CN2206172Y - 双圆锥前刀面插齿刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种切削性能优良的双圆锥 面前刀面插齿刀，其特征在于该刀具前刀面为双圆锥 面，磨削加工时先后磨出第一前角γ1及第二前角γ2， 将齿顶前角分别增加到9°～15°，齿顶后角增加至 9°。另外，采用了有别于传统的基圆修正方法，使插 齿刀的齿形误差减小。本实用新型，切削功率降低 34％，切削温度降低12℃左右，刀具的寿命增加，被 切齿轮齿形精度提高，其制造工艺与标准插齿刀类 似。

Description

本实用新型涉及机械制造行业金属切削领域，特别涉及是齿轮切削加工的专用刀具。

齿轮是各种机械产品的基础件，而用插齿刀插齿是当前齿轮加工的主要方法之一。现在国内外生产的插齿刀已为各齿轮生产厂普遍采用。这种刀具的齿顶前角只有5°，齿顶后角为6°。这对于加工大多数钢制齿轮而言，几何角度大大偏小，切削性能很差。从应用条件出发前角最适宜的角度为10°～15°，后角适宜于采用8°～10°。然而对现有的标准插齿刀，当前后角增大到这样的数值时必然造成插齿刀的切削刃在端面上投影的剧烈变化，使被切齿轮产生过大的齿形误差。这种误差随前后角的增大而增大，即使通过修正磨制插齿刀时的基圆半径也难以克服。所以现在标准的插齿刀为了保证切齿时的齿形精度只好在切削性能方面作出牺牲，而采用较小的前后角。过小的前角及后角在切削时，造成切削变形及切削摩擦增大，切削力、切削功率增加，刀具切削温度上升，刀具寿命缩短，被加工齿面粗糙度增加等一系列不利影响。为了克服插齿刀较小的齿形误差与良好的切削性能之间的矛盾，许多研究者探索过多种解决方案，如采用有别于传统方法的修正插齿刀压力角的计算设计方法、插齿刀前面的特殊刃磨方法。这些方法或因制造工艺过于复杂，增加了制造困难及刀具成本，或因前后角增大不显著达不到改善切削性能的目的，都没有在生产中得到广泛采用。

本实用新型的目的是提供一种结构简单的双圆锥前刀面插齿刀。

本实用新型是由以下技术方案实现的：为了保证本插齿刀同时具有适宜的几何角度和较高的齿形精度，将刀具的前刀面自分度圆为界作成两个锥面，第一锥面齿顶前角γ₁，第二锥面齿顶前角γ₂及齿顶后角αe都大于标准插齿刀。其具体数值可根据被加工齿轮的材料选取。对工具厂生产的标准通用插齿刀可选γ₁＝9°，γ₂＝15°，αe＝9°。插齿刀的后刀面仍为单一的渐开线螺旋面。渐开线的基圆半径选择的原则是使齿形误差最小，即要经过修正。由于插齿刀的齿侧刃为不同的圆锥面与渐开线螺旋面相交所构成。故以分度圆为界形成齿顶和齿根两条不同的切削刃。这两条切削刃在插齿刀端平面上的投影，它们都不是渐开线，这是造成齿形误差的原因。为了计算出误差的大小，将两条切削刃的投影线与正确的渐开线作比较，它们的差值就代表了插齿刀齿形误差的大小。齿形误差计算方法与标准插齿刀公式基本相同，不过此时是齿顶部分和齿根部分两段曲线与渐开线的分别差值，而不象标准插齿刀只有一段曲线。插齿刀齿形误差计算公式如下：

△f_yn＝r_yn[(invα_yon－invα_yn)－（invα_o－invα)－(r_yn－r_o)－k_n]

n＝1，2。分别代表两段不同的切削刃。齿顶部分编号为1，齿根部分编号为2。

k_n－系数。

$k=\frac{{\mathrm{tgy}}_n\·{\mathrm{tga}}_o\·\mathrm{tgae}}{r_o}$

△f_n－所讨论点的齿形误差；

r_yn－讨论点所在圆的半径；

α_yon－所讨论点修正后的压力角；

α_yn－所讨论点原始的压力角；

α－分度圆上原始的压力角；

α_o－修正后分度圆上的压力角；

γ_n－第一或第二顶刃前角；

r_o－原始的基圆半径；

通常是在齿顶圆处及基圆处产生的误差最大，所以在确定如何修正基圆半径时，主要考虑这两点的误差。

本实用新型具有以下的优点：

1）、齿形精度：双圆锥前刀面插齿刀与标准插齿刀相比，齿形误差下降30％多。被加工齿轮齿形精度测试结果表明，用新插齿刀插制的齿轮比标准插齿刀插制的齿轮齿形精度有所提高。其齿形曲线还显得比较平滑，齿面粗糙度降低。

2）、切削性能：双圆锥前刀面插齿刀齿顶前角、后角都比标准插齿刀增大。因此其切削变形、切削摩擦均减小，切削更加轻快。切削功率平均降低34％，切削温度平均降低12°，刀具寿命可以提高。

3）、刀具成本：双圆锥面插齿刀的结构形式变化不大，因此可采用现有标准插齿刀的设备及工艺进行制造，制造成本略有增加（不超过10％）。

图一为本实用新型结构图。

图二为本实用新型剖视图。

本实用新型可由以下技术方案实现：

双圆锥前刀面插齿刀其它结构尺寸的设计同常规设计方法。所不同的是要选择γ₁，γ₂，αe，及修正后的基圆半径r_o。γ₁、γ₂、αe主要根据被加工齿轮材料选择。对通用插齿刀可分别规定为9°、15°、9°。至于r_o可根据不同齿数、模数的插齿刀，设定一系列的不同的修正后基圆半径（相应得到不同的分度圆上压力角），然后用上述误差公式计算出对应于不同修正后的基圆半径的插齿刀在齿顶圆处及基圆处的齿形误差。从中选择这两个误差绝对值都很小的一种组合，这样就定出了r_o。例如，当模数m＝4、z＝25时，相应修正后的压力角α＝20.35°、基圆半径r_o＝93.759mm。按上面的方法，也可编出计算机程序上机运算，以加快计算速度。

插齿刀的施工工艺与标准插齿刀基本相同，其特点只是磨削刀具前刀面时要分两次进行。第一次磨出第一前角γ₁，第二次磨出前角γ₂。两个锥面在分度圆相交。对相交圆的公差要求并不很严格，一般在±0.5mm范围内不会影响插齿刀的齿形误差。对于新型插齿刀的修正后的基圆半径求出后，磨削齿侧后渐开线螺旋面可一次磨出，其工艺方法与普通标准插齿刀完全相同。

Claims (4)

1、一种双圆锥前刀面插齿刀，其特征在于插齿刀的前刀面由两个大小不同的圆锥面构成，且由此两锥面形成的交线与分度圆重合。

2、根据权利要求1所述的双圆锥前刀面插齿刀，其特征在于第一圆锥面形成刀具前刀面刀齿齿顶部分，第二圆锥面形成刀齿齿根部分。

3、根据权利要求1、2所述的双圆锥前刀面插齿刀，其特征在于第一圆锥面的锥顶角大于第二圆锥面的锥顶角。

4、根据权利要求1、2所述的双圆锥前刀面插齿刀，其特征为第一前角小于第二前角。

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