直齒錐齒輪滾刀的製作方法

2023-05-26 04:33:11 1

專利名稱：直齒錐齒輪滾刀的製作方法
技術領域：
本發明直齒錐齒輪滾刀屬於國際分類B23F現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後需進行分度，切齒計算複雜、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範圍使用，有的只能加工小模數齒輪。唯一的一種可以連續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，刀具製造難度大造價高，一般也只是加工模數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。
本發明直齒錐齒輪滾刀的目的是提供一種小於已知的理論誤差，能連續滾切展成漸開線直齒錐齒輪的高工效刀具及加工方法。
本發明直齒錐齒輪滾刀的技術方案是製造一種節錐角為90°的平面產形齒輪，其齒數與工件的齒數沒有公因數，刀具齒輪是由刀盤及可以相對於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作相對於刀盤的直線運動，其中有一半刀齒側刃始終與產形齒輪齒廓的一側相切，另一半刀齒側刃同產形齒輪齒廓的另一側相切，這樣就使工件與產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於刀盤的直線運動，切刀具的運動受到凸輪的控制。
本發明與現有的刀具及加工方法相比有以下優點1、理論誤差小於目前已知的任一種加工方法的理論誤差。
2、對工件可連續進行滾切，不需每齒都進行分度。工件勿速轉動，無需搖轉。
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，並容易實現自動化及聯機群控。
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，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形齒輪平面上滾動的那種誤差。
5、刃齒為一稜形柱體，其斷面有兩個互相垂直的對稱軸線，故極易製造，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，一處磨損後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、刀具的規格少，適用面大，模數8以下的齒數使用同一規格的刀齒即可。
9、工效約為其它方法的2～3倍。
10、使用本滾刀的工具機也將比其它齒輪工具機簡單得多。其複雜程度為刨齒機的1/3～1/5。
本發明的原理、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、轉動杆;3、刀齒;4、夾緊螺栓;5、刀齒座;6、鑲條;7、導軌座;8、壓圈;9、調整螺釘;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滑動，其間隙由鑲條6和調整螺釘9來調整，刀齒3在刀齒座5裡，並由夾緊螺栓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通過轉動杆受到這個園周平面凸輪的控制，當凸輪和刀盤相對轉動時即可使刀齒座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餘隙)。但由於θf是一個不定數，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製造，我們只好以調整頂刃前角α來使產形齒輪的齒形角為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值都近於5°這個數值。刀齒橫斷面(圖2)中的菱形尖角為41.6°，這個數值是根據大量常用的直齒錐齒輪的有關參數的統計數值而訂的。尚不想調整導軌座的角度，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｜刀齒的側后角約4°，刀齒的側前角可以由10°-25°，4個刀齒基本上均勻分布在刀盤上，每一個只能在產形輪的一個假設的齒廓內運動，並且，第1個，第3個刀齒的左側刃和所在齒廓的左側吻合，第2個，第4個刀齒的右側和所在齒廓的右側相吻合，這是通過調整導軌座來實現的。
這樣，當工件的節錐與產形齒輪的節平面作純滾動時，由於刀齒的向前運動，便切出了準漸開線直齒錐齒輪。當刀齒向後退時，刀齒已遠遠離開了工件。但是計算出來的平面齒輪的齒數常常不是整數，有時甚至無理數，例如Z0＝22.62741699……。產形齒輪的直徑也只能以產形齒輪齒數來計算(並不是指刀盤的直徑)。而在計算產形齒輪和工件之間的掛輪比的時候只能按整數計算。這樣就導致工件節錐面和產形齒輪節平面不能作無滑動的純滾動，此時如果把齒數小數點後的數字去掉，那麼，產形齒輪的節錐角就會發生很大變化，從而使平面產形齒形不復存在，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、在小批量生產時
(1)對計算出來的產形齒輪的齒數按4舍5入的辦法確定一個整數為產形齒輪的齒數。
(2)、以此數作為工件軸和刀具軸之間掛輪的依據。
(3)產形輪的半徑依然還按工件節錐母線長，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，此時也會出現小數，但在布置的時候只取小數點前的整數，其結果便造成4個刀齒並不正確的均分。其中有一個距離較大的區間，見圖4。
(4)在產形輪上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，Z1為在產形齒輪上X1度內所布置的理論齒數(不是刀齒數)。
所以Z1= (X1)/(tf)而同時刀具軸是按Z1掛的輪，它每轉過Z1個齒就是轉了Z1/Z1·2π度，而在同一時刻刀盤轉Z1/Z·2π度，命刀盤比刀具軸少轉的度為θ度，如果還要保證按Z1計算的掛輪比不變，那就必須在刀具轉過度數為(1-Z1/Z1)·2π度的時候，刀盤相對於刀具軸多轉θ度，這樣我們就可以一面在保證的掛輪比的前提下，又保證了工件節園錐在產形齒輪的節平面上的純滾動。這種在掛輪比不變的情況下，在刀具軸每轉一周，刀盤便相對於它作一擺動的機能，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形齒輪齒數帶小數的問題，也能消除產形齒輪齒數與工件齒數有的公因數問題。刀齒在工件槽內切削情形同滾刀切正齒輪時類似。
2、在大批量生產時，可以設計專門的刀盤，並使它及工件軸都一直作勻速轉動，這樣就可進一步提高轉速及工效，其辦法如下(1)取一個與產形齒輪齒數相近的與工件沒有公因數的整數作產形齒輪的齒數。
(2)改變產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動凸輪10來實現的，在凸輪的輪沿中銑有一部分蝸輪齒，轉動同它嚙合的蝸杆便可實現凸輪的轉動。
權利要求
1.用滾刀加工直齒錐齒輪的「直齒錐齒輪滾刀」其特徵是在刀盤11上裝有可以相對於其作直線運動的刀齒3，刀齒3的運動規律受凸輪10的控制，從而形成平面產形齒輪，導軌座7刀齒座5的安裝位置必須使刀齒在平面產形齒輪某一齒廓內。
2.根據權力要求1的所述的平面產形齒輪的齒數為小數時，而掛輪又以一個整數代替時，平面齒輪各齒廓及相互幾尺寸不變，並以此來布置導軌座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，從而構成平面產形齒輪。當工件的節錐面和產形齒輪節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勻速轉動。刀齒的運動規律受凸輪的控制。
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 優先權日1989年3月4日
發明者鄭道炎 申請人:鄭道炎