專利名稱：橢球形內(nèi)齒輪滾刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)齒輪加工刀具，尤其是一種橢球形內(nèi)齒輪滾刀。
背景技術(shù)：
插齒是目前最常用的以展成原理加工內(nèi)齒輪的方法。目前國(guó)內(nèi)工具廠所能制造的插齒刀最大模數(shù)是15，而國(guó)內(nèi)重型機(jī)械廠最大的插齒機(jī)加工內(nèi)齒輪直徑為1.5m～2m。超過上述范圍的大內(nèi)齒輪國(guó)內(nèi)就不能加工，只能依賴進(jìn)口。而滾齒機(jī)則要大得多可以加工5米的大齒輪，只要有精度較高，易于制造的內(nèi)齒輪滾刀，就可以實(shí)現(xiàn)高精度更大模數(shù)的內(nèi)齒輪的加工。國(guó)內(nèi)外關(guān)于內(nèi)齒輪滾刀的研究已有幾十年的歷史，但所研究的滾刀，其共同缺點(diǎn)是制造較為困難，使用也不方便，精度也不高。1989年由本第一發(fā)明人與大連重型機(jī)械廠合作完成了球形滾刀的研制工作，研制的球形滾刀解決了該廠行星減速機(jī)內(nèi)齒輪加工難題，加工模數(shù)為12mm，齒數(shù)為97的大內(nèi)齒輪，精度達(dá)到8-7-7級(jí)。球形滾刀的設(shè)計(jì)就是基于插齒刀加工內(nèi)齒輪的原理，是一種展成刀具，一把滾刀可以加工同模數(shù)而齒數(shù)不同的直齒或斜齒大內(nèi)齒輪，滾刀是鏟齒結(jié)構(gòu)重磨后加工工件的齒形不變，具有加工精度高使用壽命長(zhǎng)通用性好等優(yōu)點(diǎn)，球形滾刀是目前大內(nèi)齒輪滾切刀具中最為理想的刀具。但球形滾刀的直徑與滾刀模數(shù)和軸向剖面小齒輪的齒數(shù)成正比，因此，模數(shù)越大滾刀直徑越大，而軸向剖面小齒輪的齒數(shù)又不能太少，因?yàn)辇X數(shù)越少，球形滾刀的精度越低，這就是球形滾刀的缺點(diǎn)也限制了球形滾刀在更大模數(shù)內(nèi)齒輪加工上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服球形滾刀的直徑與滾刀模數(shù)和假想齒數(shù)成正比，滾刀模數(shù)越大直徑越大的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種新型的橢球形內(nèi)齒輪滾刀，它可有效地解決大直徑齒輪的加工問題。
一種橢球形內(nèi)齒輪滾刀，包括楔塊螺釘、圓箍、夾緊楔塊、齒形刀片、刀體、圓箍螺釘，所述的齒形刀片緊貼安裝在刀體的刀槽中，通過夾緊楔塊夾緊，并通過圓箍固定在刀體上，所述的夾緊楔塊、圓箍是通過楔塊螺釘、圓箍螺釘固定，所述的齒形刀片的齒形是按圓周法線方向分布的，是一個(gè)假想齒輪的一部分，所述的假想齒輪中心不在橢球形內(nèi)齒輪滾刀軸在線，橢球形內(nèi)齒輪滾刀呈橢球形，在橢球形內(nèi)齒輪滾刀圓周上所有齒形刀片的切削刃都在一個(gè)橢球螺旋面上。
采用此種方案使橢球形滾刀既保留了加工精度高，使用壽命長(zhǎng)，通用性好等優(yōu)點(diǎn)，又解決了球形滾刀模數(shù)越大滾刀直徑越大，以致于無法制造的問題。同時(shí)由于采用了數(shù)控鏟磨，可以修正滾刀的法向齒距誤差，提高了滾刀的制造精度。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，橢球形內(nèi)齒輪滾刀中，所述的橢球形內(nèi)齒輪滾刀的外徑大小與橢球形內(nèi)齒輪滾刀軸向剖面假想齒輪外徑的大小無關(guān)。
作為本發(fā)明另一種改進(jìn)，橢球形內(nèi)齒輪滾刀中，所述的滾刀的法向和軸向剖面齒形都是漸開線形，是經(jīng)數(shù)控鏟磨加工而成。
這樣，使得橢球形內(nèi)齒滾刀加工精度高、使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)尺寸合理，通用性更強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1是橢球形內(nèi)齒輪滾刀的主視圖；圖2是橢球形內(nèi)齒輪滾刀的左視圖。
在圖1、圖2中，1.楔塊螺釘，2.圓箍，3.夾緊楔塊，4.齒形刀片，5.刀體，6.圓箍螺釘，R為假想齒輪分度圓半徑，L為假想齒輪分度圓的圓心與滾刀中心線距離，D為滾刀的外徑，B為滾刀的寬度，B0為滾刀有螺紋部分的寬度，K為鏟背量。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示的橢球形滾刀是一種鑲齒結(jié)構(gòu)，由楔塊螺釘1、圓箍2、夾緊楔塊3、齒形刀片4、刀體5、圓箍螺釘6組成，每一排的三個(gè)刀齒做成一體，橢球形內(nèi)齒輪滾刀軸向剖面齒形按法線方向分布在一個(gè)分度圓半徑為R的圓周上，是一個(gè)齒輪的一部分，這個(gè)齒輪亦稱之為橢球形內(nèi)齒輪滾刀的假想齒輪，所述假想齒輪的圓心不在橢球形內(nèi)齒輪滾刀的軸在線。而是一個(gè)較之球形滾刀假想齒輪半徑較大、齒數(shù)較多的齒輪，或者說當(dāng)橢球形滾刀和球形滾刀的假想齒輪的半徑R相同時(shí)，橢球形滾刀的外圓半徑比球形滾刀的外圓半徑要小一個(gè)L值。
當(dāng)橢球形滾刀圍繞自身軸線轉(zhuǎn)一圈時(shí)，雖然這個(gè)假想齒輪的圓心不在滾刀的軸在線，但在軸向剖面看去仍然是這個(gè)小齒輪繞其圓心轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，因此當(dāng)用這種滾刀加工內(nèi)齒輪時(shí)仍然相當(dāng)于一個(gè)小齒輪和一個(gè)大內(nèi)齒輪作嚙合展成運(yùn)動(dòng)。如果被加工齒輪是漸開線齒輪的話則滾刀的齒形也是漸開線的，如果被加工齒輪的齒形是其它曲線，則也可以根據(jù)共軛理論求出滾刀的相應(yīng)齒形。由于這個(gè)假想齒輪的中心與滾刀的軸線并不重合，因此滾刀假想齒輪外圓直徑與滾刀的外圓直徑大小無關(guān)。滾刀假想齒輪齒數(shù)和滾刀的直徑都可以分別選擇最合理的數(shù)值。如果滾刀的模數(shù)再大時(shí)，亦可以做成鑲單個(gè)刀齒的。滾刀也可以做成焊接結(jié)構(gòu)的，其結(jié)構(gòu)形式的選擇與普通滾刀沒有什么差別。刀片安裝在刀體上之前可預(yù)先加工成形，留足夠的精加工余量。刀體可以在四軸數(shù)控球面加工機(jī)床上車出球面蝸桿，也可以在具有立銑頭能夠扳轉(zhuǎn)角度的銑床上分段銑出近似球面蝸桿，也可滿足使用要求。
由于滾刀工作時(shí)，滾刀的齒紋應(yīng)順著被加工內(nèi)齒輪的齒溝，因此滾刀軸線須傾斜一個(gè)角度，滾刀的法向模數(shù)等于被加工內(nèi)齒輪的法向模數(shù)滾刀的法向齒形決定了被加工內(nèi)齒輪的齒形。當(dāng)滾刀做成球形時(shí)，不論其軸向剖面還是法向剖面都是正圓，當(dāng)滾刀做成橢球形時(shí)，其軸向剖面在刀齒工作范圍內(nèi)仍是正圓，但法剖面就不是正圓，理論上是個(gè)橢圓，因此產(chǎn)生滾刀的造型誤差，毫無疑問滾刀的螺旋線升角越大，滾刀的造型誤差越大對(duì)于橢球形滾刀，當(dāng)外徑減小，任意一點(diǎn)的螺旋升角λn有tanλn=1(cosφ-LR)·Z0]]>式中L，R如圖1所示。假想齒輪中心距滾刀軸線距離越大，滾刀假想齒輪齒數(shù)越少，滾刀做得越寬(邊緣處的φ角越大)都會(huì)使?jié)L刀的螺旋線升角增大。也即滾刀的法向齒距誤差增大和滾刀法向剖面的圓度誤差增大。但計(jì)算表明當(dāng)滾刀模數(shù)mn＝30mm假想齒輪齒數(shù)Zn≥24，假想齒輪中心距滾刀軸線L≤80mm時(shí)其法向齒距誤差小于0.03mm，達(dá)到A級(jí)滾刀要求。如圖1滾刀做成三排齒時(shí)，其法向剖面圓度誤差為0.024mm，而A級(jí)普通滾刀刀齒的徑向跳動(dòng)誤差要求為0.09mm。大量計(jì)算表明如滾刀的假想齒數(shù)太少或L過大而有可能造成法向齒距誤差超過A級(jí)滾刀的要求，此時(shí)可在數(shù)控鏟磨時(shí)，通過修正滾刀的軸向齒距達(dá)到法向等齒距的目的，以此提高滾刀的制造精度。而由于內(nèi)齒輪滾刀通常只有三排刀齒，在滾刀實(shí)際應(yīng)用的諸多可能情況中法向剖面的圓度誤差都能達(dá)到A級(jí)滾刀要求。
橢球形滾刀的制造方法與球形滾刀的制造方法除鏟磨工序不同以外，其余各工序基本相同。
權(quán)利要求
1.一種橢球形內(nèi)齒輪滾刀，包括楔塊螺釘(1)、圓箍(2)、夾緊楔塊(3)、齒形刀片(4)、刀體(5)和圓箍螺釘(6)，所述的齒形刀片(4)緊貼安裝在刀體(5)的刀槽中，通過夾緊楔塊(3)夾緊，并通過圓箍(2)固定在刀體上，所述的夾緊楔塊(3)、圓箍(2)是通過楔塊螺釘(1)、圓箍螺釘(6)固定，其特征在于所述的齒形刀片(4)的齒形是按圓周法線方向分布，是一個(gè)假想齒輪的一部分，所述的假想齒輪分度圓中心不在橢球形內(nèi)齒輪滾刀軸線上，橢球形內(nèi)齒輪滾刀呈橢球形，在橢球形內(nèi)齒輪滾刀圓周上所有齒形刀片(4)的切削刃都在一個(gè)橢球螺旋面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢球形內(nèi)齒輪滾刀，其特征在于所述的橢球形內(nèi)齒輪滾刀的外徑大小與橢球形內(nèi)齒輪滾刀軸向剖面假想齒輪外徑的大小無關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橢球形內(nèi)齒輪滾刀，其特征在于滾刀的法向和軸向剖面齒形都是漸開線形，是經(jīng)數(shù)控鏟磨加工而成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于加工大型內(nèi)齒輪的橢球形內(nèi)齒輪滾刀，其特征在于所述的齒形刀片(4)的齒形是按圓周法線方向分布，是一個(gè)假想齒輪的一部分，所述的假想齒輪分度圓中心不在橢球形內(nèi)齒輪滾刀軸在線，橢球形內(nèi)齒輪滾刀呈橢球形，在橢球形內(nèi)齒輪滾刀圓周上所有齒形刀片(4)的切削刃都在一個(gè)橢球螺旋面上。采用此種方案使橢球形內(nèi)齒輪滾刀既保留了加工精度高、使用壽命長(zhǎng)，通用性好等優(yōu)點(diǎn)，又解決了球形滾刀模數(shù)越大滾刀直徑越大，以致于給制造和使用都帶來困難甚至于無法制造或使用的問題。
文檔編號(hào)B23F21/00GK101066568SQ20071006205
公開日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者崔云起 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)