专利名称：直齿锥齿轮滚刀的制作方法
技术领域：
本发明直齿锥齿轮滚刀属于国际分类B23F现有的直齿锥齿轮的加工方法有两种，1、仿形法，2、展开法，它们大都存在以下缺点每加工一齿后需进行分度，切齿计算复杂、操作频繁，工效低。分度失误还会造成工件报废，更因直齿锥齿轮大小端模数不一样，这使得所有的仿形法都是近似的。工件除了有加工误差外还有理论误差，有些加工方法只能在一定范围使用，有的只能加工小模数齿轮。唯一的一种可以连续进行滚切的直齿锥齿轮定装滚刀却又是近似仿形法，误差较大，刀具制造难度大造价高，一般也只是加工模数1.5以下的齿轮。(齿宽不得超过锥距的1/5)而刨齿机也是每齿一滚切。
本发明直齿锥齿轮滚刀的目的是提供一种小于已知的理论误差，能连续滚切展成渐开线直齿锥齿轮的高工效刀具及加工方法。
本发明直齿锥齿轮滚刀的技术方案是制造一种节锥角为90°的平面产形齿轮，其齿数与工件的齿数没有公因数，刀具齿轮是由刀盘及可以相对于刀盘作直线运动切削刀具组成。这些切削刀齿基本上是均匀分布的，它们都在各自所在的位置的刀齿齿廓内作相对于刀盘的直线运动，其中有一半刀齿侧刃始终与产形齿轮齿廓的一侧相切，另一半刀齿侧刃同产形齿轮齿廓的另一侧相切，这样就使工件与产形齿轮按既定的速比滚动时，使工件得到加工。刀齿的运动是受到套在刀盘上的园周凸轮的控制的，转动园周凸轮就可使刀齿在不同的位置和地方切削工件，这即是进给的需要，也用展成法切出渐开线齿所必须的。
本发明最主要的特点是在园形的刀盘上装有2对切削刀齿，它们可以在导轨上作相对于刀盘的直线运动，切刀具的运动受到凸轮的控制。
本发明与现有的刀具及加工方法相比有以下优点1、理论误差小于目前已知的任一种加工方法的理论误差。
2、对工件可连续进行滚切，不需每齿都进行分度。工件勿速转动，无需摇转。
3、一次进给就可完成对工件的加工，操作简单，非熟练工也可操作，并容易实现自动化及联机群控。
4、改变进给速度即可增加或减少形成工件齿廓的包络面的个数，以适应不同精度齿轮的要求，而这一点是以往其它任何滚齿方法所无法做到的。不存在锥齿轮刨齿机的那种用工件的根园锥面在产形齿轮平面上滚动的那种误差。
5、刃齿为一棱形柱体，其断面有两个互相垂直的对称轴线，故极易制造，价格便宜，这是以往其它任何一种直齿锥齿轮刀具所无法比拟的。
6、可用角度样板，由手工刃磨刀齿前面，使用方便。
7、刀齿可以反正掉头使用，一处磨损后翻过来用又恰是刃磨前面所需磨去的那一部分，这样可以提高刀具的使用寿命，减少损失，降低成本。
8、刀具的规格少，适用面大，模数8以下的齿数使用同一规格的刀齿即可。
9、工效约为其它方法的2～3倍。
10、使用本滚刀的机床也将比其它齿轮机床简单得多。其复杂程度为刨齿机的1/3～1/5。
本发明的原理、结构由以下实施实例及其附图给出。
图1直齿锥齿轮滚刀总装图。
图2直齿锥齿轮滚刀工作原理图。
图3刀齿横断面图。
图4导轨刀齿座、刀齿布置图。
图中1、紧固螺栓;2、转动杆;3、刀齿;4、夹紧螺栓;5、刀齿座;6、镶条;7、导轨座;8、压圈;9、调整螺钉;10、凸轮;11、刀盘。
直齿锥齿轮滚刀如图1所示在刀盘11上装有4个或两个导轨座7，导轨座的中心轴线和一个中心轴线为园心的园柱相切，调整导轨座还可以使其抬起一个工件齿根角θf刀齿座可以在导轨座内滑动，其间隙由镶条6和调整螺钉9来调整，刀齿3在刀齿座5里，并由夹紧螺栓4夹紧，导轨座7由紧固螺栓1固定在刀盘11上，刀盘的外边套有凸轮10，刀齿座5通过转动杆受到这个园周平面凸轮的控制，当凸轮和刀盘相对转动时即可使刀齿座5带动刀齿3作往复运动，压圈由螺栓固定在刀盘上以防凸轮轴向移动。
以上的机构便形成了如图2所示一平面产形齿轮，刀齿3的垂直横断面如图3所示刀齿和运动方向之间的夹角为12°，顶刃前角X一般约为5°。刀齿3的运动方向和刀盘平面间的夹角为θf，这样，刀齿3的前面在垂直其运动方向上的平面的投影为一个齿形角为20°的标准齿条的齿形(当然齿顶增加了一部分以切削余隙)。但由于θf是一个不定数，因工件不同，它就根着改变。刀齿以及夹持它的刀齿座需按一定标准制造，我们只好以调整顶刃前角α来使产形齿轮的齿形角为20°了。在这种情况下X由以下方程给出tgx＝ 1/(tg12°) - (tg20°)/(tg20.8°·cosθf·sin12°)一般，将工件θf值代入，大多得出的X值都近于5°这个数值。刀齿横断面(图2)中的菱形尖角为41.6°，这个数值是根据大量常用的直齿锥齿轮的有关参数的统计数值而订的。尚不想调整导轨座的角度，而以3°来代替θf，也比刨齿机加工的工件的误差小了近50%，可以证明在θf＞1.5°时θf＞｜3°-θf｜刀齿的侧后角约4°，刀齿的侧前角可以由10°-25°，4个刀齿基本上均匀分布在刀盘上，每一个只能在产形轮的一个假设的齿廓内运动，并且，第1个，第3个刀齿的左侧刃和所在齿廓的左侧吻合，第2个，第4个刀齿的右侧和所在齿廓的右侧相吻合，这是通过调整导轨座来实现的。
这样，当工件的节锥与产形齿轮的节平面作纯滚动时，由于刀齿的向前运动，便切出了准渐开线直齿锥齿轮。当刀齿向后退时，刀齿已远远离开了工件。但是计算出来的平面齿轮的齿数常常不是整数，有时甚至无理数，例如Z0＝22.62741699……。产形齿轮的直径也只能以产形齿轮齿数来计算(并不是指刀盘的直径)。而在计算产形齿轮和工件之间的挂轮比的时候只能按整数计算。这样就导致工件节锥面和产形齿轮节平面不能作无滑动的纯滚动，此时如果把齿数小数点后的数字去掉，那么，产形齿轮的节锥角就会发生很大变化，从而使平面产形齿形不复存在，自然也就不能使用直线形齿廓的刀具了，为了解决这样一个矛盾，本发明可以用以下两个办法中的任一个办法来解决的，这两个办法是1、在小批量生产时
(1)对计算出来的产形齿轮的齿数按4舍5入的办法确定一个整数为产形齿轮的齿数。
(2)、以此数作为工件轴和刀具轴之间挂轮的依据。
(3)产形轮的半径依然还按工件节锥母线长，4个刀齿座按Z/4来布置(这个Z是原来计算值)，显然，即使Z原来为整数，此时也会出现小数，但在布置的时候只取小数点前的整数，其结果便造成4个刀齿并不正确的均分。其中有一个距离较大的区间，见图4。
(4)在产形轮上X1为第一个刀齿切入工件至第4个刀齿离开工件时的角度，X2为工件和刀齿脱离的角度，见图4中的阴影部分。令tf为工件的周节，Z1为在产形齿轮上X1度内所布置的理论齿数(不是刀齿数)。
所以Z1= (X1)/(tf)而同时刀具轴是按Z1挂的轮，它每转过Z1个齿就是转了Z1/Z1·2π度，而在同一时刻刀盘转Z1/Z·2π度，命刀盘比刀具轴少转的度为θ度，如果还要保证按Z1计算的挂轮比不变，那就必须在刀具转过度数为(1-Z1/Z1)·2π度的时候，刀盘相对于刀具轴多转θ度，这样我们就可以一面在保证的挂轮比的前提下，又保证了工件节园锥在产形齿轮的节平面上的纯滚动。这种在挂轮比不变的情况下，在刀具轴每转一周，刀盘便相对于它作一摆动的机能，是通过装刀具轴上的差动机构和凸轮完成的，这种办法不仅能解决产形齿轮齿数带小数的问题，也能消除产形齿轮齿数与工件齿数有的公因数问题。刀齿在工件槽内切削情形同滚刀切正齿轮时类似。
2、在大批量生产时，可以设计专门的刀盘，并使它及工件轴都一直作匀速转动，这样就可进一步提高转速及工效，其办法如下(1)取一个与产形齿轮齿数相近的与工件没有公因数的整数作产形齿轮的齿数。
(2)改变产形齿轮刀齿的角度和其它尺寸，实施变位切削。
刀具的进给都是由转动凸轮10来实现的，在凸轮的轮沿中铣有一部分蜗轮齿，转动同它啮合的蜗杆便可实现凸轮的转动。
权利要求
1.用滚刀加工直齿锥齿轮的“直齿锥齿轮滚刀”其特征是在刀盘11上装有可以相对于其作直线运动的刀齿3，刀齿3的运动规律受凸轮10的控制，从而形成平面产形齿轮，导轨座7刀齿座5的安装位置必须使刀齿在平面产形齿轮某一齿廓内。
2.根据权力要求1的所述的平面产形齿轮的齿数为小数时，而挂轮又以一个整数代替时，平面齿轮各齿廓及相互几尺寸不变，并以此来布置导轨座7。
全文摘要
直齿锥齿轮滚刀是一种能连续滚切直齿锥齿轮的滚切刀具，在刀盘上装有可以作直线运动的刀齿，从而构成平面产形齿轮。当工件的节锥面和产形齿轮节平面作纯滚动时切出渐开线直齿锥齿轮。在加工过程中工件可以连续匀速转动。刀齿的运动规律受凸轮的控制。
文档编号B23F21/18GK1045363SQ89101239
公开日1990年9月19日 申请日期1989年3月4日 优先权日1989年3月4日
发明者郑道炎 申请人:郑道炎