專利名稱：直齒錐齒輪滾刀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明直齒錐齒輪滾刀屬于國際分類B23F現(xiàn)有的直齒錐齒輪的加工方法有兩種，1、仿形法，2、展開法，它們大都存在以下缺點每加工一齒后需進行分度，切齒計算復雜、操作頻繁，工效低。分度失誤還會造成工件報廢，更因直齒錐齒輪大小端模數(shù)不一樣，這使得所有的仿形法都是近似的。工件除了有加工誤差外還有理論誤差，有些加工方法只能在一定范圍使用，有的只能加工小模數(shù)齒輪。唯一的一種可以連續(xù)進行滾切的直齒錐齒輪定裝滾刀卻又是近似仿形法，誤差較大，刀具制造難度大造價高，一般也只是加工模數(shù)1.5以下的齒輪。(齒寬不得超過錐距的1/5)而刨齒機也是每齒一滾切。
本發(fā)明直齒錐齒輪滾刀的目的是提供一種小于已知的理論誤差，能連續(xù)滾切展成漸開線直齒錐齒輪的高工效刀具及加工方法。
本發(fā)明直齒錐齒輪滾刀的技術方案是制造一種節(jié)錐角為90°的平面產(chǎn)形齒輪，其齒數(shù)與工件的齒數(shù)沒有公因數(shù)，刀具齒輪是由刀盤及可以相對于刀盤作直線運動切削刀具組成。這些切削刀齒基本上是均勻分布的，它們都在各自所在的位置的刀齒齒廓內(nèi)作相對于刀盤的直線運動，其中有一半刀齒側(cè)刃始終與產(chǎn)形齒輪齒廓的一側(cè)相切，另一半刀齒側(cè)刃同產(chǎn)形齒輪齒廓的另一側(cè)相切，這樣就使工件與產(chǎn)形齒輪按既定的速比滾動時，使工件得到加工。刀齒的運動是受到套在刀盤上的園周凸輪的控制的，轉(zhuǎn)動園周凸輪就可使刀齒在不同的位置和地方切削工件，這即是進給的需要，也用展成法切出漸開線齒所必須的。
本發(fā)明最主要的特點是在園形的刀盤上裝有2對切削刀齒，它們可以在導軌上作相對于刀盤的直線運動，切刀具的運動受到凸輪的控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有的刀具及加工方法相比有以下優(yōu)點1、理論誤差小于目前已知的任一種加工方法的理論誤差。
2、對工件可連續(xù)進行滾切，不需每齒都進行分度。工件勿速轉(zhuǎn)動，無需搖轉(zhuǎn)。
3、一次進給就可完成對工件的加工，操作簡單，非熟練工也可操作，并容易實現(xiàn)自動化及聯(lián)機群控。
4、改變進給速度即可增加或減少形成工件齒廓的包絡面的個數(shù)，以適應不同精度齒輪的要求，而這一點是以往其它任何滾齒方法所無法做到的。不存在錐齒輪刨齒機的那種用工件的根園錐面在產(chǎn)形齒輪平面上滾動的那種誤差。
5、刃齒為一棱形柱體，其斷面有兩個互相垂直的對稱軸線，故極易制造，價格便宜，這是以往其它任何一種直齒錐齒輪刀具所無法比擬的。
6、可用角度樣板，由手工刃磨刀齒前面，使用方便。
7、刀齒可以反正掉頭使用，一處磨損后翻過來用又恰是刃磨前面所需磨去的那一部分，這樣可以提高刀具的使用壽命，減少損失，降低成本。
8、刀具的規(guī)格少，適用面大，模數(shù)8以下的齒數(shù)使用同一規(guī)格的刀齒即可。
9、工效約為其它方法的2～3倍。
10、使用本滾刀的機床也將比其它齒輪機床簡單得多。其復雜程度為刨齒機的1/3～1/5。
本發(fā)明的原理、結構由以下實施實例及其附圖給出。


圖1直齒錐齒輪滾刀總裝圖。
圖2直齒錐齒輪滾刀工作原理圖。
圖3刀齒橫斷面圖。
圖4導軌刀齒座、刀齒布置圖。
圖中1、緊固螺栓;2、轉(zhuǎn)動桿;3、刀齒;4、夾緊螺栓;5、刀齒座;6、鑲條;7、導軌座;8、壓圈;9、調(diào)整螺釘;10、凸輪;11、刀盤。
直齒錐齒輪滾刀如圖1所示在刀盤11上裝有4個或兩個導軌座7，導軌座的中心軸線和一個中心軸線為園心的園柱相切，調(diào)整導軌座還可以使其抬起一個工件齒根角θf刀齒座可以在導軌座內(nèi)滑動，其間隙由鑲條6和調(diào)整螺釘9來調(diào)整，刀齒3在刀齒座5里，并由夾緊螺栓4夾緊，導軌座7由緊固螺栓1固定在刀盤11上，刀盤的外邊套有凸輪10，刀齒座5通過轉(zhuǎn)動桿受到這個園周平面凸輪的控制，當凸輪和刀盤相對轉(zhuǎn)動時即可使刀齒座5帶動刀齒3作往復運動，壓圈由螺栓固定在刀盤上以防凸輪軸向移動。
以上的機構便形成了如圖2所示一平面產(chǎn)形齒輪，刀齒3的垂直橫斷面如圖3所示刀齒和運動方向之間的夾角為12°，頂刃前角X一般約為5°。刀齒3的運動方向和刀盤平面間的夾角為θf，這樣，刀齒3的前面在垂直其運動方向上的平面的投影為一個齒形角為20°的標準齒條的齒形(當然齒頂增加了一部分以切削余隙)。但由于θf是一個不定數(shù)，因工件不同，它就根著改變。刀齒以及夾持它的刀齒座需按一定標準制造，我們只好以調(diào)整頂刃前角α來使產(chǎn)形齒輪的齒形角為20°了。在這種情況下X由以下方程給出tgx＝ 1/(tg12°) - (tg20°)/(tg20.8°·cosθf·sin12°)一般，將工件θf值代入，大多得出的X值都近于5°這個數(shù)值。刀齒橫斷面(圖2)中的菱形尖角為41.6°，這個數(shù)值是根據(jù)大量常用的直齒錐齒輪的有關參數(shù)的統(tǒng)計數(shù)值而訂的。尚不想調(diào)整導軌座的角度，而以3°來代替θf，也比刨齒機加工的工件的誤差小了近50%，可以證明在θf＞1.5°時θf＞｜3°-θf｜刀齒的側(cè)后角約4°，刀齒的側(cè)前角可以由10°-25°，4個刀齒基本上均勻分布在刀盤上，每一個只能在產(chǎn)形輪的一個假設的齒廓內(nèi)運動，并且，第1個，第3個刀齒的左側(cè)刃和所在齒廓的左側(cè)吻合，第2個，第4個刀齒的右側(cè)和所在齒廓的右側(cè)相吻合，這是通過調(diào)整導軌座來實現(xiàn)的。
這樣，當工件的節(jié)錐與產(chǎn)形齒輪的節(jié)平面作純滾動時，由于刀齒的向前運動，便切出了準漸開線直齒錐齒輪。當?shù)洱X向后退時，刀齒已遠遠離開了工件。但是計算出來的平面齒輪的齒數(shù)常常不是整數(shù)，有時甚至無理數(shù)，例如Z0＝22.62741699……。產(chǎn)形齒輪的直徑也只能以產(chǎn)形齒輪齒數(shù)來計算(并不是指刀盤的直徑)。而在計算產(chǎn)形齒輪和工件之間的掛輪比的時候只能按整數(shù)計算。這樣就導致工件節(jié)錐面和產(chǎn)形齒輪節(jié)平面不能作無滑動的純滾動，此時如果把齒數(shù)小數(shù)點后的數(shù)字去掉，那么，產(chǎn)形齒輪的節(jié)錐角就會發(fā)生很大變化，從而使平面產(chǎn)形齒形不復存在，自然也就不能使用直線形齒廓的刀具了，為了解決這樣一個矛盾，本發(fā)明可以用以下兩個辦法中的任一個辦法來解決的，這兩個辦法是1、在小批量生產(chǎn)時
(1)對計算出來的產(chǎn)形齒輪的齒數(shù)按4舍5入的辦法確定一個整數(shù)為產(chǎn)形齒輪的齒數(shù)。
(2)、以此數(shù)作為工件軸和刀具軸之間掛輪的依據(jù)。
(3)產(chǎn)形輪的半徑依然還按工件節(jié)錐母線長，4個刀齒座按Z/4來布置(這個Z是原來計算值)，顯然，即使Z原來為整數(shù)，此時也會出現(xiàn)小數(shù)，但在布置的時候只取小數(shù)點前的整數(shù)，其結果便造成4個刀齒并不正確的均分。其中有一個距離較大的區(qū)間，見圖4。
(4)在產(chǎn)形輪上X1為第一個刀齒切入工件至第4個刀齒離開工件時的角度，X2為工件和刀齒脫離的角度，見圖4中的陰影部分。令tf為工件的周節(jié)，Z1為在產(chǎn)形齒輪上X1度內(nèi)所布置的理論齒數(shù)(不是刀齒數(shù))。
所以Z1= (X1)/(tf)而同時刀具軸是按Z1掛的輪，它每轉(zhuǎn)過Z1個齒就是轉(zhuǎn)了Z1/Z1·2π度，而在同一時刻刀盤轉(zhuǎn)Z1/Z·2π度，命刀盤比刀具軸少轉(zhuǎn)的度為θ度，如果還要保證按Z1計算的掛輪比不變，那就必須在刀具轉(zhuǎn)過度數(shù)為(1-Z1/Z1)·2π度的時候，刀盤相對于刀具軸多轉(zhuǎn)θ度，這樣我們就可以一面在保證的掛輪比的前提下，又保證了工件節(jié)園錐在產(chǎn)形齒輪的節(jié)平面上的純滾動。這種在掛輪比不變的情況下，在刀具軸每轉(zhuǎn)一周，刀盤便相對于它作一擺動的機能，是通過裝刀具軸上的差動機構和凸輪完成的，這種辦法不僅能解決產(chǎn)形齒輪齒數(shù)帶小數(shù)的問題，也能消除產(chǎn)形齒輪齒數(shù)與工件齒數(shù)有的公因數(shù)問題。刀齒在工件槽內(nèi)切削情形同滾刀切正齒輪時類似。
2、在大批量生產(chǎn)時，可以設計專門的刀盤，并使它及工件軸都一直作勻速轉(zhuǎn)動，這樣就可進一步提高轉(zhuǎn)速及工效，其辦法如下(1)取一個與產(chǎn)形齒輪齒數(shù)相近的與工件沒有公因數(shù)的整數(shù)作產(chǎn)形齒輪的齒數(shù)。
(2)改變產(chǎn)形齒輪刀齒的角度和其它尺寸，實施變位切削。
刀具的進給都是由轉(zhuǎn)動凸輪10來實現(xiàn)的，在凸輪的輪沿中銑有一部分蝸輪齒，轉(zhuǎn)動同它嚙合的蝸桿便可實現(xiàn)凸輪的轉(zhuǎn)動。
權利要求
1.用滾刀加工直齒錐齒輪的“直齒錐齒輪滾刀”其特征是在刀盤11上裝有可以相對于其作直線運動的刀齒3，刀齒3的運動規(guī)律受凸輪10的控制，從而形成平面產(chǎn)形齒輪，導軌座7刀齒座5的安裝位置必須使刀齒在平面產(chǎn)形齒輪某一齒廓內(nèi)。
2.根據(jù)權力要求1的所述的平面產(chǎn)形齒輪的齒數(shù)為小數(shù)時，而掛輪又以一個整數(shù)代替時，平面齒輪各齒廓及相互幾尺寸不變，并以此來布置導軌座7。
全文摘要
直齒錐齒輪滾刀是一種能連續(xù)滾切直齒錐齒輪的滾切刀具，在刀盤上裝有可以作直線運動的刀齒，從而構成平面產(chǎn)形齒輪。當工件的節(jié)錐面和產(chǎn)形齒輪節(jié)平面作純滾動時切出漸開線直齒錐齒輪。在加工過程中工件可以連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動。刀齒的運動規(guī)律受凸輪的控制。
文檔編號B23F21/18GK1045363SQ89101239
公開日1990年9月19日 申請日期1989年3月4日 優(yōu)先權日1989年3月4日
發(fā)明者鄭道炎 申請人:鄭道炎