一种直齿摆线齿剐齿刀及其构造方法与流程

本发明属于机械加工设计，具体是一种直齿摆线齿剐齿刀及其构造方法。

背景技术：

1、齿轮是众多行业都需要使用的基础零件。目前，我国齿轮行业大而不强，结构性矛盾突出，低端齿轮产能巨大，高端齿轮产能不足，高端齿轮产品的质量稳定性、可靠性与发达国家相比还存在非常大的差距，高端齿轮产品大量依靠进口，渐开线、圆弧齿等齿轮如此，摆线齿齿轮更是如此。剐齿技术(国外称scudding或power skiving)是21世纪才真正实现了的齿轮加工新技术，具有高效率、高精度、干式切削等优势。遗憾的是，剐齿技术虽然经过多年发展，但至今仍未大面积应用，其重要原因之一是刀具设计没有质的突破。目前市场研制的摆线齿剐齿刀仅是参观模型，还不能真正投入到实际生产加工中。

技术实现思路

1、为了解决上述摆线齿剐齿刀仅是参观模型未实际的生产的问题，本发明的目的是提供一种直齿摆线齿剐齿刀及其构造方法，能够保证直齿摆线齿剐齿刀切削刃的切削前角一致，既保证较高加工精度，又保证较好表面质量，且保证精度恒定。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种直齿摆线齿剐齿刀，包括刀体和沿刀体周向均匀设置的若干的刀齿，刀齿包括后刀面、前刀面和切削刃，切削刃是待加工摆线轮齿面的共轭线，且切削刃是待加工摆线轮齿面与前刀面的截交线，后刀面为由多条切削刃组成的自由曲面，前刀面为控制切削刃的切削前角恒定的自由曲面。

3、进一步，刀齿为直齿。

4、进一步，切削刃的切削前角为5-10°。

5、进一步，设与切削刃接触的摆线轮齿面为p齿面，根据共轭原理，建立p齿面的共轭齿面模型，在p齿面的共轭齿面上根据约束条件选出部分点作为切削刃型值点，将切削刃型值点用样条曲线拟合得到一条空间曲线，此曲线即是切削刃；

6、其中切削刃是由左切削刃和右切削刃构成，且左切削刃型值点的约束条件为：相邻型值点某一坐标轴方向上的差值为定值，且xi+1相对于xi的方向与xi+2相对于xi+1的方向一致，i＝1、2、3...n；右切削刃型值点的约束条件为：相邻型值点某一坐标轴方向上的差值为定值，且yi+1相对于yi的方向与yi+2相对于yi+1的方向一致，i＝1、2、3...n；xi与yi重合为切削刃的重点。

7、进一步，改变p齿面的共轭齿面的变位系数，得到p齿面的若干共轭齿面，并获得若干切削刃，将切削刃做曲面拟合，所形成的曲面即为后刀面。

8、进一步，设对应切削刃上的型值点为ui，其中i＝1、2、3...n，并建立包括基平面、切削平面及正交平面的刀具切削角度参考平面；

9、设线段uiki位于正交平面与基平面的交线上，且的方向指向内侧；在正交平面内过型值点ui做线段uivi，使指向刀齿内侧，使角viuiki等于设定的切削刃的切削前角；将线段uivi做曲面拟合，其中i＝1、2、3...n，所获得的曲面称为曲面s1；将v1和vn用线段连接起来，将vi构造为填充曲面s2，其中i＝1、2、3...n；曲面s1和曲面s2共同构成前刀面。

10、基础方案的原理及有益效果是：本发明的一种摆线齿剐齿刀，切削刃上各点的前角相等，使得摆线轮加工表面质量更好，加工精度更高，且保证齿面加工精度一致；对于摆线轮齿面，刀具刃磨前后的加工精度一致，即恒精度；摆线齿剐齿刀剐削加工摆线轮时，切削力波动小。

技术特征：

1.一种直齿摆线齿剐齿刀，其特征在于：包括刀体和沿刀体周向均匀设置的若干的刀齿，刀齿包括后刀面、前刀面和切削刃，切削刃是待加工摆线轮齿面的共轭线，且切削刃是待加工摆线轮齿面与前刀面的截交线，后刀面为由多条切削刃组成的自由曲面，前刀面为控制切削刃的切削前角恒定的自由曲面。

2.根据权利要求1所述的直齿摆线齿剐齿刀，其特征在于：刀齿为直齿。

3.根据权利要求2所述的直齿摆线齿剐齿刀，其特征在于：切削刃的切削前角为5-10°。

4.一种直齿摆线齿剐齿刀的构造方法，其特征在于：设与切削刃接触的摆线轮齿面为p齿面，根据共轭原理，建立p齿面的共轭齿面模型，在p齿面的共轭齿面上根据约束条件选出部分点作为切削刃型值点，将切削刃型值点用样条曲线拟合得到一条空间曲线，此曲线即是切削刃；

5.根据权利要求4所述的直齿摆线齿剐齿刀的构造方法，其特征在于：改变p齿面的共轭齿面的变位系数，得到p齿面的若干共轭齿面，并获得若干切削刃，将切削刃做曲面拟合，所形成的曲面即为后刀面。

6.根据权利要求5所述的直齿摆线齿剐齿刀的构造方法，其特征在于：设对应切削刃上的型值点为ui，其中i＝1、2、3...n，并建立包括基平面、切削平面及正交平面的刀具切削角度参考平面；

技术总结
本发明公开了机械加工设计技术领域的一种直齿摆线齿剐齿刀及其构造方法，其中直齿摆线齿剐齿刀包括刀体和沿刀体周向均匀设置的若干的刀齿，刀齿包括后刀面、前刀面和切削刃，切削刃是待加工摆线轮齿面的共轭线，且切削刃是待加工摆线轮齿面与前刀面的截交线，后刀面为由多条切削刃组成的自由曲面，前刀面为控制切削刃的切削前角恒定的自由曲面。本发明能够保证直齿摆线齿剐齿刀切削刃的切削前角一致，既保证较高加工精度，又保证较好表面质量，且保证精度恒定。

技术研发人员：吴晓强,金永泉
受保护的技术使用者：内蒙古牧远科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/6