CN109014439B - 用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮加工工艺，适用于齿轮加工后的齿廓倒棱，主要用于倒制间距小的双联齿轮、轴齿轮等齿轮端面被其它结构影响不能用其它倒棱刀具倒棱的情况，具体为一种用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀及制造方法。盘状锉齿齿轮倒棱刀呈圆盘状，工作部分由若干个开在圆盘周圈且呈V形的锉齿面组成；锉齿面与每个断面的交线理论上由同一基圆形成的渐开线构成的；两个切削面分别形似左旋和右旋圆柱斜齿轮的齿面。盘状锉齿齿轮倒棱刀是齿轮端面棱边倒棱的专用刀具，刀具本身制造比较容易，对设备没有特殊要求，设定适当的旋转速度和进给量和进给速度，倒棱效果好，没有毛刺，棱边均匀。

Description

用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀及制造方法

技术领域

本发明涉及齿轮加工工艺，适用于齿轮加工后的齿廓倒棱，主要用于倒制间距小的双联齿轮、轴齿轮等齿轮端面被其它结构影响不能用其它倒棱刀具倒棱的情况，具体为一种用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀及制造方法。

背景技术

单片状齿轮可使用锉滚刀、砂轮磨棱对齿轮端面的棱边进行倒棱加工。对于双联齿轮由于没有足够回转空间，可以使用盘状挤棱刀进行加工。但盘状挤棱刀制造难度大、价格高，调整时间长，且机床结构复杂购置价格较高。因此非常需要一种能够用于倒制间距小的双联齿轮、轴齿轮等齿轮端面的工具。

发明内容

本发明专利适用于机械行业中圆柱齿轮齿廓倒棱加工，盘状锉齿齿轮倒棱刀是对齿轮端面棱边进行倒棱加工的专用刀具，特别是用于倒制间距小的双联齿轮、轴齿轮等齿轮端面被其它结构影响不能用其它倒棱刀具倒棱的情况。

本发明所述的用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀是采用如下技术方案实现的：

a.盘状锉齿齿轮倒棱刀呈圆盘状，工作部分由若干个开在圆盘周圈且呈V形的锉齿面组成；锉齿面与每个断面的交线理论上由同一基圆形成的渐开线构成的；两个切削面分别形似左旋和右旋圆柱斜齿轮的齿面；

b.盘状锉齿齿轮倒棱刀进行切削加工时是若干个成V形的锉齿面与齿轮齿廓棱边交替接触进行的，切削过程类似于锉刀的锉削加工；

c.倒棱刀的轴线与被加工零件齿轮的轴线平行；在刀具与齿轮啮合过程中，利用其齿面间的相对滑动和轴向进给压力进行棱边的切削加工；

d.不论是对直齿轮或是斜齿轮齿廓倒棱，倒棱刀的齿形模数与被倒棱齿轮的模数是相同的。

进一步的，包括如下工艺：e.将盘状锉齿齿轮倒棱刀的结构做成砂轮材质，则可成为砂轮倒棱刀，具有同样好的切削效果。

f.加工过程对机床无特殊要求，操作方便，调整好与被倒棱齿轮的轴向间距后，只需在旋转的过程中施以轴向微量进给，旋转数周即可完成倒棱加工。

盘状锉齿齿轮倒棱刀加工原理

盘状锉齿齿轮倒棱刀的加工原理类似于珩齿，切削过程类似于锉刀的锉削加工。倒棱刀的轴线与被加工零件齿轮的轴线平行。在刀具与齿轮啮合过程中，利用其齿面间的相对滑动和轴向进给压力进行棱边的切削加工。加工过程对机床无特殊要求，操作方便，调整好与被倒棱齿轮的轴向间距后，只需在旋转的过程中施以轴向微量进给，旋转数周即可完成倒棱加工，盘状锉齿齿轮倒棱刀为切削加工过程不需冷却，可使用压缩空气进行风冷，主要作用是去除锉齿面上和零件表面的铁屑，有利于锉齿面持续切削。

盘状锉齿齿轮倒棱刀的结构设计

盘状锉齿齿轮倒棱刀结构如图1~3所示。倒制齿轮同一轮齿的两个棱边的是两个成V形切削面，切削面的每个断面是由同一基圆形成的渐开线齿面，两个齿面分别形似左旋和右旋圆柱斜齿轮的齿面。

不论是对直齿轮或是斜齿轮齿廓倒棱，倒棱刀的齿形模数与被倒棱齿轮的模数是相同的，即：m刀 = m齿。

对直齿或斜齿圆柱齿轮倒棱，倒棱刀的V形切削面角度有所不同。倒制直齿圆柱齿轮的齿廓棱边时，倒棱刀的任意两个切削面是对称的。倒制斜齿圆柱齿轮的齿廓棱边时倒棱刀两切削面要根据斜齿轮的螺旋角而定。具体描述如下：

直齿圆柱齿轮的齿廓棱边倒棱刀设计

对直齿圆柱齿轮的齿廓棱边倒棱，齿廓棱边倒角为45°，盘状锉齿齿轮倒棱刀V形切削面是由两个螺旋角45°、旋向相反的斜齿轮齿面相交而成，相交后的两个切削面夹角为90°，与直齿圆柱齿轮的两个轮齿的齿廓棱边接触倒角后的角度是45°。如图1所示。

斜齿圆柱齿轮的齿廓棱边倒棱刀设计

1）斜齿圆柱齿轮的齿廓锐角棱边倒棱刀设计

对左旋或右旋斜齿圆柱齿轮倒棱：如果只对锐角棱边倒角，则盘状锉齿齿轮倒棱刀的只需将一个方向的齿面加工成切削面。如被倒角斜齿圆柱齿轮的螺旋角为β，则盘状锉齿斜齿轮倒棱刀切削面与刀体轴线的角度为（45°-β/2），旋向与斜齿轮螺旋角相反，另一个方向的齿面为非切削面，非切削面与刀体轴线的角度为β，旋向与斜齿轮螺旋角相同。倒棱刀模数与被倒角斜齿轮模数相同。如图2所示，为对右旋斜齿轮进行倒棱的倒棱刀切削面角度，左旋与此相反。

2）对斜齿圆柱齿轮齿廓双侧棱边倒棱刀设计 对斜圆柱齿轮齿廓的锐角棱边和钝角棱边都进行倒棱加工，则盘状锉齿齿轮倒棱刀两个方向的齿面都加工成锉齿切削面。两个切削面的角度分别为：倒锐角棱边切削面与刀体轴线的角度为（45°-β/2），旋向与斜齿轮螺旋角相反；倒钝角棱边切削面与刀体轴线的角度为（45°+β/2），旋向与斜齿轮螺旋角相同。倒棱刀模数与被倒角斜齿轮模数相同。如图3所示，为对右旋斜齿轮进行倒棱的倒棱刀切削面角度，左旋与此相反。

盘状锉齿齿轮倒棱刀的刀体设计

盘状锉齿齿轮倒棱刀的刀体结构如图4~9所示。

盘状锉齿齿轮倒棱刀刀体主要尺寸与被倒棱齿轮相关联。刀体齿顶圆直径Da，刀体分度圆直径D、刀体齿根圆直径Df，齿部切削部分H1，齿部高度H2。下面是刀体主要尺寸与被倒棱齿轮尺寸的关联关系表：

上面主要表述了直齿轮齿廓锉齿面倒棱刀的外形结构和刀具尺寸与被倒棱齿轮尺寸的关联关系。斜齿轮齿廓倒棱刀与此类似。

本发明所述的盘状锉齿齿轮倒棱刀的制造方法如下：

倒棱刀的渐开线螺旋形齿面可以用加工中心通过编程逐一对单个齿的齿形螺旋面进行加工，也可以用近似圆弧代替螺旋面制成成型刀加工。斜齿轮锉齿面齿廓倒棱刀的每个齿的两个螺旋面角度不一样，只能逐一对每个齿的一侧螺旋面加工，之后再加工另一侧的。

本发明专利适用于机械行业中圆柱齿轮齿廓倒棱加工，盘状锉齿齿轮倒棱刀是对齿轮端面棱边进行倒棱加工的专用刀具，特别是用于倒制间距小的双联齿轮、轴齿轮等齿轮端面被其它结构影响不能用其它倒棱刀具倒棱的情况。

本发明所述的盘状锉齿齿轮倒棱刀是齿轮端面棱边倒棱的专用刀具，刀具本身制造比较容易，对设备没有特殊要求，设定适当的旋转速度和进给量和进给速度 ，倒棱效果好，没有毛刺，棱边均匀。

附图说明

图1对直齿圆柱齿轮的齿廓棱边倒棱的示意图。

图2斜齿圆柱齿轮的齿廓锐角棱边倒棱的示意图。

图3对斜齿圆柱齿轮齿廓双侧棱边倒棱的示意图。

图4盘状锉齿齿轮倒棱刀的刀体俯视结构示意图。

图5为图4的侧视结构示意图。

图6图4中A向齿部展开局部视图。

图7直齿轮锉齿面齿廓倒棱刀的俯视结构示意图。

图8为图7的侧视结构示意图。

图9用合适的替代渐开线的近似圆弧加工螺旋面的示意图。

图10用筒形铣刀铣削直齿轮齿廓锉齿面倒棱刀的加工示意图。

图11用渐开线片状铣刀依次铣削两个螺旋面之间的多余部分示意图。

具体实施方式

a. 盘状锉齿齿轮倒棱刀是工作部分由若干个成V形的切削面（锉齿面）组成。切削面与每个断面的交线理论上由同一基圆形成的渐开线构成的，两个切削面分别形似左旋和右旋圆柱斜齿轮的齿面。

b.盘状锉齿齿轮倒棱刀进行切削加工时是若干个成V形的锉齿面与齿轮齿廓棱边交替接触进行的，切削过程类似于锉刀的锉削加工。

c.倒棱刀的轴线与被加工零件齿轮的轴线平行。在刀具与齿轮啮合过程中，利用其齿面间的相对滑动和轴向进给压力进行棱边的切削加工。

d.不论是对直齿轮或是斜齿轮齿廓倒棱，倒棱刀的齿形模数与被倒棱齿轮的模数是相同的。

e.将盘状锉齿齿轮倒棱刀的结构做成砂轮材质，则可成为砂轮倒棱刀，倒棱过程为磨削加工，具有同样好的切削效果。

f.加工过程对机床无特殊要求，操作方便，调整好与被倒棱齿轮的轴向间距后，只需在旋转的过程中施以轴向微量进给，旋转数周即可完成倒棱加工。

一种盘状锉齿齿轮倒棱刀的制造方法，倒棱刀的渐开线螺旋形齿面可以逐一对单个齿的齿形螺旋面进行加工；也可以用近似圆弧代替螺旋面制成成型刀加工；斜齿轮锉齿面齿廓倒棱刀的每个齿的两个螺旋面角度不一样，只能逐一对每个齿的一侧螺旋面加工，之后再加工另一侧的螺旋面。

下面以直齿轮齿廓锉齿面倒棱刀为例说明成形法的制造过程。

如图7和8所示，直齿轮锉齿面齿廓倒棱刀的锉齿面是由两个旋向相反，螺旋角为45°渐开线螺旋面相交面成的， 用合适的替代渐开线的近似圆弧，可以同时加工对称的两个渐开线螺旋面。

如图9所示，圆弧a（中间圆弧）为近似度较高的可同时加工两个齿的单面渐开线螺旋面，b、c两个圆弧为螺旋面的加工部界限。

如图10和11所示，用筒形铣刀铣削直齿轮齿廓锉齿面倒棱刀的加工示意图，依次按Z/360°的等分角度完成两侧螺旋面的加工。

齿形加工好以后，在每一个螺旋面上加工锉齿网纹，按刀具选择的材料进行热处理，配上合适加芯轴，就可以对齿轮进行倒棱加工。如果将材料换成砂轮，按此原理做成成形砂轮倒棱刀，则成为齿轮齿廓棱边的磨棱刀。

Claims (8)

1.一种用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于， a.盘状锉齿齿轮倒棱刀呈圆盘状，工作部分由若干个开在圆盘周圈且呈V形的锉齿面组成；锉齿面与每个断面的交线理论上由同一基圆形成的渐开线构成的；两个锉齿面分别形似左旋和右旋圆柱斜齿轮的齿面；

b.盘状锉齿齿轮倒棱刀进行切削加工时是若干个成V形的锉齿面与齿轮齿廓棱边交替接触进行的，切削过程类似于锉刀的锉削加工；

c.倒棱刀的轴线与被加工零件齿轮的轴线平行；在刀具与齿轮啮合过程中，利用其齿面间的相对滑动和轴向进给压力进行棱边的切削加工；

d.对直齿轮或是斜齿轮齿廓倒棱，倒棱刀的齿形模数与被倒棱齿轮的模数是相同的。

2.如权利要求1所述的用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于，对直齿圆柱齿轮的齿廓棱边倒棱时，齿廓棱边倒角为45°，盘状锉齿齿轮倒棱刀V形的锉齿面是由两个螺旋角45°、旋向相反的斜齿轮齿面相交而成，相交后的两个锉齿面夹角为90°，与直齿圆柱齿轮的两个轮齿的齿廓棱边接触倒角后的角度是45°。

3.如权利要求1所述的用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于，对斜齿圆柱齿轮的齿廓棱边倒棱时，分为两种情况；1）斜齿圆柱齿轮的齿廓锐角棱边倒棱刀设计对左旋或右旋斜齿圆柱齿轮倒棱：如果只对锐角棱边倒角，则盘状锉齿齿轮倒棱刀只需将一个方向的齿面加工成切削面；被倒角斜齿圆柱齿轮的螺旋角为β，则盘状锉齿斜齿轮倒棱刀切削面与刀体轴线的角度为（45°-β/2），旋向与斜齿轮螺旋角相反，另一个方向的齿面为非切削面，非切削面与刀体轴线的角度为β，旋向与斜齿轮螺旋角相同；

2）对斜齿圆柱齿轮齿廓双侧棱边倒棱刀设计

对斜圆柱齿轮齿廓的锐角棱边和钝角棱边都进行倒棱加工，则盘状锉齿齿轮倒棱刀两个方向的齿面都加工成锉齿切削面；两个切削面的角度分别为：倒锐角棱边切削面与刀体轴线的角度为（45°-β/2），旋向与斜齿轮螺旋角相反；倒钝角棱边切削面与刀体轴线的角度为（45°+β/2），旋向与斜齿轮螺旋角相同。

4.如权利要求1~3任一项所述的用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于，加工过程中，调整好盘状锉齿齿轮倒棱刀与被倒棱齿轮的轴向间距后，只需在旋转的过程中施以轴向微量进给，旋转数周即可完成倒棱加工。

5.如权利要求1~3任一项所述的用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于，盘状锉齿齿轮倒棱刀的结构做成砂轮材质，则可成为砂轮倒棱刀。

6.如权利要求1~3任一项所述的用于圆柱齿轮齿廓倒棱的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于，齿形加工好以后，在每一个锉齿面上加工锉齿网纹。

7.一种盘状锉齿齿轮倒棱刀的制造方法，用于加工如权利要求1所述的盘状锉齿齿轮倒棱刀，其特征在于，对于倒棱刀的渐开线锉齿面，逐一对单个齿的齿面进行加工，或者用近似圆弧代替齿面制成成型刀加工；斜齿轮锉齿面齿廓倒棱刀的每个齿的左旋或右旋圆柱斜齿轮的齿面角度不一样，只能逐一对每个齿的一侧齿面加工，之后再加工另一侧的齿面。

8.如权利要求7所述的一种盘状锉齿齿轮倒棱刀的制造方法，其特征在于，对于直齿轮齿廓锉齿面倒棱刀，其加工过程如下：直齿轮锉齿面齿廓倒棱刀的锉齿面是由两个旋向相反，螺旋角为45°渐开线螺旋面相交面成的，用合适的替代渐开线的近似圆弧，可以同时加工对称的两个渐开线螺旋面；

用筒形铣刀铣削直齿轮齿廓锉齿面倒棱刀，依次按360°/Z的等分角度完成两侧螺旋面的加工；

用渐开线片状铣刀依次铣削两个螺旋面之间的多余部分。