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1、課程設計-齒輪滾刀設計 課程設計設計任務書 齒輪滾刀的設計 設 計 者 指導老師 設計時間2021年12月17日 至2021年12月22日 目 錄 設計任務3 設計原理4 參數(shù)計算6 結構設計9 工藝設計 10 設計總結 11 參考文獻 11 設計任務 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于小齒輪被切齒輪相當于一個大齒輪如圖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

2、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 已 知 條 件 名稱 被切齒輪參數(shù) 符號 數(shù)值 法向模數(shù) 635 分圓法向壓力角 20° 齒數(shù) 25 齒頂高系數(shù) 1 徑向間隙系數(shù) 025 分圓法向弧齒厚 997 變位系數(shù) 0 分圓螺旋角 16°18′35〃 螺旋方向 右旋 精度等級 8FJ GB10095-88 要求 1設計A級Ⅱ型單頭右旋齒輪滾刀 110前角 0°頂刃后角 10°～12°側刃后角不小于3°有第二鏟背量K2滾刀螺旋角≤5° 2編制該刀具加工工藝 設計原理

3、 切割原理 　　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于小齒輪被切齒輪相當于一個大齒輪如圖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 根本蝸桿 　　齒輪滾刀的兩側刀刃是前面與側鏟外表的交線它應當分布在蝸桿螺旋外表上這個蝸桿稱為滾刀的根本蝸桿根本蝸桿有以下三種 　　1．漸開線蝸桿　漸開線蝸桿的螺紋齒側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

4、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根本螺桿制造的滾刀沒有齒形設計誤差切削的齒輪精度高然而制造滾刀困難 　　2．阿基米德蝸桿　阿基米德蝸桿的螺旋齒側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根本蝸桿制成的滾刀制造與檢驗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為此生產(chǎn)中大多數(shù)精加工滾刀的根本蝸桿均用阿基米德蝸桿代替漸開線蝸桿 　　3．法向直廓蝸桿　法向直廓蝸桿法剖面內的齒形是直線端剖面為延長漸開線用這種根本蝸桿代替漸開線根本蝸桿作滾刀其齒形設計誤差大故一般作為大模

5、數(shù)多頭和粗加工滾刀用 508 分圓法向壓力角 齒高系數(shù) 1 徑向間隙系數(shù) 分圓法向弧齒厚 798 分圓螺旋角 螺旋方向 左旋 精度等級 7FJ GB0095-88 序號 計算工程 符號 計算公式或選取方法 計算精 度 計算舉例 1 滾刀精度等級 按齒輪精度等級選定滾刀精度等級 AA級 2 根本尺寸 外徑 孔徑 全長 容屑槽數(shù) 根據(jù)滾刀精度等級為A

6、A級按表22-1選取I型根本尺寸 100 40 100 14 3 法向齒形尺寸 齒頂高 齒根高 齒全高 法向齒距 法向齒厚 001 001 0001 001 4 切削局部 前角 鏟背量 第一鏟背量 側刃后角 第二鏟背量 容屑槽深度 槽底半徑 5 槽形角 K H R 0度前角 前刃面偏位置 取 應不小于3度 采用型鏟背形式可按表22-3選取第二鏟背量取0708 1315K 051 01 圓整到05 圓整到05 圓整到05 圓整到025 5 75 取R 150 取 5 作圖校驗 見注 略 6 分圓直

7、徑 滾刀外徑偏差 001 8864 7 分度圓螺旋升角 精加工滾刀 8 容屑槽螺旋角 直槽 9 容屑槽導程 直槽滾刀 螺旋槽滾刀 1 10 軸向齒形尺寸 軸向齒距 軸向齒厚 齒頂圓弧半徑 齒根圓弧半徑 0001 001 01 01 11 軸向齒形角 直槽滾刀 直槽0°前角滾刀 12 滾刀螺旋方向 加工直齒輪與小于10°的斜齒輪時一般制成右旋螺紋加工大于10°的斜齒齒輪時滾刀螺紋方向與被切齒輪方向相同 左旋螺紋 13 軸臺尺寸 直徑 長度 側棱 查表22-1 查表22-1 按總附錄表V

8、 14 鍵槽尺寸 鍵寬 鍵高 圓弧 按附錄表Ⅲ 按附錄表Ⅲ 按附錄表Ⅲ 15 內孔空刀尺寸 空刀直徑 磨光局部長度 按附錄表Ⅴ 按附錄表Ⅴ 結構設計 結構圖如下 具體參數(shù)見圖紙 工藝設計 本設計非標齒輪滾刀采用高速鋼硬度為HRC67－68紅硬比擬好韌性也不錯由于此材料含WMo故提高了回火穩(wěn)定性但是須經(jīng)過一次淬火三次回火才能達要求所以在工藝設計熱處理中要考慮這個問題 原材料須經(jīng)過鍛造使晶粒細化同時要愋慢冷卻防止形成馬氏體為了便于加工還必須退火以降低硬度 一般采用等溫退火 退火之后會形成索氏體和細粒狀碳化物當車削加工完成之后需淬火回火以提高硬度符

9、合刀具的硬度要求其中要注意加熱時要在鹽爐中還須預熱兩至三次采用油淬火進行屢次回火使其彌散硬化 南 華 大 學 機 械 工 程 學 院 零 件 加 工 工 藝 卡 圖 號 零 件 名 稱 材 料 非標齒輪滾齒刀 高速鋼 工序號 工 序 名 稱 及 內 容 設備型號 工裝夾具刃具量具 工時定額 備 注 一 鍛造鍛造毛胚至105105 二 正火 三 車初車外圓清兩端面見光 一頭打出中心孔 C6140A 100 四 鉆內孔至38 Z35 五 車車內孔至Ra04兩端面各留015外圓留10內孔空刀槽至尺寸 C6140A

10、 100 六 插插鍵槽注意內孔留磨量去毛刺 B5032 七 磨內孔至 M2120 八 車車螺旋槽螺旋槽深度至尺寸分圓齒厚留05 1598512 選取掛輪abcd分別為30375054 C6140A 帶鍵錐度芯軸車鏟成形刀 230 轉工序100 九 銑銑容屑槽 X62W 帶鍵螺紋芯軸25°成形銑刀 100 十 鏟鏟齒外圓留04齒厚留03 15985127 選取掛輪abcd分別為33365260 C8955 帶鍵螺紋芯軸25°成形銑刀 200 轉工序200 十一 鉗去不全齒去毛刺 十二 熱處理6366HRC 十三 磨內孔留0010015 M212

11、0 十四 研內孔至尺寸 內孔研磨機 130 十五 磨兩凸臺外圓兩端面至尺寸 M131W 錐度芯軸 20′ 十六 磨前刀刃 M6420D 40′ 十七 鏟磨齒形至尺寸 C8955 400 轉工序200 十八 送檢 十九 液體噴砂 二十 激光刻標記 二十一 浸蠟真空包裝 工藝說明 工序八九用帶鍵錐度芯軸是因為車螺紋槽和銑容屑槽時切削力過大用錐度芯軸容易打滑 工序十車鏟滾刀螺旋槽時車鏟單邊而不是雙邊同時進行是因為車鏟螺紋槽時切削力太大切削系統(tǒng)中刀具強度和機床剛度難以承受 工序八和工序十在配掛輪時π值應取計算機默認值而不是314

12、因為i值至少取到小數(shù)點后五位314不一定到達精度 滾刀計算軸向齒距是為了便于檢測 設計總結 高速鋼是一種含多量碳 C 鎢 W 鉬 Mo 鉻 Cr 釩 V 等元素的高合金鋼熱處理后具有高熱硬性當切削溫度高達600℃以上時硬度仍無明顯下降用其制造的刀具切削速度可達每分鐘60米以上而得其名高速鋼按化學成分可分為普通高速鋼及高性能高速鋼按制造工藝可分為熔煉高速鋼及粉末冶金高速鋼 高性能高速鋼具有更好的硬度和熱硬性這是通過改變高速鋼的化學成分提高性能而開展起來的新品種它具有更高的硬度熱硬性切削溫度達攝氏650度時硬度仍可保持在60HRC以上耐用性為普通高速鋼的15-3倍適用于制造加工高溫合金不銹

13、鋼鈦合金高強度鋼等難加工材料的刀具 主要品種有4種分別為高碳系高速鋼高釩系高速鋼含鈷系高速鋼和鋁高速鋼 國內在復合刀片生產(chǎn)方面主要采用熱軋焊的方法以生產(chǎn)工業(yè)機械刀片的重點企業(yè)柳州市機械刀片廠為例該廠生產(chǎn)的永豐利牌工業(yè)刀片在國內久負盛名銷量始終保持國內前三位產(chǎn)品在國內具有典型性目前使用的制造技術是刀體材料為碳素結構鋼Q235刀刃材料為普通合金工具鋼制造過程是先將合金工具鋼同刀體焊接定住然后將已定位的刀片加熱到高溫再進行熱軋將刀片壓合在刀體內從制造過程來說刀體和刀刃局部在加熱時發(fā)生氧化這些氧化物在壓合面上可能形成夾雜降低產(chǎn)品的成品率其次是復合后的加工余量很大消耗大量工時 從刀片的使用觀

14、點出發(fā)刀片的連續(xù)工作時間太短一般在工作68小時后必須下機磨刀口對要求高的切削加工其連續(xù)工作時間不得超過4小時工作過程中如遭遇硬度較高的材質刀口的鋒利性也比高速鋼復合刀片差對用戶來說生產(chǎn)效率顯然偏低 國內生產(chǎn)的普通工具鋼復合刀片與國外的高速鋼復合刀片相比技術性能存在相當大的差距為提高刀片的性能國內刀片制造行業(yè)也進行大量研究但只有少數(shù)廠家可以少量生產(chǎn)小尺寸的高速鋼刀片如上海 IKS公司和大連星海刀片廠采用的方法是在可控氣氛爐中加熱的釬焊復合方式生產(chǎn)效率低而且目前只能少量生產(chǎn)1米以下刀片1米以上刀片國內還沒有突破釬焊技術只能依靠進口復合好的半成品再加工 柳州市機械刀片廠1998年研制成功了高速鋼

15、圓刀產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝通過成功開發(fā)高速鋼圓刀產(chǎn)品對高速鋼材的性能和特點有一定的了解2001年我廠對高速鋼鑲鋼焊接課題立項對高速鋼復合刀片的連接研究有一定的進展了解了制造工業(yè)的難點制定了克服難點的技術措施為攻克高速鋼復合刀片的技術難關明確了方向隨后也曾經(jīng)投入大量經(jīng)費對高速鋼復合刀片進行過初步的研制以縮小與國外產(chǎn)品的差距提高產(chǎn)品在國外市場上的競爭力但由于高速鋼復合刀片的制造工藝較復雜刀片合格率不到10％無法投入批量生產(chǎn)實際上高速鋼大型刀片在我國刀片生產(chǎn)領域尚屬空白研究大型高速鋼復合刀片制造技術對提高我國切紙和木材加工行業(yè)的技術開展具有重要意義 從刀片制造技術的初步探索結果看制約刀片生產(chǎn)的主要技術是復

16、合焊接技術柳州市機械刀片廠將與北京航空航天大學合作研究大型復合刀片的全套制造工藝和設備北京航空航天大學在焊接工藝設備方向有很深的造詣具有扎實的理論根底豐富的實際經(jīng)驗和良好的測試設備高性能高速鋼是在通用型高速鋼中增大含碳量含釩量還增加了鉆鋁等合金元素捉高了高速鋼的耐磨性和耐熱性這些高性能高速鋼溫度在650時其硬度為HRC60而普通高速鋼W18Cr4V只有49～492高出了10HRC耐用度為普通高速鋼的1～3倍用它制作各種切削刀具切削加工難切削材料如不銹鋼高溫合金鈦合金高強度鋼等高速鋼按性能分為普通型和高性能高速鋼按化學成分分為鎢系鎢鉬系鉬系高速鋼按工藝分為熔煉和高速鋼