CN101695773A - 一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀 - Google Patents

Abstract

一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，用于一次性成形加工两个齿，它由左刀盘、右刀盘、可转位成形外刀片和可转位成形内刀片组成，所述左刀盘和右刀盘可拆卸地连接为一整体刀盘，左刀盘与右刀盘上均间隔安装可转位成形外刀片和可转位成形内刀片。本发明的组件采用模块化设计，安装简单，操作方便，安全可靠；刀盘整体采用对称形式，而单刀盘采用非对称错齿结构形式，铣齿加工时余量更加均匀，承受载荷更均匀对称，可提高齿轮加工精度，同时能够提高原有机床加工效率一倍以上，从而降低加工成本，提高加工效率，满足现代先进制造的要求。

Description

一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀

本案申请是同日对本发明创造既申请实用新型专利又申请发明专利，发明创造名称为一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀。

技术领域

本发明涉及一种用于大模数直齿轮、斜齿轮铣削加工刀具，尤其是一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，该刀盘齿轮铣刀可一次性成形加工两个齿，属于金属切削刀具领域。

背景技术

大模数直齿轮、斜齿轮是风力发电变浆偏航轴承和传动齿轮箱、大型工程机械回转支承、军工、船舶、航空及矿山等行业所需关键零部件。传统的机床产能比较低，生产效率越来越不能满足需求。为了提高加工效率，采取了一些如钻孔、刨齿、铣齿等开齿荒方式，再进行半精、精加工等工序获得满足要求的齿轮。数控铣齿机的应用，不仅可以精确的加工齿轮，还可切削斜齿轮，根据啮合原理，可设计出一次精加工成形的刀具，能够直接加工8级齿轮，而不需要后道工序。该类产品的加工效率是普通滚齿机效率的3倍、插齿机效率的6倍。同时，铣齿机多采用干式切削方式，与湿式切削相比，不但极大地提高了机床生产效率，降低了工件加工成本，而且有利于保护环境，节约自然资源，符合国家的能源政策。

从技术上来讲，数控铣齿机、数控磨齿机取代传统的滚齿、插齿、剃齿、珩齿、研齿机床，而铣齿加工，经过淬火后直接磨削的工艺流程将逐渐代替滚齿、插齿、剃齿的工艺方法，成为当前国际上齿轮加工发展趋势。目前数控铣齿机所用刀具主要为可转位成形错齿单盘铣刀。由于其本身结构为错齿形式，切削时刀具受力不对称，强化了主轴箱的振动，所加工齿轮精度一般不是很高，为9-10级。如果采取少吃刀量大进给速度，可以提高齿轮加工精度1-2个等级，不过这样增加了加工时间与机床运行成本，还要求提高机床整机精度。第二种刀具是整体镶刀片式单盘铣刀。这种刀具切削时受力均衡，加工齿轮精度较高。但是刀片质量要求高，制造工艺复杂，装夹也比较困难，如果重复利用刀片，还需专用磨刀机进行修磨，因使用成本较高，实用价值不大。另外一种是指状铣刀。该种铣刀在上世纪八、九十年代作为大型内齿轮加工的大型装备的专用刀具，切削稳定，在一段时期内提高了内齿轮加工效率。但是相比可转位成形错齿单盘铣刀，使用证明，加工效率比较低，刀具修磨耗时，综合成本高，目前处于被逐步淘汰的地步。

发明内容

本发明依据渐开线齿轮齿廓的形式，设计一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀。该刀盘由两个可转位成形错齿单盘铣刀对称安装组成，而单个刀盘是不对称的，可克服上述齿轮铣削加工刀具的弊端。

本发明的技术方案如下：

本发明由两个可转位成形错齿单盘铣刀对称安装组成，每个单个刀盘采用非对称错齿结构形式。

一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，用于一次性成形加工两个齿，它由左刀盘、右刀盘、可转位成形外刀片和可转位成形内刀片组成，所述左刀盘和右刀盘可拆卸地连接为一整体刀盘，左刀盘与右刀盘上均间隔安装可转位成形外刀片和可转位成形内刀片。

所述左刀盘和右刀盘连接成的整体刀盘为对称结构。

所述的左刀盘和右刀盘为两个独立的刀盘，且均为非对称错齿结构形式。

所述的左刀盘的左刀盘安装键安装在右刀盘安装槽中，右刀盘的右刀盘安装键安装在左刀盘安装槽中，上述各个配合间隙为10μm。

所述的左刀盘和右刀盘上分别设有排气孔A和排气孔B。排气孔A和排气孔B可将装配时左刀盘和右刀盘间隙内的气体排出，拆卸时也可通过一定的气压将左刀盘和右刀盘分开。

所述的左刀盘通过左刀盘承载槽安装在切削左驱动键上，右刀盘通过右刀盘承载槽安装在切削右驱动键上，机床切削主轴通过外力安装在左刀盘安装定位孔和右刀盘安装定位孔中，其配合特性为H7/h6。

所述的可转位成形外刀片和可转位成形内刀片通过安装螺钉安装在左刀盘和右刀盘上，可转位成形外刀片和可转位成形内刀片均安装在相应的刀片安装槽内。

所述左刀盘和右刀盘根据实际切削齿轮齿槽的特征，非对称的程度有所变化。

所述双刀盘齿轮铣刀可一次性成形加工两个齿，通过一定的单分度措施，实现全齿轮的齿加工。

所述可转位成形外刀片和可转位成形内刀片可进行刀具刃部的调整，从而实现刀片的重复利用。

本发明的有益效果是：

1.本发明的使用能够更高效的切除材料，提高原有机床加工效率一倍以上。

2.本发明采用整体对称形式，单刀盘采用非对称形式，加工余量更加均匀，为后续工序留较少的余量，降低加工成本。

3.本发明的刀盘整体是对称的，加工时承受载荷均匀，两边受力均匀，可提高齿轮加工的精度；

4.本发明的组件采用模块化设计，安装简单，操作方便，安全可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体示意图。

图2是本发明的整体结构主视图。

图3是图2中A-A方向视图。

图4是本发明的左刀盘的立体结构示意图。

图5是本发明的右刀盘的立体结构示意图。

图6是本发明的立体分解结构示意图。

图7是本发明与使用双刀盘的典型机床安装的示意图。

图8是使用本发明进行齿轮加工时的截面示意图。

图中：1为左刀盘，10为左刀盘安装定位孔，11为左刀盘安装键，12为左刀盘安装槽，13为左刀盘外刀片安装槽，14为左刀盘内刀片安装槽，15为左刀盘承载槽，16为左刀盘安装螺纹孔，17为排气孔A，2为右刀盘，20为右刀盘安装定位孔，21为右刀盘安装槽，22为右刀盘安装键，23为右刀盘外刀片安装槽，24为右刀盘内刀片安装槽，25为右刀盘承载槽，26为右刀盘安装螺纹孔，27为排气孔B，3为可转位成形外刀片，4为可转位成形内刀片，5为安装螺钉，6为锁紧螺母，7为机床切削主轴，8为切削左驱动键，9为切削右驱动键，100为加工工件，200为使用双刀盘的典型机床。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术内容作说明：

如图1、图3，一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，用于一次性成形加工两个齿，它由左刀盘1、右刀盘2、可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4组成，所述左刀盘1和右刀盘2可拆卸地连接为一整体刀盘，左刀盘1与右刀盘2上均间隔安装可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4。

左刀盘1和右刀盘2连接成的整体刀盘为是对称结构。

左刀盘1和右刀盘2为两个独立的刀盘，且均为非对称错齿结构形式。

如图5，左刀盘1的左刀盘安装键11安装在右刀盘安装槽21中，右刀盘2的右刀盘安装键22安装在左刀盘安装槽12中，上述各个配合间隙为10μm。

如图4，左刀盘1和右刀盘2上分别设有排气孔A17和排气孔B27。排气孔A和排气孔B可将装配时左刀盘和右刀盘间隙内的气体排出，拆卸时也可通过一定的气压将左刀盘和右刀盘分开。

如图2，左刀盘1通过左刀盘承载槽15安装在切削左驱动键8上，右刀盘2通过右刀盘承载槽25安装在切削右驱动键9上，机床切削主轴7通过外力安装在左刀盘安装定位孔10和右刀盘安装定位孔20中，其配合特性为H7/h6。

如图6，可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4通过安装螺钉5安装在左刀盘1和右刀盘2上，可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4均安装在相应的刀片安装槽内。

左刀盘和右刀盘根据实际切削齿轮齿槽的特征，非对称的程度有所变化。

双刀盘齿轮铣刀可一次性成形加工两个齿，通过一定的单分度措施，实现全齿轮的齿加工。

可转位成形外刀片和可转位成形内刀片可进行刀具刃部的调整，从而实现刀片的重复利用。

双刀盘齿轮铣刀使用时，预先将左刀盘1、右刀盘2进行配合安装。如图4，可转位成形外刀片3通过安装螺钉5与左刀盘安装螺纹孔16，装配到左刀盘外刀片安装槽13内；可转位成形内刀片4通过安装螺钉5与左刀盘安装螺纹孔16，装配到左刀盘内刀片安装槽14内；可转位成形外刀片3通过安装螺钉5与右刀盘安装螺纹孔26，装配到右刀盘外刀片安装槽23内；可转位成形内刀片4通过安装螺钉5与右刀盘安装螺纹孔26，装配右刀盘内刀片安装槽24内。根据切削齿轮模数大小，可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4可根据啮合原理、金属刀具设计等原理，进行分层搭接，也可根据齿廓的形式制造成仿形刀片。

可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4安装的数量根据齿轮模数的大小以及左、右刀盘的直径进行设计。可转位成形外刀片3和可转位成形内刀片4可分别进行刀具刃部的调整，从而实现刀片的重复利用。

刀片安装好完成后，将左刀盘安装键11安装到右刀盘安装槽21，如图5，左刀盘1和右刀盘2上分别设有排气孔A17和排气孔B27，排气孔A17和排气孔B27可将装配时左刀盘1和右刀盘2间隙内的气体排出，拆卸时也可通过一定的气压将左刀盘1和右刀盘2分开。

双刀盘齿轮铣刀预安装好后，可将其安装到机床切削主轴7上。如图7，左刀盘1通过左驱动承载槽15安装在机床的切削左驱动键8上，右刀盘2通过右刀盘承载槽15安装在机床的切削右驱动键9上，当安装位置与轴的位置中心线接近时，将机床切削主轴7通过外力安装到左刀盘安装定位孔10和右刀盘安装定位孔20上，其配合特性应满足为H7/h6，此时用锁紧螺母6将主轴固定，这样刀盘就安装到图中所示的典型机床200上。当主轴电机旋转时，通过传动链使切削左驱动键8和切削右驱动键9同步运动，驱动双刀盘齿轮铣刀旋转运动，其上刀片就可进行切削运动。根据一定的切削工艺，实现齿轮的成形切削。

使用本发明的双刀盘齿轮铣刀进行加工时，其刀盘截面与齿槽截面紧密相关。如图8，是使用本发明进行齿轮加工时的截面示意图，(O-x，y)为加工工件100的截面坐标系，(O′-x′，y′)为双刀盘齿轮铣刀的截面坐标系，其中O点为加工工件的中心，Ox’为双刀盘齿轮铣刀的中心线，O′y′与Oy平行。r_b为齿轮基圆半径，r_a为齿顶圆半径，r_f为齿底圆半径，θ为左侧齿槽中线与x轴的夹角，且与齿底圆相交于A点。图中两个齿槽关于x轴对称，即渐开线I与渐开线I’关于x轴对称，渐开线II渐开线II’关于x轴对称。双刀盘齿轮铣刀的左右两个刀盘截面关于x轴对称。

由于双刀盘齿轮铣刀的左刀盘1和右刀盘2关于x轴对称，关于切削时左刀盘1和右刀盘2的具体情况，这里只讨论其中一侧。

u为变参数，表示渐开线I的展开角，σ₀₁为渐开线I起始线与x轴的夹角，σ₀₂渐开线II起始线与x轴的夹角。由齿轮的特性可知，渐开线I与渐开线II关于直线OA对称。而BC为左刀盘1的中线，平行于x轴，因此与BA线不平行，相交于某一点。为了保证加工余量的一致性，左刀盘1的截面左右两边将近似关于OA对称，而关于BC不对称。因此左刀盘1和右刀盘2是不对称的。

按照即定的切削工艺，可一次性完成两个齿槽的成形加工，采用一定的单分度措施，可以实现全齿轮高效率加工。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，用于一次性成形加工两个齿，其特征是它由左刀盘(1)、右刀盘(2)、可转位成形外刀片(3)和可转位成形内刀片(4)组成，所述左刀盘(1)和右刀盘(2)可拆卸地连接为一整体刀盘，左刀盘(1)与右刀盘(2)上均间隔安装可转位成形外刀片(3)和可转位成形内刀片(4)。

2.根据权利要求1所述的一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，其特征在于所述左刀盘(1)和右刀盘(2)连接成的整体刀盘为对称结构。

3.根据权利要求1所述的一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，其特征在于所述的左刀盘(1)和右刀盘(2)为两个独立的刀盘，且均为非对称错齿结构形式。

4.根据权利要求1所述的一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，其特征在于所述的左刀盘(1)的左刀盘安装键(11)安装在右刀盘安装槽(21)中，右刀盘(2)的右刀盘安装键(22)安装在左刀盘安装槽(12)中，上述各个配合间隙为10μm。

5.根据权利要求1所述的一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，其特征在于所述的左刀盘(1)和右刀盘(2)上分别设有排气孔A(17)和排气孔B(27)。

6.根据权利要求1所述的一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，其特征在于所述的左刀盘(1)通过左刀盘承载槽(15)安装在切削左驱动键(8)上，右刀盘(2)通过右刀盘承载槽(25)安装在切削右驱动键(9)上，机床切削主轴(7)安装在左刀盘安装定位孔(10)和右刀盘安装定位孔(20)中，其配合特性为H7/h6。

7.根据权利要求1所述的一种可转位成形双刀盘齿轮铣刀，其特征在于所述的可转位成形外刀片(3)和可转位成形内刀片(4)通过安装螺钉(5)安装在左刀盘(1)和右刀盘(2)上，可转位成形外刀片(3)和可转位成形内刀片(4)均安装在相应的刀片安装槽内。

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