本發(fā)明屬于齒輪機械加工的專用工具領域，尤其是涉及一種高效高精度磨前滾刀。

背景技術：

現(xiàn)有技術中，圓弧齒輪傳動在國防、醫(yī)療器械、精密儀器（如手表）等方面有著廣泛的應用，這類圓弧齒輪的特點多采用小模數(shù)，并且傳動比高、結構緊湊。通常，普通齒輪的加工多采用精密滾刀進行滾切或直接通過銑刀加工成型，而對于圓弧齒輪加工的滾刀，其一般具有以下特點：一、滾刀為具有圓弧齒形，且同樣采用小模數(shù)，其直徑尺寸較?。s為￠6mm），精度要求高(公差為0.003mm)；二、這類圓弧齒形的滾刀多采用yg6x或yt10的硬質合金材料制造，硬度高；三、滾刀的毛坯多是壓制燒結成型，毛坯經(jīng)過機加工后，留有一定的加工余量。根據(jù)上述特點，對于這類小模數(shù)圓弧齒形的滾刀，由于尺寸結構較小，造成直接加工難度大，精度難以保證；并且，這類滾刀的材料為硬質合金，滾刀齒形的加工不能采用普通的切削方法進行，只能采用金剛石磨輪來磨削，而鏟磨滾刀齒形的金剛石磨輪一般都是專制的，生產(chǎn)效率低，在滾刀的加工過程中，金剛石磨輪的成型精度會直接影響滾刀的齒形精度，對于金剛石磨輪本身的加工制造要求高，使得滾刀的加工成本增加。

除此之外，目前，所有齒輪制造廠在用普通的磨前滾刀生產(chǎn)齒輪時，齒輪齒根部都會出現(xiàn)過渡曲線棱面較大的問題。這是由于普通的磨前齒輪滾刀是一種展成刀具，滾齒時在齒輪齒根部都會形成一段過渡曲線，這種現(xiàn)象是所有展成刀具都無法克服的。而且這段過渡曲線棱面是無法在后面工序進行再加工的。尤其是滾削大模數(shù)、少齒數(shù)的齒輪時，齒輪齒根部的過渡曲線棱面較大的問題更嚴重。而較大的過渡曲線棱面不但降低了齒輪的強度，而且嚴重影響了齒輪的使用壽命和齒輪外形的美觀。因此，國內(nèi)所有滾刀生產(chǎn)廠家都在研究降低齒輪齒根部棱面的方法，例如采用變小壓力角磨前滾刀，通過增加磨前滾刀重合度的方法來降低齒輪齒根部棱面。但是所有方法效果都不是很明顯。只有增加磨前滾刀的齒數(shù)，從而增加滾削齒輪時磨前滾刀的輪切齒數(shù)的方法效果最好。但是普通的磨前齒輪滾刀受刀具結構和滾齒機床能容納滾刀最大直徑等方面的原因限制，磨前滾刀外徑不能做的很大，所以普通的磨前滾刀能做出的齒數(shù)有限，即使把磨前滾刀外徑做到最大，普通的磨前滾刀能增加的齒數(shù)也很少。

據(jù)申請人了解，就目前來講，現(xiàn)有的磨前滾刀主要有兩種，一種是采用德國din標準的單圓弧圓頭留磨滾刀，這種單圓弧圓頭留磨滾刀的滾刀齒頂?shù)凝X形曲線為標準圓，滾刀的全齒齒頂高ho為2.7倍模數(shù)，齒頂高ha為1.4倍模數(shù)(參見圖1)，另一種是采用國家標準的滾刀齒頂為平形并包含雙圓弧圓頭留磨滾刀，滾刀的全齒齒頂高ho為2.5倍模數(shù)，齒頂高ha為1.25倍模數(shù)(參見圖2)。這兩種圓頭留磨滾刀存在以下不足：在加工少齒數(shù)齒輪時，磨齒后齒輪的漸開線展長，達不到設計要求，影響齒輪的嚙合系數(shù)；若按設計的展長來磨齒則會出現(xiàn)磨齒臺階，產(chǎn)生應力集中，以至于影響齒輪齒根彎曲強度。在加工薄壁齒輪圈時，熱處理后變形齒根漲大，出現(xiàn)過度曲線位置上移，磨齒也會出現(xiàn)磨齒臺階，產(chǎn)生應力集中，以至于影響齒輪齒根彎曲強度。加工出來的齒輪，齒根圓弧曲率半徑較小，磨后齒根彎曲應力較大。留磨量較大，磨齒加工時間太長。現(xiàn)有技術的磨前滾刀模數(shù)為m1.5~1.75之間的，其外徑為63mm，相對應的滾刀刀刃數(shù)和槽數(shù)為12，相對都較少，在加工時效率偏低。普通的磨前滾刀由于刀刃數(shù)和槽數(shù)較少導致強度也較低，而使?jié)L刀的使用壽命也偏低。

針對現(xiàn)有技術中存在的不足之處，有必要提供一種具有新穎性、實用性和創(chuàng)造性的裝置。

技術實現(xiàn)要素：

為解決心現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種新型磨前滾刀以及加工方法，以此來解決現(xiàn)在技術中存在的在加工少齒數(shù)齒輪時，磨齒后齒輪的漸開線展長，達不到設計要求，影響齒輪的嚙合系數(shù)；若按設計的展長來磨齒則會出現(xiàn)磨齒臺階，產(chǎn)生應力集中，以至于影響齒輪齒根彎曲強度。在加工薄壁齒輪圈時，熱處理后變形齒根漲大，出現(xiàn)過度曲線位置上移，磨齒也會出現(xiàn)磨齒臺階，產(chǎn)生應力集中，以至于影響齒輪齒根彎曲強度。加工出來的齒輪，齒根圓弧曲率半徑較小，磨后齒根彎曲應力較大。留磨量較大，磨齒加工時間太長，且壽命太短；從而達到硬度在原來基礎上大大提高。

本發(fā)明采用的技術方案如下：磨前滾刀，包括前齒和后齒，磨前滾刀正常齒的齒根后部開出一個小齒，這個小齒為磨前滾刀齒頂?shù)凝X形，磨前滾刀原有的正常齒稱做前齒，把磨前滾刀正常齒的齒根后部開出的小齒稱做后齒；磨前滾刀的前齒與后齒都設計在同一等份上，前齒刃溝與后齒刃溝角度為不同角度；前齒刃溝的壓力角為20°，前齒根過度圓角r為0.3模數(shù)，前齒和后齒齒頂?shù)凝X形曲線為橢圓形；其中，前齒齒頂?shù)凝X形底部橫截面為橢圓形的長軸，長軸中心到前齒齒頂端的距離為短半軸，短半軸的長度為長半軸的0.65倍。

作為一種優(yōu)選的技術方案，所述的磨前滾刀的材質為含co高速鋼或粉末冶金加tialn和tin涂層。

作為一種優(yōu)選的技術方案，前齒刃溝的小壓力角10～12°，滾刀的全齒高為2.7倍模數(shù)，前齒的齒頂高為1.3～1.45倍模數(shù)。

一種磨前滾刀及其加工方法，該磨前滾刀加工方法包括有如下步驟：

(1)、根據(jù)磨前滾刀的基本結構，在普通磨床上用磨輪對滾刀毛坯加工出所需前齒和后齒，并使各前刀面的前角為零度，以得到半成品磨前滾刀；

(2)、將所述磨前滾刀齒形按放大比例放大n倍，用線切割加工出與放大n倍后的滾刀齒形相匹配的樣板，并用加工好的標準樣板去檢驗該樣板，得到符合技術要求的合格樣板；

(3)、將上述加工好的樣板安裝在樣板磨床上并縮小n倍，由所述樣板磨床加工出軋輥

銑刀，然后用所述標準樣板檢驗該軋輥銑刀，得到符合技術要求的合格的軋輥銑刀；

(4)、在銑床上，用上述合格的軋輥銑刀加工出退火后的軋輥，并用所述標準樣板檢驗

該軋輥，得到符合技術要求的合格軋輥；

(5)、在軋輥機床上，用上述合格的軋輥擠壓出金剛石磨輪的輪齒，并用所述標準樣板

檢驗該金剛石磨輪的輪齒，得到符合技術要求的合格金剛石磨輪的輪齒；

(6)、在鏟磨機床上，用上述加工好的金剛石磨輪的輪齒對所述的半成品滾刀進行鏟

磨，加工獲得所述滾刀的齒形，并用滾刀樣板檢驗該滾刀的齒形，獲得符合加工要求的合格滾刀。

所述步驟(2)中的滾刀齒形的放大比例包括有200:1，100:1，50:1，20:1和10:1；所述步驟(4)和步驟(5)之間還可以增加如下步驟：(4-1)、對所述的軋輥進行淬火處理，并再次用所述標準樣板檢驗淬火后的軋輥；所述步驟(5)中的金剛石磨輪由重量百分比為80.5%的銅粉、7.3%的錫粉和12.2%的金剛石粉組成，所述銅粉、錫粉和金剛石粉均勻混合后，裝入模具，在壓力為475～490mpa的容器內(nèi)保壓4～5分鐘，然后在真空爐內(nèi)燒結，燒結溫度為780～790°c，保溫30～35分鐘，冷卻即得所述的金剛石磨輪；所述步驟(5)和步驟(6)之間還可以增加如下步驟：(5-1)、用柱形磨輪鏟磨所述半成品滾刀的齒背，并留有鏟磨余量；所述步驟(6)中，所述的半成品滾刀的內(nèi)孔、其中一個端面定位在鏟磨機床的工作心軸上，所述的金剛石磨輪安裝在該鏟磨機床的磨軸上；所述工作心軸的支撐表面的徑跳不大于0.004毫米，該工作心軸的支撐表面的端跳不大于0.002毫米，所述磨軸的軸向竄動不大于0.002毫米，該磨軸的徑向跳動不大于0.004毫米；所述磨軸相對于所述半成品滾刀的軸線具有15’～30’的螺旋角。

與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明的有益效果在于：（1）本發(fā)明不僅能保證正常齒形精度，而且能很好地達到降低齒輪齒根部棱面的雙切式磨前滾刀。（2）本發(fā)明為一種新型磨前滾刀，磨前滾刀正常齒的齒根后部開出一個小齒，這個小齒為磨前滾刀齒頂?shù)凝X形，磨前滾刀原有的正常齒稱做前齒，把磨前滾刀正常齒的齒根后部開出的小齒稱做后齒。通過增加齒輪齒根部的磨前滾刀輪切齒數(shù)，達到降低齒輪齒根部棱面的目的。由于普通的磨前滾刀外徑不能做的很大，而且過渡曲線棱面都是在齒輪齒根部產(chǎn)生的，因此怎樣能增加磨前滾刀在齒輪齒根部的輪切齒數(shù)是關鍵。我們因此在普通的磨前滾刀正常齒的齒根后部開出一個小齒，這個小齒只保證磨前滾刀齒頂?shù)凝X形，而不做出磨前滾刀壓力角的齒形。這樣就使齒輪的齒根部在滾削時輪切齒數(shù)增加了一倍。我們把磨前滾刀原有的正常齒稱做前齒，把磨前滾刀正常齒的齒根后部開出的小齒稱做后齒。為了利用國內(nèi)現(xiàn)有設備加工這種磨前滾刀和方便用戶對磨前滾刀的修磨，我們把磨前滾刀的前齒與后齒都設計在同一等份上，但這樣又造成后齒太薄。為了增加后齒的寬度，從而加強磨前滾刀后齒的強度，設計上有針對性地把前齒與后齒刃溝角度設計成不同角度，保證了后齒有足夠的強度。經(jīng)過多次與鏟齒凸輪相結合驗算，而且由于相對增加了磨前滾刀的齒數(shù)，使磨前滾刀在滾削齒輪時更加平穩(wěn)，更加輕快，滾切出的齒輪齒面更加光滑，齒根部棱面大的問題大大減輕。同時也提高了滾刀的耐磨性能，延長了滾刀的使用壽命。（3）滾刀齒頂?shù)凝X形曲線采用橢圓形，能滿足留磨余量，齒根根切量等技術要求，有效的改善齒輪磨后的齒根彎曲應力問題，且其留磨量標準留磨滾刀的留磨量，磨齒時間大大縮短，提高了加工效率。（4）在滾刀加工過程中，對滾刀刀具的成型采用先按比例放大，再按同比例縮小的加工方法，不僅提高了滾刀的加工精度，還使得滾刀加工的生產(chǎn)效率提高，滾刀加工過程中的機床調整更加方便，而且，采用本發(fā)明加工方法得到的滾刀各前刀面的前角為零度，使得滾刀前刀面的修磨不會影響滾刀齒形，刀具可以不斷重復修磨，有效地延長了滾刀的使用壽命。（5）增加滾刀外徑基礎上，增加刀刃數(shù)量及槽數(shù)，使其起到具有足夠的強度，達到提高效率及增加使用壽命的目的。（6）滾刀材料采用含鈷高速鋼或者粉末冶金，配合熱處理工藝，表面處理采用氮鋁化鈦和氮化鈦涂層,使刀具表面硬度在原來基礎上大大提高。

附圖說明

圖1是采用德國din標準的單圓弧圓頭留磨滾刀的齒形圖；

圖2是采用國家標準包含雙圓弧圓頭留磨滾刀的齒形圖；

圖3是本發(fā)明的磨前滾刀的齒形圖；

圖4是本發(fā)明的具體實施例中一示意圖。

圖中序號說明：1前齒、2后齒。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

結合圖3到圖4：磨前滾刀，包括前齒1和后齒2，磨前滾刀正常齒的齒根后部開出一個小齒，這個小齒為磨前滾刀齒頂?shù)凝X形，磨前滾刀原有的正常齒稱做前齒1，把磨前滾刀正常齒的齒根后部開出的小齒稱做后齒2；磨前滾刀的前齒1與后齒2都設計在同一等份上，前齒刃溝與后齒刃溝角度為不同角度；前齒刃溝的壓力角為20°，前齒根過度圓角r為0.3模數(shù)，前齒1和后齒2齒頂?shù)凝X形曲線為橢圓形；其中，前齒1齒頂?shù)凝X形底部橫截面為橢圓形的長軸，長軸中心到前齒1齒頂端的距離為短半軸，短半軸的長度為長半軸的0.65倍。

所述的磨前滾刀的材質為含co高速鋼或粉末冶金加tialn和tin涂層。滾刀經(jīng)由熱處理和冰冷處理,使?jié)L刀硬度及韌性在原有基礎上大大提高。

前齒刃溝的小壓力角10～12°，滾刀的全齒高為2.7倍模數(shù)，前齒的齒頂高為1.3～1.45倍模數(shù)。

一種磨前滾刀及其加工方法，該磨前滾刀加工方法包括有如下步驟：

(1)、根據(jù)磨前滾刀的基本結構，在普通磨床上用磨輪對滾刀毛坯加工出所需前齒和后齒，并使各前刀面的前角為零度，以得到半成品磨前滾刀；

(2)、將所述磨前滾刀齒形按放大比例放大n倍，用線切割加工出與放大n倍后的滾刀齒形相匹配的樣板，并用加工好的標準樣板去檢驗該樣板，得到符合技術要求的合格樣板；

(3)、將上述加工好的樣板安裝在樣板磨床上并縮小n倍，由所述樣板磨床加工出軋輥

銑刀，然后用所述標準樣板檢驗該軋輥銑刀，得到符合技術要求的合格的軋輥銑刀；

(4)、在銑床上，用上述合格的軋輥銑刀加工出退火后的軋輥，并用所述標準樣板檢驗

該軋輥，得到符合技術要求的合格軋輥；

(5)、在軋輥機床上，用上述合格的軋輥擠壓出金剛石磨輪的輪齒，并用所述標準樣板

檢驗該金剛石磨輪的輪齒，得到符合技術要求的合格金剛石磨輪的輪齒；

(6)、在鏟磨機床上，用上述加工好的金剛石磨輪的輪齒對所述的半成品滾刀進行鏟

磨，加工獲得所述滾刀的齒形，并用滾刀樣板檢驗該滾刀的齒形，獲得符合加工要求的合格滾刀。

所述步驟(2)中的滾刀齒形的放大比例包括有200:1，100:1，50:1，20:1和10:1。

所述步驟(4)和步驟(5)之間還可以增加如下步驟：(4-1)、對所述的軋輥進行淬火處理，并再次用所述標準樣板檢驗淬火后的軋輥。

所述步驟(5)中的金剛石磨輪由重量百分比為80.5%的銅粉、7.3%的錫粉和12.2%的金剛石粉組成，所述銅粉、錫粉和金剛石粉均勻混合后，裝入模具，在壓力為475～490mpa的容器內(nèi)保壓4～5分鐘，然后在真空爐內(nèi)燒結，燒結溫度為780～790°c，保溫30～35分鐘，冷卻即得所述的金剛石磨輪。

所述步驟(5)和步驟(6)之間還可以增加如下步驟：(5-1)、用柱形磨輪鏟磨所述半成品滾刀的齒背，并留有鏟磨余量。

所述步驟(6)中，所述的半成品滾刀的內(nèi)孔、其中一個端面定位在鏟磨機床的工作心軸上，所述的金剛石磨輪安裝在該鏟磨機床的磨軸上。

所述工作心軸的支撐表面的徑跳不大于0.004毫米，該工作心軸的支撐表面的端跳不大于0.002毫米，所述磨軸的軸向竄動不大于0.002毫米，該磨軸的徑向跳動不大于0.004毫米；所述磨軸相對于所述半成品滾刀的軸線具有15’～30’的螺旋角。

結合圖4，在本實施例中：滾刀的全齒齒頂高ho為2.7模數(shù)，具體實施時，滾刀小壓力角φ可以選擇10～12°，過渡刃高ha可以選擇1.3～1.45模數(shù)。

發(fā)明不僅能保證正常齒形精度，而且能很好地達到降低齒輪齒根部棱面的雙切式磨前滾刀。磨前滾刀正常齒的齒根后部開出一個小齒，這個小齒為磨前滾刀齒頂?shù)凝X形，磨前滾刀原有的正常齒稱做前齒，把磨前滾刀正常齒的齒根后部開出的小齒稱做后齒。通過增加齒輪齒根部的磨前滾刀輪切齒數(shù)，達到降低齒輪齒根部棱面的目的。由于普通的磨前滾刀外徑不能做的很大，而且過渡曲線棱面都是在齒輪齒根部產(chǎn)生的，因此怎樣能增加磨前滾刀在齒輪齒根部的輪切齒數(shù)是關鍵。我們因此在普通的磨前滾刀正常齒的齒根后部開出一個小齒，這個小齒只保證磨前滾刀齒頂?shù)凝X形，而不做出磨前滾刀壓力角的齒形。這樣就使齒輪的齒根部在滾削時輪切齒數(shù)增加了一倍。我們把磨前滾刀原有的正常齒稱做前齒，把磨前滾刀正常齒的齒根后部開出的小齒稱做后齒。為了利用國內(nèi)現(xiàn)有設備加工這種磨前滾刀和方便用戶對磨前滾刀的修磨，我們把磨前滾刀的前齒與后齒都設計在同一等份上，但這樣又造成后齒太薄。為了增加后齒的寬度，從而加強磨前滾刀后齒的強度，設計上有針對性地把前齒與后齒刃溝角度設計成不同角度，保證了后齒有足夠的強度。經(jīng)過多次與鏟齒凸輪相結合驗算，而且由于相對增加了磨前滾刀的齒數(shù)，使磨前滾刀在滾削齒輪時更加平穩(wěn)，更加輕快，滾切出的齒輪齒面更加光滑，齒根部棱面大的問題大大減輕。同時也提高了滾刀的耐磨性能，延長了滾刀的使用壽命。

滾刀齒頂?shù)凝X形曲線采用橢圓形，能滿足留磨余量，齒根根切量等技術要求，有效的改善齒輪磨后的齒根彎曲應力問題，且其留磨量標準留磨滾刀的留磨量，磨齒時間大大縮短，提高了加工效率。

在滾刀加工過程中，對滾刀刀具的成型采用先按比例放大，再按同比例縮小的加工方法，不僅提高了滾刀的加工精度，還使得滾刀加工的生產(chǎn)效率提高，滾刀加工過程中的機床調整更加方便，而且，采用本發(fā)明加工方法得到的滾刀各前刀面的前角為零度，使得滾刀前刀面的修磨不會影響滾刀齒形，刀具可以不斷重復修磨，有效地延長了滾刀的使用壽命。增加滾刀外徑基礎上，增加刀刃數(shù)量及槽數(shù)，使其起到具有足夠的強度，達到提高效率及增加使用壽命的目的。滾刀材料采用含鈷高速鋼或者粉末冶金，配合熱處理工藝，表面處理采用氮鋁化鈦和氮化鈦涂層,使刀具表面硬度在原來基礎上大大提高。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“一端”、“前上方”、“端部”、“長度”、“寬度”、“內(nèi)”、“上”、“另一端”、“兩端”、“水平”、“同軸”、“底部”、“下方”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“嚙合”、“連接”、“嵌裝”、“罩蓋”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結構變換，或直接或間接運用附屬在其他相關產(chǎn)品的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。