齿轮滚刀的设计及通用性验算
一前言
我厂是中小模数齿轮生产的专业厂，用于加工齿轮的最常用的刀具-滚刀在我厂的应用非常普遍，批量化生产和单件小批量生产所需的滚刀大部分都属于专用滚刀，需要进行单独的设计与制造。
二齿轮滚刀的加工原理：
齿轮滚刀加工齿轮的原理，就是一对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀实质就是一个具有一定切削角度的蜗杆。滚刀切削刃所在的蜗杆，称为滚刀的基本蜗杆。目前我们常用的滚刀
是阿基米德滚刀，其轴向截面为直线齿形。
三齿轮滚刀的分类:
齿轮滚刀按结构分为整体和镶片两种；按模数可分为大、中、小三种；按用途可分为粗、精两种；按精度等级又可分为四种：AA级滚刀（用于加工7级齿轮），A级滚刀（用于加工8级齿轮），B级滚刀（用于加工9级齿轮），和C级滚刀（用于加工10级齿轮）。
四齿轮滚刀的结构参数：
1，小模数齿轮滚刀为了能使刀齿顶部形成切削后角，其槽形角一般取45,并适当增大槽底圆弧半径。由于小模数齿轮
滚刀螺纹升角很小，故容屑槽做成平行于其轴线的直槽。
2，滚刀的外径：
滚刀的外径是一个重要的结构尺寸，其大小直接影响到其它结构参数的合理性。一般情况，精度要求高的齿轮，滚刀的外径应选择大一些，精度底的齿轮，滚刀外径可选
择小一些，因为滚刀外径越大，则分圆螺纹升角越小，滚
刀的近似造型误差越小，可提高齿形的设计精度。
滚刀外径大可使孔径增大，从而增加滚刀心轴的刚性。
同时，滚刀外径的增大，还可以使容屑槽数目增加，减少
切齿时齿轮齿面的包络误差，减小滚刀单齿的切削负荷，
提高齿轮的耐用度和齿轮表面光洁度。同时，滚刀的外径
也要考虑零件和机床的结构特点。
我厂齿轮滚刀外径尺寸一般为Ф25，Ф32（加工模数小于1的齿轮）Ф50 Ф63(加工模数大于1的齿轮)。
3，滚刀外径偏差按d10(GB159-59)规定。
4. 滚刀的孔径及精度：
滚刀的孔径主要是由外径决定的,滚刀外径越大，其孔径可相对增大，从而增加滚刀心轴的刚度，加工中能采用
较大的切削规范，提高加工效率。
滚刀的孔是制造，检测和安装使用的基准，因而滚刀孔的精度是滚刀必须具备的精度，否则，滚刀的精度无从谈起。
孔径的精度根据GB6084-85的规定，选取H5。
5. 滚刀的长度：
滚刀的长度由螺纹部分的长度和轴台的长度所组成。滚刀的螺纹部分除去两端的不全齿以外，应至少具有包络出被切齿面两侧完整齿形的所需长度以及切削斜齿齿轮时所必须的增加量。为避免滚刀个别负荷大的刀齿因早期磨损而造成切削齿不能充分利用，滚刀长度还应包括用作轴向位移的增加量，以延长两次重磨之间的使用寿命。
长度公差按d9（GB159-59）规定.
滚刀的轴台用作检验滚刀安装准确程度的基准，它要求与滚刀孔有严格的同轴度。轴台对基准孔的跳动根据滚刀的精度，按照GB6084-85或JB2494-78选取相应数值。6．滚刀的容屑槽：
滚刀的容屑槽一般做成与轴线平行的直槽，不仅能提高制造和刃磨精度，而且易于检查。
直槽滚刀采用阿基米得基本蜗杆近似造形，经过对基
本蜗杆齿形角的修正，可以得到很近似于渐开线蜗杆的滚刀。
滚刀容屑槽数量关系到切削过程的平稳性，齿形精度，齿面粗糙度，以及滚刀每次重磨后的耐用度和使用寿命。
滚刀的容屑槽数量愈多，切削重迭系数愈大，分配在每一刀齿上的负荷减小切削加工过程愈平稳，耐用度就高。滚刀容屑槽数量愈多，齿面的包络误差就愈小，对提高齿轮的齿形精度和齿面粗糙度也有直接的好处。
但是，滚刀容屑槽数量过多，每个刀齿的宽度减小，滚刀的可重磨次数减少。
我厂齿轮滚刀容屑槽数量一般为12。
7．滚刀的切削角度：
(1) 滚刀的前角：
本厂精加工滚刀的标准滚刀为便于制造和测量，一般都采用0°前角。
(2) 滚刀的后角：
齿轮滚刀的顶刃后角和侧刃后角应保持一定的关系，使滚刀重磨后齿形不发生变化，同时要保证最小的
侧刃后角，使滚刀不易磨损。因此，滚刀的顶刃的侧刃
必须采用相同的径向铲背量。
铲背量值用以下公式计算：
p a
式中： K-----滚刀径向铲背量；
Deg-----滚刀外径；
Zg-----滚刀容屑槽数：
a e----滚刀顶刃后角。
滚刀顶刃后角一般取10?-12?，当K值计算圆整后（计算精确到0.5mm）,应验算其侧刃后角不小于3?
a p a
式中：a c -----滚刀侧刃后角：
a fn-----滚刀分度圆法向齿形角
8. 滚刀的分度圆直径和螺纹升角：
(1) 滚刀的分圆直径：
滚刀重磨后，滚刀加工齿轮时的节圆直径要相应减小，因而滚刀加工齿轮时的安装斜角应随滚刀重磨后的分圆螺纹升角而变化。但在实际生产中，不可能重磨一次就改变滚刀的安装斜角。
为不考虑滚刀因重磨而引起的分圆直径的变化，那么按新的滚刀螺纹升角去安重磨到最后状态的滚刀，被
切齿轮的齿厚将变薄，有效渐开线长度变短，齿形角也会发生一些变化。
因而，应该设计一个比较合理的分圆直径，得到一个比较合理的分圆螺纹升角，使滚刀加工齿轮时的安装斜角更接近于新旧滚刀的螺纹升角。
滚刀的分圆直径dfg计算如下：
d
式中： heg-----滚刀的齿顶高；
d Deg----滚刀的外径偏差
(2) 滚刀的螺纹升角：
滚刀的螺纹升角与滚刀使用时安装有关，它还影响滚刀的齿形近似造形误差。
滚刀的螺纹升角λf计算公式如下：
λ
λ
式中： n------滚刀的螺纹头数；
m n------滚刀的法向模数；
------滚刀的螺纹升角。
λ
五齿轮滚刀的齿形参数：
1.滚刀的齿形角：
阿基米德滚刀在轴向截面的齿形是直线。直槽阿基米德滚刀，容屑槽的导程 T=∞，则左右侧刃的齿形角
都等于滚刀的轴向齿形角。
阿基米德滚刀是以渐开线蜗杆轴向齿形在分圆处的斜角作为其轴向齿形的，其值计算如下：
a аfn λ
a аfn λ
式中：аfn-------滚刀分圆法向齿形角。
--------滚刀螺纹升角。
λ
2. 滚刀的齿厚：
(1)滚刀的法向齿厚：
精加工滚刀：S fng=πmn/2
粗加工滚刀：S fng=πmn/2-ΔS
式中: ΔS---齿轮精切余量或留磨余量。
被加工齿轮为变位齿轮时，应根据公法线或M值的测量值
计算出零件的法向齿厚，从而确定滚刀的法向齿厚。
a.如已知齿轮的公法线长度为Ln,则按下式换算为S fn：
S fn=[Ln-(n-1)ton]/cosаfn-mn*z*invаfs
式中: ton--------齿轮法向基节；其值=πmncosаfn n--------公法线长度的测量齿数；
аfn ---------端面压力角。
tgаfs=tgаfn/cos
则滚刀的法向齿厚: Sfng=πmn-S fn
b.如已知齿轮的M值为M，则按下式换算S fn:
inv a e =DRe/Db+inv a D+Sfn/D-p/z
S fn=(inv a e-D Re/Db-inv a D+p/z)*D
式中: a----齿轮量棒中心圆上的压力角；
M=Db/cos a e+Dre （偶数齿）
a e=cos-1[Db/(M-DRe)]
M=（Db/cos a e）*cos(90o/z)+Dre (奇数齿)
a e=cos-1{Db/[(M-Dre)/[cos(90o/z)]]}
式中：Dre--------量棒直径；
Db---------基圆直径。
则滚刀的法向齿厚:Sfng=πmn-S fn
3.滚刀的齿高：
齿顶高:heg=(f+C')mn
齿根高:hig=(f+C')mn
齿全高:hg=heg+hig
当被加工齿轮为变位齿轮且齿根圆尺寸要求比较严的情况下，一般说来，滚刀的齿顶高应等于被加工齿轮的齿根高。滚刀的齿全高应等于被加工齿轮的齿全高加上0．35m(模数小于1时)或0.25m(模数大于1时)。
当设计留磨滚刀时，为避免砂轮与齿轮底接触，特别将齿轮齿底切深0.1m,即留磨滚刀的齿顶高等于1.35mn,齿全高等于2.6mn.
六，齿轮滚刀主要技术条件
1.滚刀材料：W6Mo5Cr4V
2.
2.滚刀参数：模数，齿数，分圆压力角，螺纹升角。
3.滚刀精度。
4.滚刀毛坯锻造后碳化物均匀度不超4级。
5.滚刀表面不得有裂纹，崩刃，烧伤及其他影响使用性的
缺陷
6.滚刀为单头,旋向，直槽。
7.标刻：图号，精度等级，模数，分圆压力角，螺纹升角,
制造日期。
8.滚刀检验合格后，表面TiN涂镀，厚度不大于0.005
七. 几种常用齿轮滚刀的设计说明：
1,小模数齿轮滚刀的设计：
(1)凡是模数小于1mm的均属于这一类。我厂生产的该种滚
刀按外径分为Ф32, Ф25两种。
(2)小模数滚刀的铲背量K的计算公式的前述相同，只是刀
齿顶刃后角一般取8°左右，而且没有第二铲背量K1。为了顺利地铲磨齿形，通常取槽形角为45°.
(3)其余的设计与计算均可按前述方法。
2,留磨齿轮滚刀的设计：
(1)该种滚刀用于磨齿粗切齿轮（滚齿、剃齿等），为了在磨
齿形时砂轮的外圆不磨削齿形的根部，在粗滚齿轮时应比普通齿轮切深一点，通常取滚刀的上齿高ha=1.35mn(普通齿轮ha=1.25mn)。齿厚s=π*mn/2-△,式中△为留磨量。留磨量一般由被加工零件的模数大小而定。
(2)留磨滚刀的精度可按齿轮滚刀B级标准。
3.修缘齿轮滚刀的设计：
修缘滚刀修缘的目的是使被加工齿轮经过精加工齿后，齿轮齿顶无毛刺。齿轮齿顶合理修缘是解决齿轮啮合噪声问题的重要方法之一。因此，从理论上精确计算出
修缘滚刀的修缘压力角α和修缘起点至节线距离h很有必要。可按如下方法进行计算：
(1)倒缘部分的角度：对于压力角为20°的磨前滚刀，一般
取α=50°左右。
(2)倒缘开始点至滚刀齿顶的距离：hd=heg+hid
式中: hid为倒缘开始点至滚刀节线间的距离。
滚刀设计软件的开发思路与实践 拙笔：社会咸菜 春末夏初，东北的小伙伴们，秋裤脱了没？反正南方的MM们已经很轻凉了。 简单调皮的问候后，进入正题。 齿轮是机械行业同仁们接触最多的一类零件，几乎所有与机械相关的技术教育和技能教育的专业课程里面都有关于齿轮的内容。然而，即便是渐开线圆柱齿轮这种最基本的齿轮类型，大家在学校学到的也只是其最简单的几种情形，毕竟所有的参数都是标准值，至于滚刀嘛，也就简单提了一下。 在齿轮行业，尤其是需要大批量使用齿轮的细分行业里，很难见到那么标准的东西。具体说来，有非标模数的、非标压力角的、非标齿顶高系数的、非标顶隙系数的、齿顶有倒角的、齿根过渡圆弧有特殊要求的、齿面有精加工余量的、过渡曲线有沉切的、渐开线范围有要求的等等。这就对滚刀设计质量提出了很高的要求。 滚齿加工是展成包络的过程，我们无法从工件图纸上直接读出关于刀具的全部重要细节，这些都给手工设计和经验设计增加了障碍，使得非专业的滚刀设计者无法通过简单计算、查阅齿轮手册或者在各种资料的推荐范围内取值等方法设计出出满足要求的滚刀，也无法判定刀具商提供的设计方案是否合理。 可喜的是，计算机绘图软件、程序开发软件已经大量普及，很多中青年从业人员能编写计算机程序，主流的计算机绘图软件也有供使用者进行二次开发的接口。本人也利用VB6.0和AutoCAD做了实践，取得了预期效果，设计出了具有基本功能的滚刀设计软件。在此将思路和大概过程分享给大家。 一、滚刀设计的输入 设计齿轮滚刀首先要知道工件的必要信息以及滚刀的基本参数初设值。 具体如下：
也许有小伙伴会问：上表中两个模数和两个压力角，它们一定是分别相等的，写出来不是多此一举么？而且表中的还不一样。在此我做一个说明，在有些特殊情况下（要求更小的渐开线起始元、更大的齿面精加工余量、更高的粗加工效率等），滚刀设计需要做一下转位处理，其表现形式就是滚刀的模数和压力角与齿轮的都不相等。本案例已经包含了这一项，详见下文。 二、滚刀设计的主要步骤 1，转位设计 渐开线圆柱齿轮有如下性质：对于一个给定的齿轮，其基元直径、基元齿距、导程、齿数、齿顶元、齿根圆都是定值。模数、压力角、螺 旋角、分度元等参数为相互关联的可变值。可人为给定其中一个，即可 利用几何关系和前述定值计算出其它几个。具体如下： Mn1*cos(An1)= Mn2*cos(An2) -----------------基元不变 Mn1 /Sin(B1)= Mn2 /Sin(B2) -----------------导程不变给定了新的压力角An2，就可以算出与之匹配的模数Mn2和螺旋角B2。有新的模数、压力角、螺旋角做基础，其它齿轮参数计算就很简单 了，在此不赘述。 基于新的参数设计刀具的方法就是转位设计。设计刀具时通常不首先使用转位方法，只有在常规方法下设计不出满足要求的刀具时才会这 样做。 2，滚刀初步设计 依据原齿轮参数或转位后的齿轮参数，利用齿轮手册上的刀具设计
齿轮滚刀（直槽）使用及检验标准 一、齿轮滚刀使用标准 1、滚刀的轴向窜刀 滚刀使用过程中，除进行正确的安装、调整外，还应进行轴向窜动，以延长滚刀的使用寿命。 1.1滚刀的起始安装位置 如图1-1 滚刀切削区域向齿轮端面的投影图，滚刀实际切削区域长度=切出长度（l 0）+切入部分（l ）。 图1-1滚刀切削区域向齿轮端面的投影图 切出长度l 0= 0*cos tan 0*cos ha β αδ 式中0ha ——滚刀的齿顶高； β——被切齿轮的螺旋角； 0α——滚刀刀齿的齿形角； δ——滚刀的安装角。
切入长度l 式中1ra ——被切齿轮齿顶圆半径； 1h ——滚齿时的切入深度； δ——滚刀的安装角。 安装滚刀的初始位置时，应使展成中心位于距切入端端面为l 的位置上，检验计算展成中心与切出端端面距离不小于l 0。 1.2 轴向窜刀的方向 滚刀的轴向窜刀，通常应在与被加工齿轮旋转方向相反的方向上进行，如图1-2轴向窜刀的方向。 图1-2 轴向窜刀的方向 1.3 轴向窜刀的窜刀量 直槽滚刀的窜刀量S 可用下式确定： S=* d *cos d nm c Z π γ 式中n ——滚刀头数； m ——滚刀模数；
Zd——滚刀圆周齿数； γ——滚刀螺旋升角； d c——（确定窜刀量大小的系数，为4、5、6、7、8、9等整数值）。 推荐轴向窜刀的窜刀量S等于滚刀的轴向齿距Px。 1.4轴向窜刀的时机 滚刀轴向窜刀的时机推荐为后刀面磨损约为磨钝标准的25%~30%时，即进行窜刀（单工步未加工完除外）。 在不同的切削条件下，滚刀窜刀量和窜刀时间间隔的最佳数值还要根据实际磨损情况，试验分析后确定。 1.5轴向窜刀的方法 我车间滚齿机的轴向窜刀需靠手动完成，基本方法有两种，推荐方法为方法一。 方法一：按照确定窜刀量的各种倍数值，制作垫刀垫圈，通过变换滚刀心轴上垫圈的厚度，使滚刀沿其轴线移动，以改变滚刀对被加工齿轮轴线的位置。 方法二：切削一定数量的齿轮后，将分齿挂轮脱开，并转动滚刀，以达到轴向窜刀的目的。 2 注：初次磨钝至标准下限即进行刃磨，逐步摸索加工不同材质工件的磨损带宽度理想值。 二、齿轮滚刀检验项目及检验标准 1、容屑槽周节的最大累积误差 容屑槽周节的最大累积误差用于表示滚刀前刀面在圆周上分布的不均
齿轮滚刀全参数化计算机辅助设计 摘要：介绍了齿轮滚刀全参数化计算机辅助设计软件中有关滚刀各部分尺寸计算、自动生成零件图、切齿仿真、被切齿轮对啮合仿真的实现方法，并介绍了三维啮合仿真的动画制作过程。 关键词：齿轮滚刀计算机辅助设计切齿仿真啮合仿真 Whole Parameter Computer Aided Design for Gear Hobs Qu Baiqing et al Abstract：The practical methods about dimension calculation,auto-drafing for spare parts pattem,tooth cutting emulation and engaging emulation for a pair of gears being cutted in the software of the whole parameter CAD for gear hobs are introduced．The procedure of the animation of the three dimensional gear engaging emulation is also presented． Keywords：gear hob CAD tooth cutting emulation gear engaging emulation 一、引言 齿轮滚刀是加工直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具。用传统方法对齿轮滚刀进行设计时，由于参数太多，计算复杂，绘图繁琐，不仅设计效率低，而且容易发生错误。更重要的是，在齿轮加工完毕之前，一般没有把握确定滚刀设计是否合理，用其加工的齿轮齿廓曲线是否准确，也无法证实被切削的一对啮合齿轮在运行过程中是否会发生干涉现象等。 目前，AutoCAD软件在机械制造业中的使用已日益广泛。因此，在
齿轮滚刀的设计及通用性验算 一前言 我厂是中小模数齿轮生产的专业厂，用于加工齿轮的最常用的刀具-滚刀在我厂的应用非常普遍，批量化生产和单件小批量生产所需的滚刀大部分都属于专用滚刀，需要进行单独的设计与制造。 二齿轮滚刀的加工原理： 齿轮滚刀加工齿轮的原理，就是一对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀实质就是一个具有一定切削角度的蜗杆。滚刀切削刃所在的蜗杆，称为滚刀的基本蜗杆。目前我们常用的滚刀 是阿基米德滚刀，其轴向截面为直线齿形。 三齿轮滚刀的分类: 齿轮滚刀按结构分为整体和镶片两种；按模数可分为大、中、小三种；按用途可分为粗、精两种；按精度等级又可分为四种：AA级滚刀（用于加工7级齿轮），A级滚刀（用于加工8级齿轮），B级滚刀（用于加工9级齿轮），和C级滚刀（用于加工10级齿轮）。 四齿轮滚刀的结构参数：
1，小模数齿轮滚刀为了能使刀齿顶部形成切削后角，其槽形角一般取45,并适当增大槽底圆弧半径。由于小模数齿轮 滚刀螺纹升角很小，故容屑槽做成平行于其轴线的直槽。 2，滚刀的外径： 滚刀的外径是一个重要的结构尺寸，其大小直接影响到其它结构参数的合理性。一般情况，精度要求高的齿轮，滚刀的外径应选择大一些，精度底的齿轮，滚刀外径可选 择小一些，因为滚刀外径越大，则分圆螺纹升角越小，滚 刀的近似造型误差越小，可提高齿形的设计精度。 滚刀外径大可使孔径增大，从而增加滚刀心轴的刚性。 同时，滚刀外径的增大，还可以使容屑槽数目增加，减少 切齿时齿轮齿面的包络误差，减小滚刀单齿的切削负荷， 提高齿轮的耐用度和齿轮表面光洁度。同时，滚刀的外径 也要考虑零件和机床的结构特点。 我厂齿轮滚刀外径尺寸一般为Ф25，Ф32（加工模数小于1的齿轮）Ф50 Ф63(加工模数大于1的齿轮)。 3，滚刀外径偏差按d10(GB159-59)规定。 4. 滚刀的孔径及精度： 滚刀的孔径主要是由外径决定的,滚刀外径越大，其孔径可相对增大，从而增加滚刀心轴的刚度，加工中能采用
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍 图 1 目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。 在关键部件轴承的选择，国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。海瑞克选poland 的SKF系列轴承。所选都是世界知名品牌。我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的，所 有我定为关键部件。（图3） 刀圈多为H13 钢（USA牌号，国内和热做模具钢接近的合金钢材料），热处理后HRC55-60. 与刀榖做过盈配合（过盈量在0.15-0.25mm ），预热套装到刀榖配合位置。在加挡圈以防止 刀圈外脱。 轴多采用轴承钢之内的材料；刀榖，上下端盖采用合金结构钢材料锻打，调质后加工而 成。下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动，以O型圈做密封的方法设计的，而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。上端盖采用与轴的螺纹配合，通过4 个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。（扳手要自己做） 浮动密封的浮动环目前也有大约 2 种加工情况，一种车床加工再做表面处理的，在研磨；一种为时效处理后磨床加工的，在研磨的。相比后者较好。浮动密封的胶圈要恢复性好，弹 性好，耐油。（图4） 防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计，海瑞克没见到过，所以上图片中没有显 示。就是在刀榖与上下端盖的间隙处，在刀榖内加工环槽，在里面安装密封条与端盖发生小 摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。 除单刃滚刀外还有双刃， 3 刃等多种滚刀，即在刀榖上安装多个刀圈，分单个刀榖上安装 2 个刀圈；多个刀榖上安装多个刀圈（多为中心滚刀图5） 以海瑞克17”滚刀出厂标准，刀圈外径为17 英寸，扭矩约24-35n.m ，刀圈HRC55-60（未
做准确测量，凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据）图 3 图
17”盘型滚刀结构和技术参数介绍 图1 目前国内生产盾构刀具的厂家相当多。 在关键部件轴承的选择，国内多选择USA的“铁木肯”系列轴承。海瑞克选poland的SKF系列轴承。所选都是世界知名品牌。我认为所有设计都围绕该部件为基准来设计的，所有我定为关键部件。（图3） 刀圈多为H13钢（USA牌号，国内和热做模具钢接近的合金钢材料），热处理后HRC55-60.与刀榖做过盈配合（过盈量在0.15-0.25mm），预热套装到刀榖配合位置。在加挡圈以防止刀圈外脱。 轴多采用轴承钢之内的材料；刀榖，上下端盖采用合金结构钢材料锻打，调质后加工而成。下端盖与轴配合目前国内的产品多为间隙配合在加工楔口防止转动，以O型圈做密封的方法设计的，而海瑞克是下端盖与轴为小过盈的紧配合。上端盖采用与轴的螺纹配合，通过4个环形阵列的扳手孔旋紧到轴上。（扳手要自己做） 浮动密封的浮动环目前也有大约2种加工情况，一种车床加工再做表面处理的，在研磨；一种为时效处理后磨床加工的，在研磨的。相比后者较好。浮动密封的胶圈要恢复性好，弹性好，耐油。（图4） 防尘密封主要国内厂家的一些滚刀有这个设计，海瑞克没见到过，所以上图片中没有显示。就是在刀榖与上下端盖的间隙处，在刀榖内加工环槽，在里面安装密封条与端盖发生小摩擦以防止岩层粉末进入刀体内。 除单刃滚刀外还有双刃，3刃等多种滚刀，即在刀榖上安装多个刀圈，分单个刀榖上安装2个刀圈；多个刀榖上安装多个刀圈（多为中心滚刀图5） 以海瑞克17”滚刀出厂标准，刀圈外径为17英寸，扭矩约24-35n.m，刀圈HRC55-60（未
做准确测量，凭经验和粗测设备估计和参照国内出厂数据）图3 图
滚刀的安装调试 （1） 滚刀刀杆的安装 滚刀安装时，要检查刀杆与滚刀的配合，以用手能将滚刀推入刀杆为准。间隙太大会引起滚刀的径向圆跳动。 安装时，应将刀杆与锥度部分擦干净，装入机床主轴孔内并紧固。不准锤击滚刀，以免刀杆弯曲。 滚刀安装好后，要在滚刀的两端凸台处检查滚刀的径向和轴向圆跳动误差，滚刀芯轴和滚刀的安装要求如下表 可调整主轴轴向间隙。 安装刀垫及刀杆支架外轴瓦座时，为了减少安装滚刀的误差，垫圈数目越少越好，擦得越干净越好，垫圈端面不应有划痕，紧固螺母的端面及垫圈均应磨制而成。刀杆支架装入时配合间隙要适宜。过紧将导致轴瓦发热磨损，甚至研死；过松将在滚切过程中产生振动，影响工件质量。 （2） 滚刀刀架安装角的确定 滚刀安装的正确性直接影响加工齿轮的精度。安装时，应将滚刀孔和端面、间隔环的端面、主轴锥孔及滚刀芯轴的赃物、毛刺等清除干净。否则，滚刀芯轴装入主轴锥孔后，会发生偏斜，甚至会拉伤主轴锥孔和滚刀芯轴。 滚刀安装角即滚刀轴心线与水平位置的夹角，齿轮滚刀安装角按下式计算 θ=β+γ 式中：θ为滚刀安装角度，β为齿轮的螺旋角，γ为滚刀螺纹导程角。 γ与β旋向一致时取“-”号，即θ=β-γ；γ与β旋向相反时取“+号，即θ=β+γ；特殊情况 β＜γ，θ=γ-β。 滚切直齿圆柱齿轮时，刀架也要扳转一个角度θ=γ，即顺时针扳转刀具的导程角γ。 因左旋滚刀很少用，有就是逆时针方向扳转。（也就是滚刀基本都是右旋滚刀） （学习总结：由上面说的滚切直齿圆柱齿轮时θ=γ，而γ为滚刀螺纹导程角。如果滚刀的螺纹导程角是固定的话，在滚直齿圆柱齿轮时，安装滚刀架时候就是一个固定角度了）
重庆工商大学 毕业设计说明书课题名称：齿轮滚刀的设计 院（系）应用技术学院 专业年级2005级机电（高专）班 学生姓名：刘青山学号： 2004405217 指导教师：唐全波(职称：副教授) 刘胜军（职称：工程师）日期 2008年5月
目录 一．前言 (2) 二. 齿轮滚刀设计 (3) 1. 齿轮滚刀的特点及其发展趋势 (3) 2. 齿轮滚刀的计算及其验证 (3) 3.滚刀心轴设计计算及验证 (8) 4. 齿轮滚刀心轴轴套设计 (9) 5. 拉紧螺栓设计 (10) 6. 齿轮滚刀心轴右端螺纹相配螺母设计 (11) 7. 齿轮滚刀与心轴配合键的设计 (12) 8.结论 (12) 三. 滚刀加工工艺 1．滚刀的加工工艺 (14) 2．滚刀心轴的加工工艺 (16) 3．滚刀轴套的加工工艺 (17) 四．致谢 (18) 五.参考文献 (19) 六附录（图纸）
前言 毕业设计是在我学完整个大学课程，。三年的机电一体化专业知识的学习，使我主要学习了工程制图、机械设计、机械制造、工程力学等基础知识，还进行了一定的实训课程，包括金工实训，齿轮减速箱的零件图，装配图的绘制，以及齿轮设计、工件夹具设计和AotoCAD/CAM实训。 这是对我们之前所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学的学习任务中占有非常重要的地位。毕业设计在于，培养我们调查研究，熟悉有关技术的改革，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书进行设计计算、数据处理、编写技术文件及软件运用的独立工作能力。通过毕业设计，使我们能够建立正确的设计思想，充分理解理论设计与现场加工的差距，使理论上的理解转化为加工中的实际操作，初步解决专业工程技术问题的方式和手段。 就我个人而言，通过本次的毕业设计，能对我将来从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析解决问题的能力。
圆顶翅片滚刀的设计开发及其装配 田冬龙武宝林张牧沈铭乾 (天津工业大学机械工程学院天津300387） 摘要：本文通过对圆顶翅片散热带成形特点的分析研究，利用滚切成型原理开发出一种效率高、精度高、快速设计的翅片滚刀设计方法，并对滚刀的设计理论及成型原理进行阐述，最后以一种类型翅片的刀具为例进行滚刀的设计建模，并经ANSYS仿真从而验证本设计的正确性。 关键词：散热器；圆顶翅片；滚刀；设计理论；装配 The Design and Assembly of Dome-topped Fin Hob Tian Donglong Wu Baolin Shen Mingqian （College of Mechanical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300387）Abstract：By analyzing and researching the forming characteristics of the dome-topped fin’s radiating corrugated ribbon , also by combining with roll-type principle, the thesis develops a rapid design hob fin design method with high efficiency and high precision. After elaborating the hob’s design philosophy and molding principle, the authors design and establish a three-dimensional modal and take one of which as a model of the hob . In the end, the thesis verifies the validity and serviceability of the design by the ANSYS simulation. Key words: radiator; dome-topped fins; hob ;design; assembly 1 前言 翅片是汽车水箱、中冷器以及汽车空调等的重要组成部分，其质量的优劣直接影响到散热效果。滚刀是加工翅片的主要部件，对翅片的形状及精度起到决定性的作用，因而滚刀的设计开发显得尤为重要，基于以上原因本文提出翅片滚刀的设计理论。 2 翅片滚刀的设计 （1）翅片滚刀的工作原理 根据圆顶翅片形状，滚刀可以分为两类：圆顶直齿滚刀:用于滚压平直形、锯齿形圆顶翅片；圆顶斜齿滚刀:用于滚轧百叶窗、波纹带圆顶翅片。 根据齿轮啮合的基本定律[1]可知，渐开线齿廓不但能保证传动的平稳性，易于加工制造，同时其所独具的中心距可分性也给滚刀的安装调试，控制散热带高度带来很大的便利，因而选择渐开线作为滚刀的齿廓形状。滚刀组为一对精密啮合的刀片组，铝带从中间通过，初步形成所需的翅片形状，如图（1、2）所示： 图1 加工简图图2 三维模拟加工（2）滚刀的齿形参数设计 翅片几何参数可以归结为如下的两个表征参数[2]：即翅片的斜边长BD和顶弧长 AB，见图3 。由于翅片的形状是关于C点 对称的，所以令翅片与滚刀成形过程中翅片上C点与滚刀F点接触，并令滚刀F点为分度圆上的点，则在滚切过程中 FK=AC。此时滚刀的设计计算简化为 FK段的设计计算，即计算G点的压力角G α，F点的压力 角 F α，顶弧对应的圆心角 k α，分度圆半径F r，顶弧半径 1 r,滚刀齿数Z，并满足 GK AB =, BC S GFξ =+? 滑 的要求，ξ取0.23-0.27，齿数大的取小点，齿数小的取大点。(见图4)。 图3 翅片展开长度 图4 滚刀齿形结构图
刀具标准精选（最新） G145《GB/T145-2001 中心孔》 G967《GB/T 967-2008 螺母丝锥》 G968《GB/T 968-2007 丝锥螺纹公差》 G969《GB/T 969-2007 丝锥 技术条件》 G970.1《GB/T 970.1-2008 圆板牙 第1部分:圆板牙和圆板牙架的型式和尺寸》G970.2《GB/T 970.2-2008 圆板牙 第2部分:技术条件》 G971《GB/T 971-2008 滚丝轮》 G972《GB/T 972-2008 搓丝板》 G1109《GB/T 1109-2004 短莫氏锥柄立铣刀》 G1112《GB/T 1112-2012 键槽铣刀》 G1114《GB/T1114.1～2-1998 套式立铣刀》 G1115《GB/T1115-2002 圆柱形铣刀》 G1119《GB/T1119.1～2-2002 尖齿槽铣刀》 G1124《GB/T1124.1～3-1996 凸凹半圆铣刀》 G1124.1《GB/T 1124.1-2007 凸凹半圆铣刀 第1部分:型式和尺寸》 G1124.2《GB/T 1124.2-2007 凸凹半圆铣刀 第2部分: 技术条件》 G1127《GB/T 1127-2007 半圆键槽铣刀》 G1131.1《GB/T 1131.1-2004 手用铰刀 第1部分:型式和尺寸》 G1131.2《GB/T 1131.2-2004 手用铰刀 第2部分:技术条件》 G1132《GB/T 1132-2004 直柄和莫氏锥柄机用铰刀》 G1134《GB/T 1134-2008 带刃倾角机用铰刀》 G1135《GB/T 1135-2004 套式机用铰刀和芯轴》 G1139《GB/T 1139-2004 莫氏圆锥和米制圆锥铰刀》 G1142《GB/T 1142-2004 套式扩孔钻》 G1143《GB/T 1143-2004 60°、90°、120° 莫氏锥柄锥面锪钻》 G1438.1《GB/T 1438.1-2008 锥柄麻花钻 第1部分：莫氏锥柄麻花钻的型式和尺寸》 G1438.2《GB/T 1438.2-2008 锥柄麻花钻 第2部分：莫氏锥柄长麻花钻的型式和尺寸》 G1438.3《GB/T 1438.3-2008 锥柄麻花钻 第3部分：莫氏锥柄加长麻花钻的型式和尺寸》 G1438.4《GB/T 1438.4-2008 锥柄麻花钻 第4部分：莫氏锥柄超长麻花钻的型式和尺寸》 G1442《GB/T 1442-2004 直柄工具用传动扁尾及套筒尺寸》 G1443《GB/T1443-1996 机床和工具柄用自夹圆锥》 G2075《GB/T 2075-2007 切削加工用硬切削材料的分类和用途 大组和用途小组的分类代号》 G2076《GB/T 2076-2007 切削刀具用可转位刀片型号表示规则》 G2078《GB/T 2078-2007 带圆角圆孔固定的硬质合金可转位刀片尺寸》 G2080《GB/T 2080-2007 带圆角沉孔固定的硬质合金可转位刀片尺寸》 G3464.1《GB/T 3464.1-2007 机用和手用丝锥:通用柄机用和手用丝锥》 G3464.2《GB/T 3464.2-2003 细长柄机用丝锥》 G3464.3《GB/T 3464.3-2007 机用和手用丝锥:短柄机用和手用丝锥》
滚刀设计中常用英语 一、 齿轮部分 1. 齿轮 Gear 33 鼓形齿 Crowned teeth 2 配对齿轮 Mating gear 34 鼓形修整 Crowning 3 外齿轮 External gear 35 修缘 Tip relief 4 内齿轮 Internal gear 36 修根 Root relief 5 中心距 Centre distance 37 挖根 Undercut 6 基本齿廓 Basic tooth profile 38 啮合线 Path of contact 7 基本齿条 Basic rock 39 标准齿轮 Standard gear 8 产形齿条 Counterpart rock 40 变位齿轮 X-gear 9 基准线 Datum line 41 非变位齿轮 X-zero gear 10 齿(轮齿) Tooth (gear teeth) 42 变位系数 Modification coefficients 11 齿槽 Tooth space 43 变位量(外齿) Addendnm modification 12 右旋 RH (right hand) 44 径向变位系数 Addendnm modification coefficient 13 左旋 LH (left hand) 45 直齿轮 Spur gear 14 齿面 Tooth flank 46 斜齿轮 Helical gear 15 齿廓(齿形) Tooth profile 47 人字齿轮 Double-helical gear 16 法向齿形 Normal profile 48 渐开线齿轮 Involute gear 17 轴向齿形 Axial profile 49 摆线齿轮 Cycloidal gear 18 端面齿形 Transverse profile 50 圆弧齿轮 Circular-arc gear 19 模数 m module 51 节线 Pitch line 20 法向模数 Normal module 52 分度圆 Reference circle 21 端面模数 Transverse module 53 节圆 Pitch circle 22 轴向模数 Axial module 54 基圆 Base circle 23 径节 DP Diametral pitch 55 齿顶圆 Tip circle 24 齿数 Number of teeth 56 齿根圆 Root circle 25 头数 Number of threads Number of starts 57 齿根圆角半径 Fillet radius 26 螺旋线 Helix 58 齿距 Pitch 27 螺旋角 Helix angle 59 端面齿距 Transverse pitch 28 导程 Lead 60 法向齿距 Normal pitch 29 导程角(螺纹升角) Lead angle 61 轴向齿距 Axial pitch 30 压力角 Pressure angle 62 法向基节 Normal base pitch 31 齿廓修形 Profile modification Profile correction 63 端面基节 Transverse base pitch 32 齿向修形 Axial modification Longitudinal correction 64 双圆弧齿轮 Double- circular-arc gear U n R e g i s t e r e d
齿轮滚刀的设计及通用性验算一前言 我厂是中小模数齿轮生产的专业厂，用于加工齿轮的最常用的刀具-滚刀在我厂的应用非常普遍，批量化生产和单件小批量生产所需的滚刀大部分都属于专用滚刀，需要进行单独的设计与制造。 二齿轮滚刀的加工原理： 齿轮滚刀加工齿轮的原理，就是一对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀实质就是一个具有一定切削角度的蜗杆。滚刀切削刃所在的蜗杆，称为滚刀的基本蜗杆。目前我们常用的滚刀是阿基米德滚刀，其轴向截面为直线齿形。 三齿轮滚刀的分类: 齿轮滚刀按结构分为整体和镶片两种；按模数可分为大、中、小三种；按用途可分为粗、精两种；按精度等级又可分
为四种：AA级滚刀（用于加工7级齿轮），A级滚刀（用于加工8级齿轮），B级滚刀（用于加工9级齿轮），和C级滚刀（用于加工10级齿轮）。 四齿轮滚刀的结构参数： 1，小模数齿轮滚刀为了能使刀齿顶部形成切削后角，其槽形角一般取45,并适当增大槽底圆弧半径。由于小模数齿轮滚刀螺纹升角很小，故容屑槽做成平行于其轴线的直槽。 2，滚刀的外径： 滚刀的外径是一个重要的结构尺寸，其大小直接影响到其它结构参数的合理性。一般情况，精度要求高的齿轮，滚刀的外径应选择大一些，精度底的齿轮，滚刀外径可选择小一些，因为滚刀外径越大，则分圆螺纹升角越小，滚刀的近似造型误差越小，可提高齿形的设计精度。 滚刀外径大可使孔径增大，从而增加滚刀心轴的刚性。同时，滚刀外径的增大，还可以使容屑槽数目增加，减少切
齿时齿轮齿面的包络误差，减小滚刀单齿的切削负荷，提高齿轮的耐用度和齿轮表面光洁度。同时，滚刀的外径也要考虑零件和机床的结构特点。 我厂齿轮滚刀外径尺寸一般为Ф25，Ф32（加工模数小于1的齿轮）Ф50 Ф63(加工模数大于1的齿轮)。 3，滚刀外径偏差按d10(GB159-59)规定。 4. 滚刀的孔径及精度： 滚刀的孔径主要是由外径决定的,滚刀外径越大，其孔径可相对增大，从而增加滚刀心轴的刚度，加工中能采用较大的切削规范，提高加工效率。 滚刀的孔是制造，检测和安装使用的基准，因而滚刀孔的精度是滚刀必须具备的精度，否则，滚刀的精度无从谈起。 孔径的精度根据GB6084-85的规定，选取H5。 5. 滚刀的长度： 滚刀的长度由螺纹部分的长度和轴台的长度所组成。滚
JB／T61320 破岩滚刀 1 范围 本标准规定了破岩滚刀的结构形式、基本参数、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存。 本标准适用于竖井钻机、工程钻机及隧道掘进机用滚刀。该滚刀用于钻凿矿山、军工、桥梁、水电站、港口、地质、城建及隧道等工程中竖井、基桩孔及隧道。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T1801-1999 极限与配合公差带和配合的选择 GB/T3077-1999 合金结构钢 JB/T6401-92 大型轧辊锻件用钢 JB/T6393-92 大型锻件用合金工具钢 JB/ 6402-92 大型低合金钢铸件 3 型式和基本参数 3.1 型式 滚刀由刀壳、刀轴、轴承、大小端盖、密封件、合金齿(片)等组成，配用刀座及连接件。 3.1.1 滚刀类别、系列、刀位及其匹配组成的系列型谱应符合表1的规定。 3.1.2 滚刀的内部结构型式及其组合应符合表2的规定。 3.1.3 滚刀的基本参数应符合表3的规定。 3.1.4 型号示例 QZ D □□ 刀位(W为边刀,Z为中心刀) 系列 内部结构型式(多列轴承组合型.) 类别(锥球齿)
4技术要求
4.1 基本要求 4.1.1 产品应符合本标准的规定，并按照规定程序批准的图样及技术文件制造。 4.1.2 制造产品所用的标准和非标准件、材料和配套件的标准要素均要符合现行有关国家标准、行业标准的规定。 4.l.3 凡本标准未予规定的铸、锻、加工、检验、装配等技术要求均应符合有关国家、行业标准的规定。 4.2 材料 4.2.l 滚刀主要零件应采用机械性能不低于表4所规定的材料制造。 4.2.2 制造滚刀主要零件的钢材应有保证化学成分和机械性能的出厂证明书。 4.2.3 金属密封环采用压铸工艺成形，材料硬度不小于68—70HRC,工作面粗糙度参数Ra值为o.1μm。4.2.4 橡胶密封件应采用不低于表5所列性能指标的橡胶材料制造。 4.3铸件和锻件 4.3.1 楔齿形滚刀体可采用铸造成形，球齿形及盘形滚刀体以及各类滚刀的主轴均采用锻件。 4.3.2 锻件不应有夹层、折叠、裂纹、结疤、夹渣、过烧等缺陷；铸件不应省砂眼、缩孔、夹渣、裂纹等缺陷。 4.4 热处理 4.4.1 滚刀体、主轴及轴承外圈如需渗碳，渗碳层表层的含碳量应在0.75—1.05％范园内。渗碳层中过共析层和共析层深度应为渗碳层总深度的50—75％。 4.4.2 渗碳的滚刀体、主轴及轴承外圈在热处理后渗碳层表面硬度为58—62HRC，心部硬度为30-35HRC。 4.5 刀体 4.5.1 刀齿齿面耐磨合金采用等离子堆焊时，其堆焊层厚度2-4mm，堆焊层不允许有周向封闭裂纹及网状裂纹、夹渣或直径1mm以上的气孔等缺陷。 4.5.2 刀齿为焊接硬质合金时，焊后合金不应有裂纹，焊缝表面应平整。 4.6 机械加工 4.6..l 轴承滚道的加工精度不应低于GBl801—1999规定的IT8级，表面耝糙度Ra值不应大于1.6μm 。 4.6.2 球齿型滚刀体齿孔表面粗糙度参数Ra值为1.6μm。 4.7 装配 4.7.1 所有零件须经检验合格后方可进入装配，外购件必须有合格证书。 4.7.2 装配后的滚刀应转动灵活，不应有蹩卡现象，其转动力矩在10—50N m范围内。 4.7.3 滚刀装配后应无明显渗油现象。 4.7.4 硬质合金球齿的固定应牢固，硬质合金球齿突出滚刀体表面的高度偏差不应超过±0.5 mm。 4.7.5 装配合格后，不同规格的滚刀应按表6的规定涂以不同颜色标记。
(1) 滚刀的正确选用。选用标准齿轮滚刀时，其模数、齿形角应与被加工齿轮的模数、压力角相同。按齿轮要求的精度等级选用相应滚刀的精度等级。凡使用精度较低的滚刀能满足加工要求时，应尽量不用高精度的滚刀，以免造成浪费。 (2) 滚刀的正确安装。滚刀安装得正确与否，将决定被切削齿轮加工精度的高低，因此安装滚刀是一项十分重要的工作。 滚齿时，为了切出准确的齿形，滚刀与工件的相对位置关系应符合交错轴斜齿轮啮合的相互位置关系，即滚刀的螺旋线的方向应与被加工齿轮的齿向相同。这一点无论对直齿圆柱齿轮还是对斜齿圆柱齿轮都是一样的。因此，在滚刀安装时，应将滚刀轴线与被切齿轮端面安装成一定角度，称为安装角γ。 图10-14所示为加工直齿圆柱齿轮时的滚刀安装角调整示意图。 这时安装角等于滚刀的螺旋升角。滚刀的旋向不同，转角的方向也不同。 图10-14 加工直齿圆柱齿轮时滚刀的安装角 a) 右旋滚刀b) 左旋滚刀 图10-15所示为加工斜齿圆柱齿轮时的滚刀安装角调整示意图。 这时安装角由滚刀螺旋升角和工件螺旋角决定。当两者旋向相同时，安装角为工件螺旋角与滚刀螺旋升角之差；反之为二者之和。 图10-15 加工斜齿圆柱齿轮时滚刀的安装角 a) 右旋滚刀b) 左旋滚刀 (3) 滚刀的适时窜位。滚刀在切齿过程中，由于各刀齿的负荷不均匀，使各齿的磨损也不均匀。为了使每个刀齿磨损均匀，延长滚刀寿命，应使滚刀在切削一定数量的齿轮后，沿轴线移动一定距离。通常可采用手工窜刀，例如，用调整滚刀刀杆上垫圈的厚度来实现滚刀轴向窜位。 (4) 滚刀的及时重磨。滚齿时，当发现齿轮齿面粗糙度值大于Ra3.2μm，或有光斑、声音不正常，或在精加工齿轮时滚刀刀齿后刀面磨损量超过0.2~0.5mm，粗切齿超过0.8~1.0mm 时，就应重磨滚刀。特别强调：重磨滚刀时，应使切削刃仍处于基本蜗杆螺旋面上。如果滚刀重磨不正确，会使滚刀丧失原有的精度。 链轮滚刀