[发明专利]无理论刃形误差插齿刀

说明书

技术领域

本发明涉及一种插齿刀，尤其涉及一种无理论刃形误差插齿刀。

背景技术

插齿加工是最常用的渐开线齿轮加工方法之一。插齿刀作为插齿加工工艺系统的重要组成部分，直接影响插齿加工精度。现行的插齿刀，由于采用渐开线展成理论设计制造，开出前角和后角后，必然展成侧刃刃形的理论误差，且刀具刃磨前后的刃形不一致，用这种刀具加工的零件，精度较低，精度一致性差。此外，现行标准插齿刀顶刃前角为5°，顶刃后角为6°，刀具切削性能较差，增大前角可以有效提高刀具切削性能，但前角增大的同时，刀具的刃形误差也随之增大，进一步降低被加工工件的齿形精度。目前，插齿加工的经济精度为GB7级，如果能够按照某种新的设计理论设计制造出无理论刃形误差的插齿刀，提高齿轮零件的加工精度和精度一致性，就有可能将插齿加工的经济精度提高到GB6级。这将对齿轮加工技术的发展起到深远影响。

发明内容

为了解决现有插齿刀存在理论刃形误差、刃磨前后加工精度一致性差、理论刃形误差随顶刃前角和顶刃后角的增大而增大的问题，本发明提供一种无理论刃形误差插齿刀，能有效提高插齿加工精度。

本发明的技术方案如下：

一种无理论刃形误差插齿刀，包括刀体和刀体上圆周分布的刀齿，所述刀齿包括侧后刀面、前刀面、顶后刀面、侧刃和顶刃；所述前刀面是球面；所述顶后刀面为圆锥面，顶圆直径从刀具前端向后逐渐减小；所述的顶刃是所述前刀面和顶后刀面的交线；

所述侧刃是所述侧后刀面和前刀面的交线，所述侧刃在插齿加工过程中始终与被加工齿轮齿面共轭；

所述侧后刀面是由多条侧刃构成的自由曲面，刀具重新刃磨得到的侧刃仍与被加工齿轮齿面共轭。

进一步，所述顶刃前角为6～20°。

进一步，所述顶刃后角为7～10°。

进一步，所述刀齿102为直齿或斜齿。

本发明的有益效果是：采用球面作为插齿刀前刀面，与现行插齿刀内锥面的前刀面相比，在相同前角的条件下，刀具强度更高、工艺性更好；由于侧刃与被加工零件齿面共轭，理论上不存在刃形误差，可大幅提升插齿加工精度；由于刀具刃磨之后，侧刃仍与被加工齿面共轭，依然没有刃形误差，加工精度一致性好；与现行插齿刀相比，本发明所述插齿刀具有更大的前角和后角，可明显改善插齿切削条件。

附图说明

图1为本发明提供的无理论刃形误差插齿刀的轴向投影图；

图2a为本发明提供的无理论刃形误差插齿刀的立体图；

图2b为刀齿部分的局部放大图；

图3为本发明提供的无理论刃形误差插齿刀的剖面图；

图4为具体实施方式中侧刃设计原理示意图；

图5为具体实施方式中侧后刀面构建原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细描述。

如图1～2所示，一种无理论刃形误差插齿刀，包括刀体101和刀体上圆周分布的刀齿102；每一个单独的刀齿102都是左右对称的结构，由侧后刀面1、前刀面2、顶后刀面3、侧刃4和顶刃5组成；

如图3所示，顶刃前角a为6～20°，顶刃后角b为7～10°。作为优选的，顶刃前角a取15°，顶刃后角b取9°。

按照上述顶刃前角构建球面，形成前刀面2；根据被加工齿轮参数确定刀具顶圆直径，在此基础上，按照上述顶刃后角构建圆锥面，形成顶后刀面3；前刀面2和顶后刀面3相交得到顶刃5；

侧刃4由侧后刀面1和前刀面2相交而成，在插齿加工过程中，侧刃始终与被加工齿轮齿面共轭。

侧后刀面1是由多条侧刃4构成的自由曲面，刀具重新刃磨得到的侧刃4仍与被加工齿轮齿面共轭。

侧后刀面4可以采用如下方法进行构建：根据齿轮啮合原理，假设有一虚拟齿轮与被加工齿轮啮合，如图4所示，若侧刃4位于虚拟齿轮齿面6上，就能够保证插齿加工过程中，侧刃4始终与被加工齿轮齿面共轭，即侧刃4不存在理论刃形误差；前刀面2和虚拟齿轮齿面6相交，形成一条无理论刃形误差的侧刃4；刃磨之后，刀具齿顶圆半径减小，根据齿轮正常啮合的条件，假设一个新的虚拟齿轮与被加工齿轮啮合，新的虚拟齿轮和前刀面相交形成刃磨后的侧刃，该侧刃依然可以保证没有理论刃形误差；构造若干虚拟齿轮齿面和与之对应的前刀面，如附图5所示，求出若干条无理论刃形误差的侧刃(r₁，r₂，r₃)，利用这一系列侧刃构造自由曲面，得到满足无理论刃形误差要求的侧后刀面1。

具体实施时，插齿刀的刀齿可以是直齿或斜齿。

本发明中描述的侧刃和侧后刀面的具体设计方法，仅仅是为了证明本发明的可行性，依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。