[科普中國]-滾刀

齒輪滾刀

常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時﹐滾刀相當(dāng)于一個螺旋角很大的螺旋齒輪﹐其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)﹐工件相當(dāng)于另一個螺旋齒輪﹐彼此按照一對螺旋齒輪作空間嚙合﹐以固定的速比旋轉(zhuǎn)﹐由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡(luò)成齒輪的齒形。常用的滾刀大多是單頭(見螺紋)的﹐在大量生產(chǎn)中﹐為了提高效率也常采用多頭滾刀。1

刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞本身軸線轉(zhuǎn)過一個齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)相等。蝸輪滾刀的滾刀在螺旋升角小于5°時﹐常制成直容屑槽﹐便于制造和刃磨﹔螺旋升角大的滾刀常制成螺旋容屑槽﹐以免刀齒的一側(cè)刃以大負(fù)前角(見刀具)切削的不利情況。 用高速鋼制造的中小模數(shù)齒輪滾刀一般采用整體結(jié)構(gòu)。模數(shù)在10毫米以上的滾刀﹐為了節(jié)約高速鋼﹑避免鍛造困難和改善金相組織﹐常采用鑲片結(jié)構(gòu)(圖1 齒輪滾刀 )。鑲片滾刀的結(jié)構(gòu)形式很多﹐常用的為鑲齒條結(jié)構(gòu)﹐即刀齒部分用高速鋼制成齒條狀﹐熱處理后緊固在刀體上。用硬質(zhì)合金制造滾刀﹐可以顯著提高切削速度和切齒效率。整體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制造工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪。中等模數(shù)的整體和鑲片硬質(zhì)合金滾刀已用于加工鑄鐵和膠木齒輪。模數(shù)小于 3毫米的硬質(zhì)合金滾刀也用于 加工鋼齒輪。硬質(zhì)合金滾刀還可加工淬硬齒輪(硬度為 HRC50～62)。這種滾刀常采用單齒焊接結(jié)構(gòu)﹐制有30°的負(fù)前角﹐切削時刮去齒面的一層留量。 生產(chǎn)滾刀的廠家跟交易市場全國各地都有，如專業(yè)制作齒輪刀具的國營企業(yè)：重慶工具廠、漢江工具廠、哈爾濱第一工具廠。浙江溫嶺等地則多為民營企業(yè)，如《溫嶺市開元工具廠》《浙江工量刃具交易市場》《重慶興旺工具制造廠》等。。國家把滾刀的精度等級分為 AA級﹑A級和 B級。一般國標(biāo)滾刀采用AA級。部標(biāo)跟企標(biāo)采用A級。鏈輪滾刀要求精度不高，一般采用B級。為了加工特別精密的齒輪﹐有的國家還有AAA級滾刀。在切齒過程中﹐滾刀的制造誤差主要影響齒輪的齒形誤差和基節(jié)偏差。 剃齒前加工齒輪齒形用的滾刀稱為剃前滾刀。剃前滾刀的齒形﹐要按剃齒馀量形式的要求制成特殊的形狀(圖2 剃前滾刀的齒形 )。齒頂帶凸角﹑齒根帶倒角的滾刀齒形是一種較常用的留剃形式﹐它使被加工齒輪的齒根處有些挖根﹐齒頂處有些倒角﹐中間部分剃齒馀量均勻。(見彩圖 硬齒面齒輪的精加工刀具──硬質(zhì)合金刮削滾刀 ﹑ 齒輪加工刀具──滾刀﹑插齒刀﹑剃齒刀)1

蝸輪滾刀常用的蝸輪加工刀具。蝸輪滾刀基本蝸桿(見蝸桿傳動)的類型和主要參數(shù)(模數(shù)﹑齒形角﹑分度圓直徑﹑螺旋升角和螺紋頭數(shù)等)應(yīng)當(dāng)與工作蝸桿相同﹐因此蝸輪滾刀常是專用的。當(dāng)外徑較大時﹐滾刀制成套裝式﹔外徑較小時將滾刀制成與心軸一體的帶柄式結(jié)構(gòu)(圖3 蝸輪滾刀 )。1

非漸開線展成滾刀 工作原理與齒輪滾刀相同。花鍵滾刀可用于加工矩形齒﹑漸開線齒或三角形齒的花鍵軸﹐其加工精度和生產(chǎn)率較成形銑刀高。非漸開線展成滾刀還可加工圓弧齒輪﹑擺線齒輪和鏈輪等。1

定裝滾刀 各齒齒形不同﹐只有最后一個齒是精切齒。齒形和工件的齒槽相同﹐以成形銑削法切削工件的齒槽﹐因此定裝滾刀必須相對工件的軸線安裝在固定的位置上。滾刀上其馀的刀齒都是粗切齒。加工時的運(yùn)動關(guān)系與齒輪滾刀相同。成形滾刀可避免用展成刀具加工時齒根部產(chǎn)生的過渡曲線。棘輪滾刀是常用的定裝滾刀(圖4 定裝滾刀 )。1

齒輪滾刀齒輪滾刀是依照螺旋齒輪副嚙合原理，用展成法切削齒輪的刀具，齒輪滾刀相當(dāng)于小齒輪，被切齒輪相當(dāng)于一個大齒輪，如圖9－24所示。齒輪滾刀是一個螺旋角β0很大而螺紋頭數(shù)很少（1～3個齒），齒很長，并能繞滾刀分度圓柱很多圈的螺旋齒輪，這樣就象螺旋升角γz很小的蝸桿了。為了形成刀刃，在蝸桿端面沿著軸線銑出幾條容屑槽，以形成前面及前角；經(jīng)鏟齒和鏟磨，形成后刀面及后角，如圖9－25所示。齒輪滾刀的兩側(cè)刀刃是前面與側(cè)鏟表面的交線，它應(yīng)當(dāng)分布在蝸桿螺旋表面上，這個蝸桿稱為滾刀的基本蝸桿?；疚仐U有以下三種:1

漸開線蝸桿漸開線蝸桿的螺紋齒側(cè)面是漸開螺旋面，在與基圓柱相切的任意平面和漸開螺旋面的交線是一條直線，其端剖面是漸開線。漸開線蝸桿軸向剖面與漸開螺旋面的交線是曲線。用這種基本螺桿制造的滾刀，沒有齒形設(shè)計誤差，切削的齒輪精度高。然而制造滾刀困難。1

阿基米德蝸桿阿基米德蝸桿的螺旋齒側(cè)面是阿基米德螺旋面。通過蝸桿軸線剖面與阿基米德蝸螺旋面的交線是直線，其它剖面都是曲線，其端剖面是阿基米德螺旋線。用這種基本蝸桿制成的滾刀，制造與檢驗(yàn)滾刀齒形均比漸開線蝸桿簡單和方便。但有微量的齒形誤差。不過這種誤差是在允許的范圍之內(nèi)，為此，生產(chǎn)中大多數(shù)精加工滾刀的基本蝸桿均用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿。1

法向直廓蝸桿法向直廓蝸桿法剖面內(nèi)的齒形是直線，端剖面為延長漸開線。用這種基本蝸桿代替漸開線基本蝸桿作滾刀，其齒形設(shè)計誤差大，故一般作為大模數(shù)、多頭和粗加工滾刀用。1

工作原理刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞本身軸線轉(zhuǎn)過一個齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)相等。蝸輪滾刀的滾刀在螺旋升角小于5°時﹐常制成直容屑槽﹐便于制造和刃磨﹔螺旋升角大的滾刀常制成螺旋容屑槽﹐以免刀齒的一側(cè)刃以大負(fù)前角(見刀具)切削的不利情況。 用高速鋼制造的中小模數(shù)齒輪滾刀一般采用整體結(jié)構(gòu)。模數(shù)在10毫米以上的滾刀﹐為了節(jié)約高速鋼﹑避免鍛造困難和改善金相組織﹐常采用鑲片結(jié)構(gòu)(圖1 齒輪滾刀 )。鑲片滾刀的結(jié)構(gòu)形式很多﹐常用的為鑲齒條結(jié)構(gòu)﹐即刀齒部分用高速鋼制成齒條狀﹐熱處理后緊固在刀體上。用硬質(zhì)合金制造滾刀﹐可以顯著提高切削速度和切齒效率。整體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制造工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪。中等模數(shù)的整體和鑲片硬質(zhì)合金滾刀已用于加工鑄鐵和膠木齒輪。模數(shù)小于 3毫米的硬質(zhì)合金滾刀也用于 加工鋼齒輪。硬質(zhì)合金滾刀還可加工淬硬齒輪(硬度為 HRC50～62)。這種滾刀常采用單齒焊接結(jié)構(gòu)﹐制有30°的負(fù)前角﹐切削時刮去齒面的一層留量。 生產(chǎn)滾刀的廠家跟交易市場全國各地都有，如專業(yè)制作齒輪刀具的國營企業(yè)：重慶工具廠、漢江工具廠、哈爾濱第一工具廠。浙江溫嶺等地則多為民營企業(yè)，如《溫嶺市開元工具廠》《浙江工量刃具交易市場》《重慶興旺工具制造廠》等。。國家把滾刀的精度等級分為 AA級﹑A級和 B級。一般國標(biāo)滾刀采用AA級。部標(biāo)跟企標(biāo)采用A級。鏈輪滾刀要求精度不高，一般采用B級。為了加工特別精密的齒輪﹐有的國家還有AAA級滾刀。在切齒過程中﹐滾刀的制造誤差主要影響齒輪的齒形誤差和基節(jié)偏差。 剃齒前加工齒輪齒形用的滾刀稱為剃前滾刀。剃前滾刀的齒形﹐要按剃齒馀量形式的要求制成特殊的形狀(圖2 剃前滾刀的齒形 )。齒頂帶凸角﹑齒根帶倒角的滾刀齒形是一種較常用的留剃形式﹐它使被加工齒輪的齒根處有些挖根﹐齒頂處有些倒角﹐中間部分剃齒馀量均勻。(見彩圖 硬齒面齒輪的精加工刀具──硬質(zhì)合金刮削滾刀 ﹑ 齒輪加工刀具──滾刀﹑插齒刀﹑剃齒刀)1