齒輪滾刀的設計與加工工藝,齒輪,設計,加工,工藝 2015年 06 月 1 日 誠信聲明 本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成 的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。 本人簽名：  齒輪滾刀的設計與加工工藝 學號： 112011102 裴迪 起 止 日 期 查閱文獻，了解研究目的意義，完成開題報告 廣泛閱讀相關文獻，制定滾刀設計方案 對齒輪滾刀參數(shù)的確定和尺寸及工藝等設計 齒輪滾刀的圖紙繪制及工藝卡片 撰寫畢業(yè)論文，準備答辯 指導教師（含職稱）： 2014.12.01至2014.12.31 2015.01.01至2015.03.10 2015.03.11至2015.04.30 2015.05.01至2015.05.15 2015.05.16至2015.06.10 王建中（高工） 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 畢業(yè)設計任務書 設計題目： 系部： 機械工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生： 1．課題意義及目標 學生應通過本次畢業(yè)設計，綜合運用所學過的基礎理論知識，深入了解 齒輪滾刀的設計及工藝設計掌握設計思路及思想，為以后的工作需要打好基礎。 2．主要任務 （1）根據(jù)參考文獻資料，了解齒輪滾刀的研究目的意義，完成開題報告。 （2）廣泛閱讀相關文獻，制定滾刀設計方案（包括滾刀的參數(shù)確定、尺寸計算、 強度校核、加工工藝設計等。） （3）對齒輪滾刀進行設計計算及加工工藝設計。 （4）繪制圖紙及工藝卡片以及設計說明書。 （5）撰寫畢業(yè)論文。 3．主要參考資料 【1】四川省機械工業(yè)局編，復雜刀具設計手冊，機械工業(yè)出版社，，1979 【2】楊黎民等編，刀具設計手冊，兵器工業(yè)出版社，1999 【3】孟少農(nóng)主編，機械加工工藝手冊，機械工業(yè)出版社，1992 4．進度安排 設計各階段名稱 1 2 3 4 5  hob，design，technology 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 齒輪滾刀的設計與加工工藝 摘 要:齒輪滾刀是常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時，齒 輪滾刀相當于一個有很大螺旋角的螺旋齒輪，其齒數(shù)就是滾刀的頭數(shù)，工件相 當于另一個螺旋齒輪，互相按照一對螺旋齒輪做空間嚙合，以固定的速比旋轉， 由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡成齒輪的齒形。 在數(shù)控機床誕生之前，我國工具廠制造齒輪滾刀的主要設備是C8955和 CW8925型鏟磨床。這些設備精度較差，精度保持性較短，生產(chǎn)出的滾刀精度等 級不夠高。近幾年由于專用數(shù)控滾刀刃磨機床的普及和先進的工藝設備，從而 保證了滾刀品種結構的多樣化和產(chǎn)品質量水平的不斷提高。 關鍵詞：齒輪滾刀，設計，工藝 Thedesignandprocessingtechnologyofthegearhob Abstract:Gearhobiscommonlyusedtoprocesstheoutermeshingstraightteethand helicalcylindricalgearcuttingtools.Whenmachining,gearhobisequivalenttoalarge spiralAngleofhelicalgear,thegearhobisNumbers,workpieceisequivalenttoanother helicalgear,todoapairofhelicalgearspacemeshingwitheachother,atafixedrotation, bycuttingofeachadjacentpositionofcuttertoothenvelopeintogeartoothprofile. BeforethebornofCNCmachinetools，themainequipmentfortoolfactory manufacturinggearhobisC8955andCW8925relievinggrindingmachinerinour country.Thesedevicesarelessaccuracy，precisionandkeepshort，hobaccuracy gradeisnothighenough.Inrecentyears，duetothespecialCNChobsharpening machineandpopularizationofadvancedtechnologyandequipment,thusensurethat thevarietiesofthestructureofthehobandconstantlyimprovethelevelofproduct quality. Keywords：gear 目 錄 I  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1 緒論....................................................................................................................1 1.1齒輪滾刀的概述.............................................................................................1 1.2齒輪滾刀研究的目的及意義.........................................................................2 1.3齒輪滾刀的發(fā)展概況和趨勢.........................................................................2 2齒輪滾刀的設計計算.........................................................................................3 2.1齒輪滾刀的齒形設計.....................................................................................3 2.2 齒輪滾刀的結構參數(shù)..................................................................................5 2.2.1 滾刀的結構尺寸......................................................................................5 2.2.2 滾刀的切削角度......................................................................................7 2.3 齒輪滾刀的設計步驟及計算過程................................................................8 3 齒輪滾刀的加工工藝......................................................................................12 3.1 齒輪滾刀的工藝性分析..............................................................................12 3.2 選擇加工方法，制定工藝路線..................................................................12 3.2.1 滾刀表面加工的選擇..............................................................................12 3.2.2 齒輪滾刀的工藝路線..............................................................................13 3.3 確定工序尺寸及技術要求..........................................................................14 3.4 編制加工工藝卡片......................................................................................25 總 結....................................................................................................................26 參考文獻..............................................................................................................27 致 謝....................................................................................................................28 II 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1 緒論 齒輪滾刀是齒輪加工中應用最廣泛的刀具。我國齒輪滾刀的生產(chǎn)除一些專業(yè)工具 廠外,汽車、重型、軍工、拖拉機等行業(yè)的許多企業(yè)都生產(chǎn)自用的這類刀具。它對汽車、 機床、動力、重型、輕工等行業(yè)的齒輪加工效率、精度、經(jīng)濟性有著直接影響。齒輪 滾刀計算機輔助設計作為我國“七五”國家重點攻關課程之一，國內現(xiàn)已開發(fā)出齒輪 滾刀CAD應用軟件，具有較強的人機對話功能，可完成多種結構和型式的滾刀結構 沒計。但是由于起步晚，基礎差，加上資金，專業(yè)人員的限制，在工具廠的應用尚未 普及。目前各工具廠仍以傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計為主要方法，效率低，適應性差。齒輪滾刀 就總體水平而言，與國外比存在一定的差距。 1.1齒輪滾刀的概述 齒輪滾刀相當于一個齒數(shù)很少，螺旋角很大的斜齒輪其外貌呈蝸桿狀。一般情況下， 滾齒的生產(chǎn)率要比插齒高。 齒輪滾刀按模數(shù)大小，可分為小模數(shù)滾刀、中模數(shù)滾刀和大模數(shù)滾刀。按其結構 不同，可分為整體滾刀，焊接式滾刀，裝配式滾刀，和端面鍵槽試滾刀等。按照加工 性質分為:精切滾刀，粗切滾刀，剃前滾刀，刮前滾刀，擠前滾刀，磨前滾刀，留磨滾 刀，倒角修圓滾刀，漸開線滾刀，凹凸圓弧滾刀，同步帶輪滾刀，花鍵滾刀，擺線滾 刀，和雙圓弧滾刀等 齒輪滾刀加工齒輪時的原理，就好比一對螺旋齒輪的嚙合過程。滾刀是具有一定 切削角度的漸開線斜齒圓柱齒輪，滾刀的頭數(shù)就相當于螺旋齒輪的齒數(shù)。像這種齒數(shù) 極少的、螺旋角很大的、牙齒能繞軸線很多圈的變位斜齒圓柱齒輪，實質就是一個蝸 桿。滾刀切削刃在此蝸桿的螺紋表面上，這種切削刃所在的蝸桿，稱為滾刀的基本蝸 桿。 工業(yè)上一般采用易于制造和檢驗，而端截面的齒形又非常近似于漸開線的蝸桿， 作為滾刀的基本蝸桿。現(xiàn)在普遍采用的有兩種，即阿基米德螺桿和法向直廓蝸桿。阿 基米德蝸桿的軸向截面為直線齒形，端截面的齒形為阿基米德螺旋線。用這種近似蝸 桿作為基本蝸桿的滾刀稱為阿基米德滾刀。法向直廓蝸桿又分為齒紋法向直廓蝸桿和 1  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 齒槽法向直廓蝸桿，二者的法向截面都是直線齒形，而端面的齒形為延長漸開線。用 這種近似蝸桿作為基本蝸桿的滾刀，稱為法向直廓滾刀。 1.2齒輪滾刀研究的目的及意義 機械制造的主要加工方法是切削加工，而刀具是機床實現(xiàn)切削加工的直接執(zhí)行者， 沒有刀具，機床就無法工作。切削加工硬件系統(tǒng)中刀具最小，投入比機床要少的多。 但刀具也是最活躍，最靈活多樣的，對加工質量、成本、效率影響十分顯著。古人云： “工欲善其事，必先利其器”。在研究和設計刀具時，就是要選擇與加工材料匹配的優(yōu) 質刀具材料和先進的刀具結構，使其有助于提高加工齒輪的生產(chǎn)率、刀具的耐用度、 齒輪的加工精度和實現(xiàn)齒輪制造工藝的現(xiàn)代化。 1.3齒輪滾刀的發(fā)展概況和趨勢 自從十九世紀下半葉發(fā)明齒輪滾刀以來，滾切法獲得了極大的發(fā)展。至今，其加 工范圍不僅限于齒輪與蝸輪，而且已擴展到各種花鍵軸、棘輪等特形工件。特別是齒 輪滾刀，其桔構有了極大的改進。在齒輪加工中，滾切法一直占有重要的地位。 隨著機械工業(yè)的發(fā)展，對蝸桿的傳動性能要求愈來愈高,蝸輪加工技術有了飛躍性 進展。近幾十年來一些新的蝸輪精加工方法(如磨齒法、珩齒法等)的出現(xiàn)和采用，使 蝸輪的制造精度有了很大的提高。另一方面，由于采用了新的滾刀材料，滾刀桔構的 改進和制造精度的提高，以及新的蝸輪淬硬工藝—低溫氮化技術的掌握等，因而用滾 刀來加工蝸輪的方法，又有了新的重要的發(fā)展。 隨著蝸輪加工要求的提高，用普通高速綱制造的滾刀已不能滿足要求。因此，近 十多年來，很多國家都致力于尋求新品種的滾刀材料，其目的在于： （1)提高滾刀的耐用度。 （2)提高滾刀的生產(chǎn)率。 （3)用來精加工難加工材料及淬硬齒輪。 迄今為止，先后進行過試驗和已研究成功的新品種滾刀材料有兩大類，即優(yōu)質高 速鋼與硬質合金。提高了滾刀的切削性能，對提高滾齒生產(chǎn)率、被加工齒輪的精度以 及使?jié)L刀作為精密齒輪的精加工刀具等都有重大的意義。所以，研究改進滾刀材料的 性能是一項極為重要的工作。 2  cota ± Zk———滾刀容屑槽數(shù) x x KZk x = Pk tana cos n 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 改進滾刀桔構的目的，一方面在于提高滾刀的切削性能、滾齒生產(chǎn)率和齒輪的加 工精度，另一方面在于改善滾刀的制造工藝。刀具桔構的改進與齒輪生產(chǎn)工藝的現(xiàn)代 化、新桔構滾齒機的設計有著密切的聯(lián)系。 齒輪滾刀設計的發(fā)展趨勢： （1）齒輪滾刀CAD系統(tǒng)的集成化、智能化、網(wǎng)絡化。 （2）齒輪滾刀設計中的虛擬現(xiàn)實技術的應用。 （3）綠色制造是齒輪滾刀設計中的一個發(fā)展方向。 2齒輪滾刀的設計計算 2.1齒輪滾刀的齒形設計 滾刀的切削刃是前刀面與刀齒側鏟面的交線。 （1）阿基米德滾刀的軸向齒形角 阿基米德滾刀的齒形是指其在軸向截面的齒形， 是一條直線。 cotax= 式中 Pk———滾刀容屑槽導程 K———滾刀徑向鏟削量 公式中的正負號是用于右旋滾刀與左旋滾刀的。對于零度前角直槽滾刀，Pk=￥。 軸向齒形角a 是以漸開線蝸桿軸向截面在分度圓處切線的斜角作為其軸向齒形角的， 其值用下式求得： tana 式中 3  pn mn———被切齒輪的模數(shù) px0= 0 sn———被切齒輪在分度圓處的法向齒厚。 0 Ds———被切齒輪的精加工留量（見下表） Ds 0.4 0.6 0.8 = 0 0 pn0 cos =pn =pn mn >8-10 >10-14 >14-20 sn0 cosgz =pmn 0 0 Ds 1.0 1.2 1.5 -sn -sn -Ds 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 （2）滾刀的齒距 1）法向齒距 式中 2）軸向齒距 （3）滾刀的齒厚 1）法向齒厚 對精加工滾刀： sn 式中 對粗加工滾刀： sn 式中 mn 2-4 >4-6 >6-8 2）軸向齒厚 sx0 （4）滾刀的齒高 滾刀的齒頂高ha 應該與被切齒輪的的齒根高hf相等，即 4  0 0 =ha c*———頂隙系數(shù)。 一般情況下取 =(0.2-0.3)mn 在an= =(0.2-0.3)mn 齒輪滾刀的結構參數(shù) 滾刀的結構尺寸 0 mntan 1-cos2 sin =hf c*mn),即 +c*mn 20o時，一般取 滾刀選取外徑的原則是，在要求精度較高或者齒數(shù)較多時， 0 0 cosan ? [4cos 1 n +c *)(1- cos2 sin2 0) n 1+cosb +c *) + sin2an]2-sin ü n ty 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 ha 滾刀的齒根高hf 等于被切齒輪的齒頂高ha加上一個頂隙c(c= hf0 式中 （5）齒頂圓弧半徑r1 r1 （6）齒根圓弧半徑r2 r2 2.2 2.2.1 （1）滾刀的外徑da 滾刀的外徑應選大一些，但一般情況下，應在保證剛度滿足條件下，盡量減小外徑。 （2）滾刀的長度L 滾刀的最小長度應滿足以下兩個條件： 1）滾刀能完整的切除整個齒形 2）滾刀邊緣刀齒的符合不宜太重。 事實上，在確定滾刀長度L時，還應考慮竄刀量，以便延長兩次重磨間的使用壽命。 為了使?jié)L刀能完全切出整個齒形，首先滾刀滾切齒輪左右兩側的有效嚙合線長度均 應處于滾刀的本體。這也是所要求的滾刀的最小長度。用下式計算 L= cosb0= 5  h*———被切齒輪法向齒高系數(shù) 因為齒輪滾刀的直徑會隨著滾刀的刃磨而減小，所以用 =da0 Dda0———滾刀外徑公差。 0 = Z0———滾刀螺紋頭數(shù)。 0 = 在加工大直徑的齒輪時，需要的滾刀長度很長。若長度不夠， n -2ha mnZ0 d0 5o時，做成直槽。 tan 0 -0.2(K +Dda0) 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 式中 c*———被切齒輪頂隙系數(shù)。 （3）滾刀的分度圓直徑與螺旋升角 1）滾刀的分度圓直徑d0 以下式子計算分度圓直徑d0 d0 式中 2）滾刀的分度圓螺旋升角gz sin 式中 （4）滾刀的容屑槽 滾刀的容屑槽分為螺旋槽和直槽兩種 滾刀的容屑槽一般是直槽形式，這樣既能提高制造和刃磨精度，有可以便于檢查。 當滾刀的螺旋升角gz >5o時，容屑槽做成螺旋槽；當gz0￡ 螺旋槽導程pk的求法： Pk （5）滾刀的切削錐度 則其邊緣上切人工件的第一個刀齒載荷將很重。此時，為了減輕第一個刀齒的載荷， 可將滾刀邊緣刀齒作出切削錐。 在加工較大螺旋角的齒輪時，滾刀的安裝角就較大，此時要求滾刀的長度較長。但 可能滾刀的實際長度不夠，所以在滾刀上做出切削錐。切削錐的部位應依據(jù)滾刀的螺 旋方向，被切齒輪的螺旋方向及切削方式而定。 6  滾刀的切削角度 標準滾刀和精加工滾刀為了便于測量與制造，一般都采用零度前 = tana0 K———滾刀徑向鏟削量； - = 1 =(1.3-1.5)K 1 I II 2 3 6 d Z 12o。當K值圓整后，驗算側刃后角a 大小，其值應大于或等于3， KZk 2.5 4 6.5 0 k c0 sinan 3 3.5 4 4.5 7 4.5 5.5 8 5 6 9 5.5 7 10 7.5 11 8.5 12 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 2.2.2 （1）滾刀的前角 角。 （2）滾刀的側刃后角和頂刃后角 滾刀的側刃后角和頂刃后角應保持一定的關系， 是重磨后的滾刀所切出的齒輪仍能保證齒高和齒厚的準確。同時，還要保證滾刀的最 小側后角，使?jié)L刀不易磨損，滾刀側刃的鏟削量應等于頂刃的鏟削量，用下式計算其 值： K 式中 o 按下式計算 tanac0 需要磨齒的滾刀，須進行雙重鏟削，第二鏟削量K用下式計算 K1 K和K的值都要符合鏟床凸輪的升距。 滾刀常用鏟削量分為 型和 型，見下表： 滾刀常用鏟削量（I 型） 第一鏟背量 第二鏟背量 第一鏟背量 7  9 K K 數(shù) 列 2 32 63 16 71 32 80 27 90 100 14 5 112 90 10 2，2.5，3，3.5 0.6~0.7 1 I da0 63 71 80 90 100 32 112 10.5 4,4.5,5,5.5 0.7~0.8 型 L 27 63 56 71 40 80 5 90 12 6,6.5,7,8,9,10,12 0.8~0.9 II D 50 50 63 80 13.5 型 amin 40 12 71 15 Zk 22 16.5 da0 18 L D amin Zmin 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 第二鏟背量 滾刀常用鏟削量（II 型） 第一鏟背量 第二鏟背量 2.3 齒輪滾刀的設計步驟及計算過程 標準齒輪滾刀基本尺寸表 模 系 1 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.5 8  100 125 112 50 140 160 180 200 表面粗糙度 A Ra Ra Ra Ra Ra Rz 參數(shù) mn=5 100 125 112 140 160 180 200 滾刀的精等級 B 0.32 0.63 0.63 0.63 0.32 3.20 分度圓法向壓力角 10 118 118 12 60 150 C 0.32 0.63 0.63 0.63 0.63 3.20 = 125 125 140 170 0.63 0.63 1.25 0.63 0.63 6.30 20° 132 150 50 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 6.30 40 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 齒輪滾刀表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值表 檢查表面 參數(shù) AA 表面粗糙度 內孔表面 軸臺表面 軸臺外徑 刀齒前面 刀齒側面 刀齒頂面及 圓角部分 齒輪滾刀的設計及計算過程見下表： 被加工齒輪 已 知 條 件 法向模數(shù) 9  h=1 c* =0° 計算項目 度 滾刀精度等 度等級 da0 D 3）全長 Zk=12 Zk ha0 hf0 3）全齒高 pn0 sn0 K K1 tanac0 0.5 H Zk=12 =0.25 精度等級 代號 按齒輪精度等級選定滾刀精 da =125 按標準齒輪滾刀基本尺寸表 L ha0 hf0 h0 pn0=pmn sn= K 查滾刀常用鏟削量表 = sinan c0 H=21.8 分度圓法向弧齒厚 8級 計算公式或選取方法 A級 0 D=50 L=125 =(h+c*)mn =(h+c*)mn h0 0.001 2 = tana0 K =10.5 KZ =4o2' sn=7.854 計算精 0.01 0.01 =ha0 pn =15.708 0.01 Zk 1 圓整到 k 計算示例 ha =6.25 hf0 +hf0 0 sn=7.85 K=7 0 =6.25 0.01 h =12.5 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 容屑槽數(shù) 齒高系數(shù) 徑向間隙系 數(shù) 分度圓螺旋 角 序 號 1 級 基本尺寸 1）外徑 2）孔徑 選取 2 4）容屑槽數(shù) 法向齒形尺 寸 1）齒頂高 2）齒根高 3 4）法向齒距 5）法向齒厚 切削部分 1）鏟削量 4 2）側刃后腳 a0 3）容屑槽深 10  H=h0+ R = 分度圓直徑 分度圓螺旋 singz0 容屑槽螺旋 容屑槽導程 軸向齒形尺 px0 sx0 r1 r1 r2 r2 tanax 軸臺尺寸 D1 a K 2 = 25° d0 = ￡5°，b Pk px0 sx0 =0.3mn =0.3mn = D =da0 a + - 10Zk =25o d0 mnn d0 k =0°，Pk = = r =1.5 r =1.5 tanan cosgz0 1 =4~5 K 2H） =da0 1' =0° =￥ pn0 cosgz0 sn0 cosgz0 1 2 1' x -2 a=5 1 R=2 -2ha0 =2o58' 直槽 Pk=￥ 0.001 0.01 =20o02' H-（1~2） +（0.5~1） -0.2K Px =15.724 sx =7.86 D =80.4 0.001 0 0 1 d =110.5 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 度 R 4）槽底圓角 半徑 一般情況下q 5）槽型角 5 6 線導程角 7 角 8 9 寸 1）軸向齒距 2）軸向齒厚 3）齒頂圓角 半徑 4）齒根圓角 半徑 10 軸向齒形角 11 1）直徑 2）高度 依照上面的計算結果，并查閱“齒輪滾刀的通用技術條件”繪制出零件圖。 11  135mm。 0 -1.6 0.63。 0.009 0 0.63。 0.63。 軸臺外圓徑向圓跳動不大于0.019，兩端面圓跳動不大于0.003，表 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 3 齒輪滾刀的加工工藝 3.1 齒輪滾刀的工藝性分析 滾刀的精度等級為A級，材料為W6Mo5Cr4V2，毛坯為高速鋼，采用鍛坯成形處 理。根據(jù)鍛坯后的尺寸來確定毛坯尺寸為F125′ 1、兩端F80 面粗糙度Ra 2、F50+ 內孔表面粗糙度Ra0.32。 3、刀齒前面表面粗糙度Ra0.63。 4、刀齒側面表面粗糙度Ra0.63。 5、倒角 6、容屑槽深度21.8 mm，表面粗糙度Ra 7、刀齒的徑向圓跳動不大于0.030，齒形表面表面粗糙度Ra 3.2 選擇加工方法，制定工藝路線 3.2.1 滾刀表面加工的選擇 滾刀的主要加工表面有外圓、內孔、端面、槽、倒角、齒形等，其加工方法選擇 如下表所示： 12  粗糙度(Ra/ m)m 0.63 0 -1.6 0.25 -0.15 12.5 0.32 12.095 6.30 6.30 0.63 工序名 鋸料 鍛坯 退火 粗車 粗車及鉆孔 精鏜孔 精車 鏜內孔凹槽 拉鍵槽 倒角 加工方法 粗車一精車一磨 0.63 0.63 鏜孔 鉆孔一精鏜孔一研磨 12.5 車 銑 粗車一精車一鏟磨 工序內容 鋸料F125′ 鍛坯F125′ 退火處理 粗車一端外圓、端面及軸臺 粗車另一端外圓、端面、軸臺及鉆孔 C620-1臥式車床 精鏜孔?47.65mm 精車軸臺外圓、端面及倒角 鏜內孔凹槽?50 拉鍵槽 修鍵槽毛刺及倒角 粗車一精車一磨 粗車一精車一磨 拉 設備 135mm 125mm 燜火爐 C620-1臥式車床 C620-1臥式車床 C620-1臥式車床 C620-1臥式車床 12.095 鉗工臺、臺鉆 金屬帶鋸床 鍛錘 拉床 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 表3-1 主要加工表面加工方法的選擇 位置 端面 軸臺F80 外徑F125+ 內孔?48 內孔凹槽?50 鍵槽 倒角 容屑槽 齒形 3.2.2 齒輪滾刀的工藝路線 齒輪滾刀的加工工藝路線一般先進行外圓、軸臺及內孔的加工，在進行齒形加工。 齒形加工以內孔為基準，其加工工藝路線如表3-2所示： 表3-2 加工工藝路線 工序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13  精車 銑容屑槽 調質、清洗 鏟外圓及齒形 剔余齒、修光 打標志 粗磨兩端面 熱處理、噴砂 磨內孔 研磨內孔 磨軸臺及端面 磨前刀面 鏟磨齒形 清洗、包裝 精車外圓及螺紋 銑容屑槽深度21.8 mm 調質、清洗處理 鏟外圓F125 剔余齒、修光 打標志 輕微粗磨兩端面 熱處理、噴砂處理 磨內孔?47.97mm 研磨內孔?48mm 磨軸臺外圓及端面 磨前刀面達到圖樣要求 鏟磨齒形達到圖樣要求 按要求清洗包裝 C620-1臥式車床 X62W銑床 鹽浴爐 mm及齒形 鉗工臺 鉗工臺 M612K工具磨床 噴砂機 M2120內圓磨床 研磨機 HG1432磨床 M6420B磨床 CW8925鏟床 生產(chǎn)部 C8955鏟床 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 3.3 確定工序尺寸及技術要求 通過查閱太原工具廠齒輪刀具工藝資料，確定各個工序尺寸、公差和技術要求等。 工序1：鋸料 圖 3-1鋸料 技術要求： 1．根據(jù)滾刀成品L尺寸及規(guī)格,確定L0的尺寸。 14  eg 0 eg 1 0 2 的尺寸。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 2．根據(jù)滾刀成品D 尺寸及原料規(guī)格，確定de 工序2：鍛坯 圖 3-2鍛坯 技術要求： 1．按鍛造工藝規(guī)程操作，碳化物的不均勻度等級小于或等于4級。 2．成品外徑D ￡100 mm時，鍛坯后直徑d De eg= +( 6)+2 成品長度L￡100 mm時，鍛坯后的長度L1 0= +(L 4)+ 工序3：退火 技術要求： 1．退火硬度：HB￡255。 2．按高速鋼退火工藝規(guī)程操作。 工序4：粗車 圖 3-3 粗車 技術要求： 15  0.5 0.5 1 0 0 ( 2)-0.3，D一成品孔徑基本尺寸 ， 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 1．粗車外圓時，L2尺寸由操作者掌握，車一端面時，車平為宜。 2．工序尺寸 （1）d d1= + ±( 1.5) 0.5，d一成品軸臺外圓基本尺寸 （2）d d2= + ±( 4) 0.5e ，de一成品外徑基本尺寸 （3）a1 0= +(a 1)+ ，a一成品軸臺長度基本尺寸 工序5：粗車及鉆孔 圖 3-4 粗車及鉆孔 技術要求： 工序尺寸 （1）d d1= + ±( 1.5) 0.5，d一成品軸臺外圓基本尺寸 （2）d d2= + ±( 4) 0.5e ，de一成品外徑基本尺寸 （3）a1 0= +(a 1)+ ，a一成品軸臺長度基本尺寸 （4）D D= - （5）L L1 0.5= +( 1.5)- L一成品長度基本尺寸 工序6：精鏜孔 圖 3-5 精鏜孔 16  22時，D =21.65+0.052。 0 0 0 2 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 技術要求： 1．兩端喇叭口不得超過內孔公差的1.2倍。 2．每端超出公差的喇叭口長度不大于6mm。 3．當成品孔徑D= 工序7：精車 圖 3-6 精車 技術要求： 1．工序尺寸 （1）C C1= +( 0.3)，C一成品倒角尺寸 （2）d d3 1.0= +( 0.2)- ，d一軸臺外圓成品基本尺寸 （3）a2 0.4= +(a 0.8)- ，a一成品軸臺長度基本尺寸 (4)L L3 0.5= +( 0.5)- ，L一成品長度基本尺寸 2．軸臺外圓、端面圓跳動： （1）徑向圓跳動：0.1 （2）端面圓跳動：0.03 3．本工序所列工裝不能滿足要求時，應另行設計 17  1 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 工序8：鏜內孔凹槽 圖 3-7 鏜內孔凹槽 技術要求： l尺寸按成品圖要求加工。 D3尺寸按成品圖要求加工。 工序9：拉鍵槽 圖 3-8 拉鍵槽 技術要求： 1．工序尺寸 t t= -( 0.18)+0.1，t一成品尺寸 2．圓角r和鍵槽寬b1按成品圖要求加工。 3. 所列工裝不能滿足要求時，應重新設計。 18  1 1 0 ( 0.002 ) 0.10，Px一成品法向齒距尺寸。 ( 0.7)+0.15，Sn一成品法向齒厚尺寸。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 工序10：倒角 圖 3-9 倒角 工序11：精車外圓及螺紋 圖 3-10 精車外圓及螺紋 技術要求： 1．齒高h、齒頂高ha及齒形角an按成品圖要求加工。 2．外徑尺寸d d4= + ±( 1.8) 0.15e ，de一成品外徑尺寸。 3．齒距尺寸P P Px x x= - ± 4．齒厚尺寸S Sn n= + 5．外圓徑向跳動不大于0.10，全長上的錐度不大于0.15 19  1 0 均按成品圖要求。 ( )D ，H一成品圖容屑槽深度，D一精車后的余量。 +0.5 2 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 工序12：銑容屑槽 圖 3-11銑容屑槽 技術要求： 1. 工序尺寸 （1）H H= + （2）R尺寸和角度q （3）導程偏差比成品圖偏差放大10%。 工序13：調質、清洗 技術要求： 1. 按熱處理工藝規(guī)程進行操作。 2. 滾刀成品外徑￡65時進行調質處理。 工序14：鏟外圓及齒形 圖 3-12-1 鏟外圓及齒形 20  0.20 2 n n n n2 2 n 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 圖 3-12-2 鏟外圓及齒形 技術要求： 1．工序尺寸 （1）d d5 0= +( 0.80)+e ，de一成品外徑基本尺寸 （2）S Sn n= +0.30, S 一成品法向齒厚尺寸 (3) P P P= -0.002 ，Pn一成品法向齒距尺寸 （4）P P Px x x= -0.002 ，Px一成品軸向齒距尺寸 2．軸向齒距偏差±0.04，三個齒距長度內累計偏差±0.06。 3．R、Zk、ha、h、k、a 按成品圖尺寸要求。 4．刀齒徑向圓跳動不大于0.12，外圓錐度不大于0.12。 工序15：剔余齒、修光 圖 3-13 剔余齒、修光 21  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 技術要求： 1．齒根厚小于正常齒根厚1/3的齒應全部銼掉。 2．齒根厚為正常齒根厚1/3～1/2的齒切去齒頂為全齒高的2/3為止。 3．齒根厚為正常齒根厚1/2～2/3的齒切去齒頂為全齒高的1/3為止。 4．不完整的齒頂逐漸圓滑過渡。 工序16：打標志 圖 3-14打標志 技術要求： 1．人面向前刀面為準，在滾刀左端面打標志，字跡必須清楚。 2．標志內容：按成品圖紙內容要求打字。 3．普通高速鋼不打材料號。 4．生產(chǎn)順序打在邊齒上。 工序17：粗磨兩端面 圖 3-15 粗磨兩端面 22  3 0 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 技術要求： 1. 兩端面輕輕磨起即可。 2. 工裝不能滿足要求時，重新設計。 工序18：熱處理、噴砂 技術要求： 1. 熱處理硬度：HRC64～66。 2. 具體操作按熱處理工藝和噴砂工藝。 工序19：磨內孔 圖 3-16 磨內孔 技術要求： 1．磨內孔后滾刀外徑徑向圓跳動不大于0.12。 2．磨孔后中間不得過大，要保證具有最小研磨量。錐度和圓度為本工序公差的 1/2。 3．工序尺寸D =21.97+0.021 4．工裝不能滿足要求時，重新設計。 工序20：研磨內孔 圖 3-17 研磨內孔 23  4 太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 技術要求： 1．研磨桿和滾刀之間的接觸要保持壓力均勻一致，要調頭研磨，以免產(chǎn)生錐度。 2．研磨后內孔表面不得有嚴重的痕跡，研孔后用煤油進行清洗。 3．內孔尺寸D 按成品圖要求。 4．粗糙度按成品圖紙要求。 5．工裝不能滿足要求時，重新設計。 工序21：磨軸臺 圖 3-18 磨軸臺 技術要求： 1．軸臺外圓、端面粗糙度，徑向圓跳動和端面圓跳動，尺寸L、a、d均按成品 圖要求。 2．鏟磨用芯軸可作檢查芯軸用。 3．現(xiàn)有工裝不能滿足要求時，重新設計。 工序22：磨前刀面 圖 3-19 磨前刀面 24  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 技術要求： 1．前刀面粗糙度、徑向性偏差、導程偏差，容屑槽相鄰周節(jié)差、最大累積誤差均 按成品圖要求。 2．工裝不能滿足要求時，重新設計。 3．前刀面不得有磨退火跡象，不允許有崩刃和毛刺。 工序23：鏟磨齒形 圖 3-20 鏟磨齒形 技術要求： 1．粗糙度、Pn、Px、Sn、R、R1、R2、h、ha、an、de及k按成品圖尺寸要求。 2．按軸向齒距Px計算掛輪。 3．工裝不能滿足要求時，重新設計。 工序24：清洗、包裝 技術要求： 1．按包裝工藝進行清洗、包裝。 2．包裝盒上應標志：產(chǎn)品名稱、××工具廠、模數(shù) 、精度等級、材料、制造年 月、生產(chǎn)許可證編號等。 3.4 編制加工工藝卡片 根據(jù)確定的工序尺寸和技術要求，編制滾刀的加工工藝卡片。 25  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 總 結 本次畢業(yè)設計到此已接近尾聲，通過本次設計，提高了我對所學知識的綜合運用 能力，掌握了齒輪滾刀的工作原理及其設計步驟，了解了齒輪滾刀加工工藝以及對工 藝卡片的編制。本次畢業(yè)設計也是我在大學生涯里做的最后一次設計，回想起這幾個 月來緊張而有序的設計工作, 使我受益匪淺。 第一，它考驗了我運用知識的能力，是否真的牢固掌握了全部所學的專業(yè)知識， 以及是否能用廣泛的視角來處理機械方面的問題。對我而言，本次畢業(yè)設計，使我深 深感覺到如果基礎知識掌握的不牢固，就還不可以很靈活的解決所遇到的各種問題， 就會在本次畢業(yè)設計中表現(xiàn)出這樣或那樣的不足和漏洞，這些就說明了基本功的不扎 實。但所幸我得到了老師和同學們的熱情幫助和耐心指導，使這些問題得到了一一的 解決，這將對我以后的學習和工作有極大的幫助。 第二,本次畢業(yè)設計全方面的鍛煉了我運用知識的能力，使我對這四年來所學的知 識進行了條理化、系統(tǒng)化、全面化的復習和回顧，讓我懂得了如何運用自己所學的知 識，同時又學到了獲取其他知識的方法。這些都是對課本知識的有益補充，為我們以 后所要從事的工作打下堅實的基礎。 最后，這次設計不僅使我收獲了知識而且也鍛煉了認真耐心的品質，通過這次認 真又細致的畢業(yè)設計，我對待事情的態(tài)度更加嚴謹，更加有耐心，并且我希望能把所 做的事情做的更好更完美，我想這將是一生受益的財富。更重要的是，我要將所獲取 的全部知識都運用于實踐，并用實踐來彌補自身的不足和缺點，使我成為一名真正的 理論扎實而又具有很強的實踐能力的機械工作者。 26  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 參考文獻 [1]袁哲俊,劉華明,唐宜勝.齒輪刀具設計[M].北京：新時代出版社，1983. [2]四川省機械工業(yè)局.復雜刀具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1979. [3]陸劍中，孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].5版.北京：機械工業(yè)出版社，2011. [4]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].7版.北京：高等教育出版社，2006. [5]陸鳳儀，鐘守炎.機械設計[M].2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2010. [6]王先逵.機械制造工藝學[M].2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2006. [7]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991. [8]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994. [9] 袁哲俊.齒輪刀具的技術發(fā)展[J].工具技術,2013年09期. [10]黃勇.齒輪刀具設計的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].南方農(nóng)機,2005(03). [11]陳昆.齒輪滾刀的制造技術與對策[J].機械工藝師.1991年08期 [12]太原工具廠齒輪刀具工藝資料 27  太原工業(yè)學院畢業(yè)設計 致 謝 在時光過得總是那么得匆忙，轉眼間大學生涯就要結束了，回想在大學里的生活， 真是有苦有甜，家人和老師的深厚期望，激勵著我自己努力學習，不辜負他們對我的 期望。 馬上就要畢業(yè)了，為了能讓我們順利的畢業(yè)老師也付出了很多的努力，同學們也 都在準備著自己的畢業(yè)論文，由于自己的貪玩，所以在專業(yè)知識上有所不足，經(jīng)常為 自己的畢業(yè)論文發(fā)愁和不知所錯，但是還好整個畢業(yè)設計過程中，得到了王建中老師 悉心的指導，耐心的教誨。王老師平日里工作繁多，每周還定時為我們舉行的答疑與 指導，不定時的對我們每階段的進展狀況的檢查督促，使設計過程中的遇到的問題得 到了及時解決。王老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，晦 人不倦的高尚師德，樸實無華、平易近人的人格魅力對我的影響非常深遠。正因為老 師的悉心教導，畢業(yè)設計才得以順利的完成。 其次要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)設計階段的同學們，正是由于你們的幫助和支 持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本設計的順利完成。 最后，我要感謝母校太原工業(yè)學院和機械工程系所有教師四年來對我的培養(yǎng)，是 你們的辛勤汗水培養(yǎng)出了我獨立處理和解決問題的能力，并且教會我如何從不同的角 度分析問題,令我受益匪淺，為我以后的工作打下良好的專業(yè)知識基礎。 一想到馬上就畢業(yè)了，大家也會各奔東西，都會有各自的生活，心里又會有很多 的不舍和傷感，在學校的時候，大家看似嘻嘻哈哈的，但就是這種感覺讓我們早就形 成了深厚的友誼。希望同學朋友們在以后的日子里，堅守自己的信念，早日實現(xiàn)自己 的遠大抱負。祝各位同胞們一切順利！ 在此設計中，由于我水平有限，難免會出現(xiàn)錯誤，敬請各位老師批評改正。 28