一種微線段齒輪滾刀，其特征是所述滾刀的刀齒切削刃的曲線是由微段曲線或微段直線光滑連接而成；微段曲線或微段直線的長度為不大于１微米；滾刀的齒頂圓角曲率半徑為（０．５２～０．５８）ｍ，其中，ｍ為滾刀的模數(shù)。本實用新型專利技術(shù)是一種專用于加工專利號為ＺＬ２００４２００８０９０３．７的實用新型專利技術(shù)專利所提出的微線段齒輪的微線段齒輪滾刀，以使微線段齒輪能夠得到批量化的生產(chǎn)。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種齒輪刀具。
技術(shù)介紹
漸開線齒輪有著廣泛的應(yīng)用。其具有制造簡單、互換性好、易變位等優(yōu)點。但也存在接 觸強(qiáng)度低、最小齒數(shù)大等缺點。為了解決這類問題，本技術(shù)人在ZL200420080903.7的 技術(shù)專利中，提出了一種微線段齒輪，該微線段齒輪的齒廓曲線由微段曲線或微段直線 光滑連接而成，其最少齒數(shù)為三。與常規(guī)的漸開線齒輪相比，微線段齒輪不僅適用于一般的 傳動場合，尤其適用于高速、重載或要求小型化的場合下的運(yùn)動和動力傳遞。齒輪的加工有多種方式，而對于微線段齒輪選定滾齒加工的方式是基于以下原因。1、 滾齒加工效率高。與其它齒輪一樣，切削加工方法仍是微線段齒輪加工的一種最重 要的方法，而其中又以滾切加工最為常用，當(dāng)批量較大時更是如此。2、 滾齒加工制造簡單、成本低。采用滾齒加工可利用現(xiàn)有機(jī)床，只需更換相應(yīng)的滾刀 具即可，因此成本大大降低。但是，目前用于加工常規(guī)漸開線齒輪的滾刀，由于其刀齒切削刃形狀不相吻合，無法適 于ZL200420080903. 7的技術(shù)專利中提出的微線段齒輪的加工。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種專用于加工專利號為 200420080903.7的技術(shù)專利所提出的微線段齒輪的微線段齒輪滾刀，以使微線段齒輪 能夠得到批量化的生產(chǎn)。本技術(shù)解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本技術(shù)微線段齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)特點是a、 所述滾刀的刀齒切削刃的曲線是由微段曲線或微段直線光滑連接而成；b、 所述微段曲線或微段直線的長度為不大于1微米；c、 所述滾刀的齒頂圓角曲率半徑為(0.52 0.58) m，其中，m為滾刀的模數(shù)。 與已有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果體現(xiàn)在1、 本技術(shù)可以在不改變傳統(tǒng)滾齒機(jī)結(jié)構(gòu)的前提下實現(xiàn)微線段齒輪的高效滾切加工。 以能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)的微線段齒輪來代替現(xiàn)有的普通齒輪，可以大大地提高機(jī)器的使用壽命 和性能。2、 以本技術(shù)實施加工的微線段齒輪最少齒數(shù)僅為8個齒，而常規(guī)的漸開線齒輪不根切的最少齒數(shù)為17。由于受到齒輪自身特點的影響，已有齒輪滾刀很難加工出小齒數(shù)齒輪。在不根切的情況 下，若取齒頂高系數(shù)為1，頂隙系數(shù)為0.25，齒輪壓力角為20 則已有的漸開線滾刀加工 的最少齒數(shù)為17。而當(dāng)取齒頂高系數(shù)仍為l,頂系系數(shù)仍為0.25，并取初始壓力角為6G時， 本技術(shù)微線段齒輪滾刀可以加工出齒數(shù)為8的齒輪，從而可以實現(xiàn)更大的傳動比，輸出 更大的力矩，提高機(jī)器的承載能力。3、本技術(shù)通過將滾刀的齒頂圓角曲率半徑設(shè)置為(0.52 0.58) m，使所加工的齒 輪具有較強(qiáng)的彎曲強(qiáng)度承載能力。滾刀的齒頂圓角對切出的齒輪過渡曲線有著直接的影響。齒頂圓角越大，加工出的齒輪 的過渡曲線越平滑，過渡曲線越平滑，齒輪的抗彎曲能力越強(qiáng)。但因受到齒輪齒形的限制， 齒頂圓角存在有一個上限值。本技術(shù)將滾刀齒頂圓角的曲率半徑設(shè)置為(0.52 0.58) m，既能保證正確的齒形，又能獲得較強(qiáng)的彎曲強(qiáng)度承載能力。附圖說明圖1為本技術(shù)微線段齒輪滾刀結(jié)構(gòu)示意圖。圖l (a)為圖l所示滾刀沿螺旋面的法線N—N方向截面示意圖。圖2本技術(shù)不同齒頂圓角曲率半徑下的齒根過渡曲線。圖3為當(dāng)本技術(shù)滾刀的齒頂圓角曲率半徑超過上限時所加工出的齒形圖。圖4為本技術(shù)滾刀齒頂圓角示意圖。圖5為工件齒輪與配對齒輪的嚙合狀態(tài)示意圖。圖6 (a)和圖6 (b)為兩種不同形式的齒頂圓角。圖中標(biāo)號l基圓柱、2刀齒、3刀齒切削刃、4側(cè)刃后刀面、5頂刃、6頂刃后刀面、7 前刀面、8基本螺旋表面、9容屑槽、10微線段齒廓、11刀齒基本輪廓、12工件齒輪、13 配對齒輪。以下通過具體實施方式，結(jié)合附圖對本技術(shù)作進(jìn)一步說明具體實施方式參見圖l，本實施例中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置為滾刀的刀齒切削刃3的曲線是由微段曲線或微段直線光滑連接而成； 微段曲線或微段直線的長度為不大于1微米；滾刀的齒頂圓角曲率半徑為(0.52 0.58) m，其中，m為滾刀的模數(shù)。如圖1所示，按常規(guī)滾刀結(jié)構(gòu)，在基圓柱l的圓周面上形成有螺旋狀分布的刀齒2，各刀齒具有刀齒切削刃3、側(cè)刃后刀面4、頂刃5、頂刃后刀面6和前刀面7;相鄰刀齒的齒間 為容屑槽9。如圖l (a)所示，針對本實施例的結(jié)構(gòu)形式，在沿基本螺旋表面8的法線N—N方向截 取的截面圖形為微線段齒廓10，微線段齒廓IO左右對稱的輪廓是由微段曲線或微段直線光 滑連接而成，即圖l (a)中的ab曲線段和cd曲線段，bc為齒頂段。建立如圖l (a)所示坐標(biāo)系XOY，則微線段曲線ab滿足如下方程<formula>formula see original document page 5</formula> (1)式中-P^為第m^點的曲率半徑； 《為第i個基圓的圓心角； ^為對應(yīng)第k點壓力角。微線段齒廓10的具體形式如ZL200420080903.7的專利說明書所述。 本實施例中，對于微線段齒輪滾刀的成型是以微線段齒廓10為橫截面，沿基圓柱l表 面作螺旋運(yùn)動以形成刀齒基本輪廓11和基本螺旋表面8;沿基圓柱1的軸向方向銑出溝槽 以形成容屑槽9和前刀面7;使基圓柱1沿軸向作高速旋轉(zhuǎn)，在基本螺旋表面8上的相應(yīng)位 置上分別形成側(cè)刃后刀面4和刀齒切削刃3，在刀齒基本輪廓11的相應(yīng)位置上形成頂刃后 刀面6和頂刃5。參見圖l(a)和圖2，微線段齒廓10上的齒頂圓角分別為微線段曲線ab、 cd與齒頂bc之 間的倒角。齒頂圓角是在滾刀加工毛坯過程中形成齒輪的齒根過渡曲線，如圖2中的ef段 所示。齒頂圓角曲率半徑的大小對齒根過渡曲線有直接的影響。隨著齒頂圓角曲率半徑的增 大，齒根過渡曲線更為平滑，圖2顯示了齒頂圓角曲率半徑r分別為O和1.2975時的齒根過 渡曲線的具體形式。取齒頂圓角r=0和r= 1.2975的兩個齒輪，并設(shè)兩齒輪的其余參數(shù)相同，在相同的載荷 下，對其采用計算機(jī)仿真的形式進(jìn)行彎曲強(qiáng)度分析。分析結(jié)果為齒頂圓角曲率半徑r為0 時，齒根部位最大彎曲強(qiáng)度為199.419Mpa;齒頂圓角曲率半徑r為1. 2975時，齒根部位最 大彎曲強(qiáng)度為166.034Mpa。由此可見，齒頂圓角大的齒輪的彎曲強(qiáng)度要小些。因此，取較 大的齒頂圓角半徑對提高齒輪的彎曲強(qiáng)度承載能力有利。但是，齒頂圓角曲率半徑存在有上限值。當(dāng)齒頂圓角曲率半徑增大到一定值之后，會發(fā) 生過渡曲線與齒輪齒廓的干涉。如圖3所示，設(shè)齒輪的模數(shù)m二l，齒數(shù)z二17，當(dāng)取齒頂 圓角曲率半徑大于0.5762的上限值時，發(fā)生了過渡曲線與齒輪齒廓的干涉。選擇合適的齒頂圓角曲率半徑，使其既能避免過渡曲線與齒輪齒廓的相互干涉，又要盡 可能的取較大值。具體求法如下參見圖4，限制滾刀齒頂圓角曲率半徑rj的條件是，用滾刀所切出的齒輪與配對齒輪嚙合時是否會產(chǎn)生過渡曲線干涉，即驗算齒根上過渡曲線起點處半徑^是否小于齒輪有效嚙合 起點半徑&。否則就需減小rj值。(1) 求工件齒輪有效嚙合起始點G的半徑。如圖5所示，設(shè)被加工的工件齒輪12與配對齒輪13相嚙合，曲線EPG為其嚙合線， 其中P為節(jié)點。則配對齒輪的齒頂圓與嚙合線的交點G即為工件齒廓上的有效嚙合起始點， 連接PG，則GP方向為配對齒輪13的齒頂圓處本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種微線段齒輪滾刀，其特征是： ａ、所述滾刀的刀齒切削刃（３）的曲線是由微段曲線或微段直線光滑連接而成； ｂ、所述微段曲線或微段直線的長度為不大于１微米； ｃ、所述滾刀的齒頂圓角曲率半徑為（０．５２～０．５８）ｍ，其中，ｍ為滾刀的模數(shù)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙韓，黃康，陳奇，
申請(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：34[中國|安徽]
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