[發明專利]無理論刃形誤差插齒刀

在審

• 申請號: 201710509972.7
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107378141A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 鄭淑賢;高鴻;李佳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23F21/06
• 分類號: B23F21/06
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 王顕

技術領域

本發明涉及一種插齒刀，尤其涉及一種無理論刃形誤差插齒刀。

背景技術

插齒加工是最常用的漸開線齒輪加工方法之一。插齒刀作為插齒加工工藝系統的重要組成部分，直接影響插齒加工精度。現行的插齒刀，由于采用漸開線展成理論設計制造，開出前角和后角后，必然展成側刃刃形的理論誤差，且刀具刃磨前后的刃形不一致，用這種刀具加工的零件，精度較低，精度一致性差。此外，現行標準插齒刀頂刃前角為5°，頂刃后角為6°，刀具切削性能較差，增大前角可以有效提高刀具切削性能，但前角增大的同時，刀具的刃形誤差也隨之增大，進一步降低被加工工件的齒形精度。目前，插齒加工的經濟精度為GB7級，如果能夠按照某種新的設計理論設計制造出無理論刃形誤差的插齒刀，提高齒輪零件的加工精度和精度一致性，就有可能將插齒加工的經濟精度提高到GB6級。這將對齒輪加工技術的發展起到深遠影響。

發明內容

為了解決現有插齒刀存在理論刃形誤差、刃磨前后加工精度一致性差、理論刃形誤差隨頂刃前角和頂刃后角的增大而增大的問題，本發明提供一種無理論刃形誤差插齒刀，能有效提高插齒加工精度。

本發明的技術方案如下：

一種無理論刃形誤差插齒刀，包括刀體和刀體上圓周分布的刀齒，所述刀齒包括側后刀面、前刀面、頂后刀面、側刃和頂刃；所述前刀面是球面；所述頂后刀面為圓錐面，頂圓直徑從刀具前端向后逐漸減小；所述的頂刃是所述前刀面和頂后刀面的交線；

所述側刃是所述側后刀面和前刀面的交線，所述側刃在插齒加工過程中始終與被加工齒輪齒面共軛；

所述側后刀面是由多條側刃構成的自由曲面，刀具重新刃磨得到的側刃仍與被加工齒輪齒面共軛。

進一步，所述頂刃前角為6～20°。

進一步，所述頂刃后角為7～10°。

進一步，所述刀齒102為直齒或斜齒。

本發明的有益效果是：采用球面作為插齒刀前刀面，與現行插齒刀內錐面的前刀面相比，在相同前角的條件下，刀具強度更高、工藝性更好；由于側刃與被加工零件齒面共軛，理論上不存在刃形誤差，可大幅提升插齒加工精度；由于刀具刃磨之后，側刃仍與被加工齒面共軛，依然沒有刃形誤差，加工精度一致性好；與現行插齒刀相比，本發明所述插齒刀具有更大的前角和后角，可明顯改善插齒切削條件。

附圖說明

圖1為本發明提供的無理論刃形誤差插齒刀的軸向投影圖；

圖2a為本發明提供的無理論刃形誤差插齒刀的立體圖；

圖2b為刀齒部分的局部放大圖；

圖3為本發明提供的無理論刃形誤差插齒刀的剖面圖；

圖4為具體實施方式中側刃設計原理示意圖；

圖5為具體實施方式中側后刀面構建原理示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施方式對本發明的技術方案進行詳細描述。

如圖1～2所示，一種無理論刃形誤差插齒刀，包括刀體101和刀體上圓周分布的刀齒102；每一個單獨的刀齒102都是左右對稱的結構，由側后刀面1、前刀面2、頂后刀面3、側刃4和頂刃5組成；

如圖3所示，頂刃前角a為6～20°，頂刃后角b為7～10°。作為優選的，頂刃前角a取15°，頂刃后角b取9°。

按照上述頂刃前角構建球面，形成前刀面2；根據被加工齒輪參數確定刀具頂圓直徑，在此基礎上，按照上述頂刃后角構建圓錐面，形成頂后刀面3；前刀面2和頂后刀面3相交得到頂刃5；

側刃4由側后刀面1和前刀面2相交而成，在插齒加工過程中，側刃始終與被加工齒輪齒面共軛。

側后刀面1是由多條側刃4構成的自由曲面，刀具重新刃磨得到的側刃4仍與被加工齒輪齒面共軛。

側后刀面4可以采用如下方法進行構建：根據齒輪嚙合原理，假設有一虛擬齒輪與被加工齒輪嚙合，如圖4所示，若側刃4位于虛擬齒輪齒面6上，就能夠保證插齒加工過程中，側刃4始終與被加工齒輪齒面共軛，即側刃4不存在理論刃形誤差；前刀面2和虛擬齒輪齒面6相交，形成一條無理論刃形誤差的側刃4；刃磨之后，刀具齒頂圓半徑減小，根據齒輪正常嚙合的條件，假設一個新的虛擬齒輪與被加工齒輪嚙合，新的虛擬齒輪和前刀面相交形成刃磨后的側刃，該側刃依然可以保證沒有理論刃形誤差；構造若干虛擬齒輪齒面和與之對應的前刀面，如附圖5所示，求出若干條無理論刃形誤差的側刃(r₁，r₂，r₃)，利用這一系列側刃構造自由曲面，得到滿足無理論刃形誤差要求的側后刀面1。

具體實施時，插齒刀的刀齒可以是直齒或斜齒。

本發明中描述的側刃和側后刀面的具體設計方法，僅僅是為了證明本發明的可行性，依據本發明的技術實質對以上實施方式所作的任何修改、等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的范圍內。