一种正前角齿轮滚刀的优化方法
【专利摘要】本发明涉及一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：它具体包括如下步骤：步骤1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8；步骤2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；步骤3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；步骤4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；该方法保证齿形误差小于允许值；其正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。解决了6级精度薄壁钛合金齿轮零件难以加工的问题。
【专利说明】一种正前角齿轮滚刀的优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轮滚刀，具体是一种正前角齿轮滚刀的优化方法。属于机械领域。
【背景技术】
[0002]齿形加工是齿轮加工的关键，影响齿形精度的主要因素是滚刀精度。由于刀具切削钛合金时要承受比较大的扭矩和切削力，且由于滚切时刀具是断续切削，承受冲击载荷，切削条件较为恶劣，故刀具必须有足够的强度和韧性；由于钛合金材料韧性好，加工时刀具要锋利，故刀具材料必须有足够的抗磨损能力；由于钛合金的导热性差，热主要集中在切削区，刀具还必须具有热硬性。由于我公司主要承担40Cr、45钢等常规材料的齿轮零件加工，齿轮刀具也只能满足常规材料的加工要求。因此，采用现有的通用齿轮滚刀不适合于加工钛合金齿轮，需设计专用滚刀。
[0003]齿轮滚刀是按螺旋齿轮啮合原理加工圆柱齿轮的一种展成刀具。齿轮端截面中的齿形是渐开线，因此，齿轮滚刀的基本蜗杆应该是渐开线蜗杆。当齿轮滚刀采用渐开线基本蜗杆时，其侧铲面的轴线截形不是一条直线，而是曲线，这使制造和检验滚刀齿形十分困难。目前国内制造的齿轮滚刀均不按渐开线蜗杆造形，而是采用近似造形法来设计齿轮滚刀以代替渐开线滚刀，最常用的近似造形法是将滚刀的侧面铲面作为阿基米德螺旋面，轴向截形为直线，制造和检验比较容易。但用它代替渐开线滚刀切齿时，在理论上造成了一定的齿形误差，即齿形滚刀的造形误差，精加工滚刀和标准滚刀为了便于制造和测量，一般都采用0°前角。由于该产品零件精度高、薄壁、刚性差，以及钛合金材料弹性模量小，屈强比(O s/Ob)高，加工回弹等特性，设计时应采用切削性能优越的AA级正前角滚刀。
[0004]近年来的生产实践证明，正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。但前角选择不当会使齿形误差加大，特别是6级精度薄壁钛合金齿轮零件，精度要求高，且零件薄壁，加工易变形，同时由于钛合金属于难加工的合金材料，要保证零件的加工精度难度较大，尤其是制齿加工时刀具磨损快，加工效率低，精度难以达到设计要求。因此，需对正前角齿轮滚刀分度圆前角合理设计，保证齿形误差小于允许值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种正前角齿轮滚刀的优化方法，该方法保证齿形误差小于允许值；其正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。解决了 6级精度薄壁钛合金齿轮零件难以加工的问题。
[0006]本发明的技术方案:一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是:它具体包括如下步骤:
[0007]步骤I)选用钢材料为钨钥系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8 ；
[0008]步骤2)根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；
[0009]步骤3)用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；
[0010]步骤4)滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；
[0011]步骤5)采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低。
[0012]所述步骤I)中滚刀外径为Φ63πιπι、容屑槽数为16、滚刀头数为3、分度圆径向前角的角度3.5°滚刀的孔径Φ 27mm，所述步骤3)中顶刃后角为12° ;所述步骤4)螺旋槽的螺旋方向为右旋。
[0013]本发明的优点:正前角滚刀切削性能优越，只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小，充分满足高精度齿轮的加工要求。并且因为阿基米得侧铲面的轴向截形是直线形，可以采用径向铲磨，重磨后仍可保持齿形精度。本发明通过刀具的设计改进，并采用刀具涂层技术，解决了钛合金齿轮零件切削加工过程存在的难题，提高了刀具的耐用度，保证了零件的加工质量，大大提高了生产效率，满足了批量生产的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是根据本发明优化方法计算出的优化参数而设计的滚刀齿形示意图；
[0015]其中，图a为法向齿形；图b为轴向齿形。
【具体实施方式】
[0016]1、齿轮造形误差计算
[0017]在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定的分度来保证，所以，齿形误差主要是滚刀齿形决定的。滚刀的造形误差就是啮合线方向的齿形设计误差，评定滚刀齿形精度的依据是齿形设计误差，根据齿形设计公差与齿形制造公差的比例(小于1:4.5)，确定齿形设计公差。其AA及A级滚刀齿形设计公差数值见表1:
[0018]表1AA及A级滚刀齿形设计公差数值 um
【权利要求】
1.一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是:它具体包括如下步骤: 步骤I)选用钢材料为钨钥系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8 ； 步骤2)根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度； 步骤3)用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角； 步骤4)滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差； 步骤5)采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低。
2.根据权利要求1所述的一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是:所述步骤I)中滚刀外径为Φ63πιπι、容屑槽数为16、滚刀头数为3、分度圆径向前角的角度3.5°滚刀的孔径Φ27πιπι，所述步骤3)中顶刃后角为12° ;所述步骤4)螺旋槽的螺旋方向为右旋。
【文档编号】B23F21/16GK103831481SQ201410126263
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张勇, 杨永娟, 李时威, 杨风军, 程会民 申请人:西安北方光电科技防务有限公司