拉削，退刀后再次夹持后柄6并松开前柄1即可进行循环拉削。由于齿部4采用了螺旋齿型与环形齿型组合式结构，拉刀工作时连续切削平稳，机床无循环共振现象，零件与拉刀之间周向位移小，齿形精度同等于拉刀本身制造精度，加工齿形表面粗糙度可达Ra0.8，零件拉削后变形量控制在直径方向的0.03%以内，远低于普通环形齿拉刀的0.05%。本发明拉刀最大制造直径可达φ200mm。

本发明渐开线花键拉刀的两段齿型互不干涉，可任意实现各自设计尺寸、前后角角度及其公差要求，尤其环形齿型段校准齿、精切齿直径尺寸可以根据拉削工艺实际，极为方便的进行改制修磨。

Claims (1)

1.一种渐开线花键拉刀，其特征在于，其齿部包括螺旋齿型刀齿段和环形齿型刀齿段，所述螺旋齿型刀齿段设于所述齿部的前段，为粗切削齿；所述环形齿型刀齿段设于所述齿部的后段，为精切削齿与校准齿；所述两段刀齿段的连接部位以支撑槽形式断开；所述螺旋齿型刀齿段的齿螺旋角即刃倾角为0°~20°，螺旋线头数为2~8；所述螺旋齿型刀齿段的所有刀齿的后角均相同，为2°30′；刃带均相同，为0~0.05；所述环形齿型刀齿段刀齿的后角及刃带各自独立，其中校准齿后角为30′，精切齿后角为1°30′，校准齿刃带为0.2~0.8，精切齿刃带为0.1~0.2。