專利名稱：基于延伸全齒高強度設計的單頭錯齒微小型滾刀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新結構錯齒滾刀的設計方法，是專門針對模數m < 0. 05mm的微小型漸開線齒輪的高精加工而進行的滾刀結構的創新設計。
背景技術：
模數小于0. Imm的齒輪一般稱為微小型齒輪，在航空、航天、兵器等領域中的微小型精密傳動、精密儀器、靈巧機構及微機電系統中，經常使用這種微小型齒輪。微小型齒輪的加工精度將直接影響系統總體的精度和性能。滾齒是目前齒輪加工中用的較多的一種加工方法，生產效率高，使用普遍。滾刀和滾齒設備是滾齒加工方法的核心組成部分，是保證齒輪加工齒形精度的關鍵。微小型滾刀的合理設計是加工出高精度微小型齒輪的基礎和前提。模數大于或等于0. Imm的滾刀，可以通過查詢國家標準、運用傳統公式進行設計， 但是對于模數小于0. Imm的滾刀，它與普通滾刀有很大的區別。當滾刀尺寸縮小以后，齒根部鏟磨愈加困難，加工誤差變大，而且微型滾刀壽命短，磨損以后不易重磨。因此對于微小型滾刀的設計，解決上述問題仍是一個難題。

發明內容
針對微小型滾刀齒根部鏟磨困難、尺寸縮小以后加工誤差變大及其壽命短、磨損以后不易重磨的缺點，提出一種新結構微小型齒輪滾刀——延伸單頭錯齒微小型滾刀，并且基于強度理論設計計算延伸齒的全齒高，其基本原理為滾刀采用單頭結構，滾刀齒長向滾刀內側延伸，每隔一個刀齒去掉一個刀齒。如附圖1所示，圖(a)為延伸單頭錯齒微小型滾刀第2i排刀齒的法向截形與正常齒滾刀的法向截形對比圖，圖(b)為延伸單頭錯齒微小型滾刀第2i+l排刀齒的法向截形與正常齒滾刀的法向截形對比圖，由圖可知，延伸單頭錯齒微小型滾刀的法向齒距是正常齒滾刀法向齒距的兩倍。


附圖1為延伸單頭錯齒微小型滾刀與正常齒單頭滾刀法向齒形對比圖。附圖2為模數0. 05mm延伸單頭錯齒微小型滾刀法向齒形圖。附圖3為滾刀單個刀齒受力的三個方向分力的示意圖。附圖4為滾刀刀齒xy平面內的受力簡圖，比為刀齒齒頂寬，&為刀齒齒根寬，hQ 為刀崗全齒高。附圖5為滾刀刀齒yz平面內的受力簡圖，aa為頂刃后角。
具體實施例方式本發明以加工下述參數的漸開線齒輪為例進行延伸單頭錯齒滾刀的結構設計模數mn = 0.05mm，變位系數ξ =0，螺旋升角β =0°，分度圓壓力角Qn= 20°，齒頂高系數< =1.0，徑向間隙系數C* = 0. 35，厚度B = 0. 4mm。采用延伸單頭錯齒法設計所需結構的微小型齒輪滾刀，滾刀材料為YG6X，設計出的滾刀法向齒形如附圖2所示，齒高向滾刀內側延伸，雖然“延伸齒”的思想類似于非全切式滾刀，但傳統的非全切式齒輪滾刀全齒高取值只是借助經驗公式，并未給出其取值的理論解釋，在此給出延伸單頭錯齒微小型滾刀全齒高％的理論推導計算過程如下將滾刀刀齒簡化為附圖3所示的懸臂梁，在附圖4、附圖5中，根據強度理論，可以推導出
IbAfsmk cos 沒)2[r]
權利要求
1.一種m < 0. 05mm的新結構微小型齒輪滾刀，該種滾刀的結構設計涉及以下內容在一定的切削用量范圍內，基于強度理論提出一種微小型非全切式滾刀全齒高的優化計算方法，通過該方法得出的全齒高與由經驗公式得出的非全切式滾刀全齒高相比，其齒高向滾刀內部延伸，從而更易于滾刀齒根部鏟磨，同時可以保證刀齒切削角度和齒廓精度，并且可以提高齒部強度和剛度。
2.一種新結構錯齒滾刀，其區別于普通錯齒滾刀的新特征(1)滾刀基本蝸桿為單頭螺旋線。(2)滾刀的容屑槽數為偶數。
全文摘要
微小型滾刀的合理設計是加工出高精度微小型齒輪的基礎和前提。為了解決模數mn≤0.05mm的齒輪滾刀的齒根鏟磨難、尺寸縮小以后加工誤差變大的問題，本發明首次提出了一種新結構微小型齒輪滾刀——延伸單頭錯齒微小型滾刀，并且基于強度理論設計計算延伸齒的全齒高，該種微小型滾刀相比普通滾刀而言，其齒高向滾刀內部延伸，容屑槽加深，以增大容屑空間，齒距增大一倍，使滾刀易于鏟磨，制備誤差小，齒部強度、剛度提高；相比因制備工藝簡單而在多頭滾刀的基礎上提出的普通錯齒滾刀而言，由于其采用單頭結構，所以大大提高了所加工齒輪的齒面光潔度和制造精度；相比跳齒加工法而言，加工效率及精度都大大提高，且在不用調整分度的情況下就可以加工出任意齒數的、符合要求的、高強度材料的微小型漸開線齒輪。
文檔編號B23F21/16GK102528176SQ20121000927
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者劉佳, 劉志兵, 周家花, 焦黎, 王西彬, 紀廣波, 解麗靜 申請人:北京理工大學