蜗轮滚刀是加工蜗轮的主要刀具
基于Pro／E的蜗轮滚刀参数化二次开发方法研究
责任 编辑
吕菁
由此 得 出 冲 裁 中心 点 坐 标 ： ｚ一 ５ ． ０ ７ ２ ６７４ ４
ｍｍ ： ｙ＝ ６ ８ ６ ９ ５ ｍ ｍ ０． ３ ８
新 技术新工 艺》・ 字 技术与 机械加 工工艺装 备 数
２０ ０ ８年 第 １ 期
・１ ・ ７
维普资讯
力 中心坐标 Ｘ、 ｙ。 经 Ｐ ｏ Ｅ 处 理 成 厚 度 ｒ／ 为 ０ ２ｍｍ 的壳件 （ ５后 ， ． 图 ）
４ 结语
上 述可见 ， ｒ／ Ｐ ｏ Ｅ技 术 在模 具 与 冲压 设计 上 的 种种 应用 ， 可使 广大工 程 技 术人 员 从繁 重 的手 工 绘 图与计算 中解脱 出来 ， 大 地提 高 了设 计 效率 和设 极
这就 大大增 加 了设计和 制造 的难 度 。用 传统方法 对
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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 ， 般没有 把握确定 滚 一 刀设计 是否 合理 ， 其 加 工 的齿 轮齿 廓 曲线 是 否 准 用
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Ｉ］阮锋 ．Ｐ ０Ｅ ｇ ｅｒ Ｏ １ 具 设 计 与 制 造 实 用 教 程 ． － ３ ｒ／ ｎ ｉ ｅ２ Ｏ 模 ｎ 北
《金属切削原理与刀具》经典试题及答案题库——填空题
《金属切削原理与刀具》一、填空题1.刀具材料的种类很多，常用的金属材料有工具钢、高速钢、硬质合金；非金属材料有金刚石、立方氮化硼等2.刀具的几何角度中，常用的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角和副后角六个。
3.切削用量要素包括切削深度、进给量、切削速度三个。
4.由于工件材料和切削条件的不同，所以切屑的类型有带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎状切屑四种。
5.刀具的磨损有正常磨损的非正常磨损两种。
其中正常磨损有前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损三种。
6.工具钢刀具切削温度超过 200度时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为相变磨损。
7.加工脆性材料时，刀具切削力集中在刀尖附近，宜取较小的前角和较小的后角。
8.刀具切削部分材料的性能，必须具有高的硬度、良好的强度和韧性、良好的耐磨性、良好的工艺性及经济性。
9.防止积削瘤形成，切削速度可采用高速或低速。
10.写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢T8A、T10A、T12A；合金工具钢9SiCr、CrWMn；高速工具钢W18Cr4V 、 W6Mo5Cr4V2。
11.楔角（前刀面）与（后刀面）的夹角12.YT类硬质合金的主要化学成分是Co、（TiC ）和（WC ），其中（TiC ）含量越多，硬质合金硬度越高，耐热性越好，但脆性越大。
13.切屑形成过程实质上是工件材料的（剪切滑移与挤压摩擦）过程。
为了便于测量，切削过程中的变形程度近似可用（变形系数）指标来度量。
14.在金属切削过程中，在（中）速度加（塑性）材料时易产生积屑瘤，它将对切削过程带来一定的影响，故在（精）加工时应尽量避免。
15.外圆车削时，在刀具6个标注角度中，对切削温度影响较大的角度是（γo ）和Kr。
16.在工艺系统刚性好的情况下，刀具有磨钝标准应规定得较（大）；精加工时应规定较（小）的磨钝标准。
17.常用的切削液有水溶液、（乳化液）和（切削油）三大类。
采用硬质合金刀具时，由于（刀具红硬性），故一般不使用切削液。
蜗轮蜗杆(常见普通)的规格及尺寸
常见普通蜗轮蜗杆的规格及尺寸例：蜗杆传动，已知模数m=4.蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=50,特性系数q=10。
求传动中心距a=?变位系数0时：中心距a=（蜗杆分度圆+蜗轮分度圆）/2=(特性系数q*模数m+蜗轮齿数Z2*模数m)/2=(10*4+50*4)/2=120 特性系数:蜗杆的分度圆直径与模数的比值称为蜗杆特性系数。
加工蜗轮时，因为是直径和形状与蜗杆相同的滚刀来切制，由上式可看出，在同一模数下由于Z1和λ0的变化，将有很多不同的蜗杆直径，也就是说需要配备很多加工蜗轮的滚刀。
为了减少滚刀的数目，便于刀具标准化，不但要规定标准模数，同时还必须规定对应于一定模数的Z1/tgλ0值，这个值用q表示，称之为蜗杆特性系数。
圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。
蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。
若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。
计算速比（i）的公式如下：i=蜗杆转速n1蜗轮转速n2 =蜗轮齿数z2蜗杆头数z11、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。
（1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt为标准模数。
对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。
标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。
表A图1图2（2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。
但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。
刀具的种类,简介和应用
刀具的种类（一）刀具分类刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和铰刀等几大类型。
刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。
（二）常用刀具简介1.车刀车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。
它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。
车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。
机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。
机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。
2.孔加工刀具孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。
例如，下图示标准高速钢麻花钻的结构。
工作部分（刀体）的前端为切削部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。
3.铣刀铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。
按用途分有：1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T 形刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。
铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。
4.拉刀拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中，可加工各种内、外表面。
拉刀按所加工工件表面的不同，可分为各种内拉刀和外拉刀两类。
使用拉刀加工时，除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角，根据工件加工表面的尺寸（如圆孔直径）确定拉刀尺寸外，还需要确定两个参数：（1）齿升角af[即前后两刀齿（或齿组）的半径或高度之差]；（2）齿距p[即相邻两刀齿之间的轴向距离]。
高级制齿工理论试卷
职业技能鉴定国家题库高级制齿工理论知识试卷注 意 事 项1、考试时间：120分钟。
2、本试卷依据2003年颁布的《高级制齿工国家职业标准》命制。
3、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。
4、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。
5、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。
一、选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。
每题1分。
满分50分）： 1、工序基准相对定位基准的位置最大变动量，称为（ ）。
A 、基准不重合误差B 、基准位置误差C 、定位误差D 、装夹误差2、夹具中自动定心定位常用的是三爪卡盘和弹簧夹头等装置，这种定位方法一般用于（ ）表面定位。
A 、箱体B 、叉架类C 、长圆柱D 、不规则3、夹紧机构的增力比指的是夹紧力与原始作用力之比，其值通常大于1.机构的增力比越大，行程（ ）。
A 、越小B 、越大C 、 不大不小D 、适中4、金属在外力作用下抵抗变形或破坏的能力称为金属的（ ）。
A 、理化性能 B 、化学性能 C 、物理性能 D 、机械性能5、材料的（ ）指的是材料在外力作用下抵抗塑性变形而不破坏的能力，常用指标是屈服强度和抗拉强度。
A 、强度B 、硬度C 、韧性D 、塑性6、使金属产生疲劳的载荷为（ ），综合机械性能是指材料的强度，硬度，塑性，韧性达到良好配合的机械性能。
A 、静载荷B 、交变载荷C 、轻载荷D 、重载荷7、对齿轮毛坯进行预备热处理的目的，是为了改善加工性能，消除内应力以及为最终热处理做好材料组织上的准备。
碳素结构钢可以按含碳量来确定正火或退火：含碳量大于0.45%一般用退火，而小于0.45%，常用正火替代退火，这样容易获得较理想的（ ）性能A 、切削加工B 、物理C 、金相组织D 、力学8、齿坯粗加工后进行正火或调质处理，是为了提高齿轮材料的切削性能和（ ）机械性能，消除内应力及改善金相组织。
一般来说，正火有利于改善齿轮的表面粗糙度，调质有利于改善齿轮的心部硬度和韧性 A 、化学 B 、常规 C 、物理 D 、综合9、淬火时控制加热温度和保温时间的主要目的是不使（ ）晶粒明显长大而影响到冷却后钢的机械性能。
插齿刀设计.
3. 插齿刀的前面和前角 (1)插齿刀的前面和顶刃前角
复杂刀具设计
如果插齿刀制成零度前角，则插齿刀侧刃为 渐开线齿形，从而不致因前角的影响产生齿 形误差，在这种情况下，不存在齿形误差的 修正问题。 为了改善切削条件，一般都将插齿刀设计成 具有一定的前角。 这个前角是将插齿刀的前端面磨成圆锥面得到的。 该圆锥面的轴线与插齿刀的轴线相重合，圆锥的底角即为 顶刃前角γ p。规定在通过插齿刀轴线的轴剖面内度量。 一般取γ p =5º ，有时在粗加工时也可取γ p ＝12º ~15º 。 顶刃前角是设计时必须给定的参数，也是刃磨时必须保证的参数
复杂刀具设计
第四节 直齿插齿刀的切 削刃及其前、后刀面
复杂刀具设计
由工作原理可知，无论插齿刀的前角、后角有多大，全切 削刃在端面上的投影部应该是渐开线，这样，插齿刀上下 往复运动时，切削刃的运动轨迹就如同一个直齿渐开线齿 轮，或称之为“产形齿轮”，与被切齿轮啮合传动。
插齿刀用钝后需要重磨（重磨前刀面），重磨后的插 齿刀仍要求能切出正确的渐开线齿形。 为了达到这个目的，须对插齿刀的后面进行分析。
(2)展成运动和圆周进给运动
展成运动是指插齿刀和工件按两者的齿数比所作的旋转 运动，即插齿刀转过 1/z0 转则工件相应转过 1/z 转。 插齿刀的转动称为圆周进给运动，插齿刀每往复一次所 转角度(以分度圆弧长计)称为圆周进给量，用fx表示。
(3)径向进给运动
径向进给运动是使插齿刀逐渐增加切齿深度的运动。
复杂刀具设计
一、按被加工齿轮分
1. 加工圆柱齿轮的刀具： (1)渐开线圆柱齿轮的刀具：盘形齿轮铣刀、指形齿轮铣刀、齿 轮拉刀、齿轮滚刀、插齿刀、梳齿刀(齿条刀)、剃齿刀等 (2)非渐开线齿形刀具：花键滚刀、圆弧齿轮滚刀、棘轮滚刀、 链轮滚刀、摆线齿轮滚刀、花键插齿刀及展成车刀等 2. 加工蜗轮的刀具：蜗轮滚刀、蜗轮飞刀和蜗轮剃齿刀等
蜗轮、齿轮刀具的选用
蜗轮刀具的类型和用途蜗轮刀具加工蜗轮时的啮合状态如同蜗杆与蜗轮装配时啮合状态一样，蜗轮刀具的基本参数应与相应蜗杆一致。
蜗轮刀具有蜗轮滚刀、蜗轮飞刀和蜗轮剃齿刀。
蜗轮滚刀是按展成法原理加工蜗轮的一种常用刀具。
蜗轮飞刀是装在刀杆上的一把切刀，相当于蜗轮滚刀的一个刀齿，虽然加工时效率较低，但结构简单，成本低，在蜗轮的单件小批生产（特别是大模数蜗轮加工）中经常使用。
蜗轮剃齿刀用于加工高精度的蜗轮，即用滚刀加工以后，用蜗轮剃齿刀进行最后精加工。
蜗轮滚刀一.蜗轮滚刀加工：在滚齿机上用蜗轮滚刀加工蜗轮与用齿轮滚刀加工齿轮有很多相似的地方，但也有不同之处，下面我们来进行比较下1.滚刀参数蜗轮加工：滚刀轴向模数、分度圆直径、滚刀头数、方向和导程角，以及齿形角，均应和工作蜗杆一致，但外径要比工作蜗杆稍大一些；齿轮加工：滚刀法向模数、齿形角和被加工齿轮一致，其他参数如径、滚刀头数、方向和导程角可按要求选择；2.滚刀使用条件蜗轮加工：蜗轮滚刀水平放置，其轴线应在蜗轮中心平面内，即和蜗轮蜗杆传动啮合状态一样，加工每一个蜗轮要用与工作蜗杆相适应的滚刀；齿轮加工：滚刀刀架要根据加工需要扳动角度。
用同一把滚刀可以加工模数和齿形角相同而齿数和螺旋角不同的各种齿轮；3.滚刀基本蜗杆度运动蜗轮加工：滚刀基本蜗杆形式应与工作蜗杆形式相同；齿轮加工：可采用阿基米德型、渐开线型或法向直齿廓型的基本蜗杆；4.机床分度运动蜗轮加工：分度运动应笨合蜗轮蜗杆传动速比关系，滚刀头数与工作蜗杆头数相同；齿轮加工：分度运动的传动比与蜗轮加工无区别，滚刀头数与被加工齿轮无直接关系；5.进给方式蜗轮加工：加工蜗轮时，采用径向进给或切向进给方式、不采用轴向进给；齿轮加工：加工时常用轴向进给方式，也可采用径向进给或切向进给方式。
径向进给法加工蜗轮：加工时蜗轮滚刀和蜗轮的中心距逐渐缩小，滚刀沿蜗轮径向进刀，从蜗轮的齿顶逐渐切至全齿深。
加工时最好采用螺旋角不大于6°的滚刀，以免产生过切现象；切向进给法加工蜗轮：滚刀为锥形切向进给滚刀，加工时将滚刀轴线与蜗轮轴线的位置调整到和工作蜗杆的中心距位置的一样。
飞刀加工大模数变位蜗轮
飞刀加工大模数变位蜗轮王合顺;李子震【期刊名称】《金属加工：冷加工》【年(卷),期】2011(000)012【总页数】2页(P50-51)【作者】王合顺;李子震【作者单位】济南重工股份有限公司通用机械厂,山东250109;济南重工股份有限公司通用机械厂,山东250109【正文语种】中文因为蜗轮滚刀不同于齿轮滚刀，蜗轮滚刀的直径、螺纹线数、螺旋角都要求和工作蜗杆相符合，所以蜗轮滚刀的制造及储备都不经济，尤其对于大模数蜗轮的生产、设备维修，使用蜗轮滚刀加工蜗轮更是一种浪费。
在滚齿机或铣床上采用飞刀加工蜗轮，即使用一个刀刃去代替蜗轮滚刀，就能解决以上问题。
在加工精度方面，铣床加工精度较低，如滚齿机有切向刀架可在滚齿机使用飞刀进行加工，其加工质量并不低于用蜗轮滚刀的加工质量，而且操作简单。
使用飞刀加工蜗轮，尽管是比较简单实用的一种方法，但是因为用得少，操作经验欠缺，很多人会走一些弯路，造成一些不必要的麻烦。
下面是笔者在ND—4滚齿机上加工蜗轮的一个实例和一些看法，供参考。
1.飞刀加工蜗轮的原理用飞刀滚切蜗轮时，刀具只有一个刀齿，它本身并不存在蜗轮齿的斜角，为了保证蜗轮齿间底面在齿宽方向为圆弧形，刀杆要求水平放置，不作垂直进给。
刀头和工件在转动时，刀头在蜗轮上切出的轨迹的方向符合被加工蜗轮的齿的斜角，即蜗轮的螺旋线升角式中，n1为刀杆转速 (r/min);n2为蜗轮转速(r/min);z1为蜗杆头数;z2为蜗轮齿数。
在滚齿机上的分齿挂轮，计算可直接应用说明书中的分齿挂轮公式式中，z2为被加工蜗轮的齿数;z刀为滚刀的头数。
用飞刀滚切蜗轮是利用滚刀刃齿的平移效应，在切削齿间完毕之后，把刀头移动一个轴向位置，同时，工件伴随相应地转动，切削以后再如此依次地进入下一个位置，即切向进给。
其关系应该是刀具中线的移动同工件分度圆的转动成为“无滑动的滚切关系”。
因为飞刀仅是一个刀刃，所以一定大模数蜗轮也可在小模数滚齿机上加工，切削力比滚刀小的多，滚齿机不会超负荷加工。
环面蜗轮滚刀可重磨性研究与应用——环面蜗轮滚刀理论分析
Ｖｅ． ４ １２
Ｎｏ． ６
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旋 面 方程 、 口方程 、 旋升 角及 侧 刃后 角计 算 公 式 等 ， 刃 螺 为后 续 的 滚 刀理 论 造 型误 差分 析 与 控 制
CNC数控刀具的分类和用途【必读】
（一）刀具分类刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和铰刀等几大类型。
刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。
（二）常用刀具简介1车刀车刀是金属切削不使用签名加工中应用最广的一种刀具。
它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。
车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。
机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。
机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。
2孔加工刀具孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。
3铣刀铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。
按用途分有：1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。
铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。
4拉刀拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中，可加工各种内、外表面。
拉刀按所加工工件表面的不同，可分为各种内拉刀和外拉刀两类。
使用拉刀加工时，除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角，根据工件加工表面的尺寸（如圆孔直径）确定拉刀尺寸外，还需要确定两个参数：（1）齿升角af[即前后两刀齿（或齿组）的半径或高度之差]；（2）齿距p[即相邻两刀齿之间的轴向距离]。
5螺纹刀具螺纹可用切削法和滚压法进行加工。
6齿轮刀具齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。
按刀具的工作原理，齿轮分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。
蜗轮蜗杆常见普通的规格及尺寸
蜗轮蜗杆常见普通的规格及尺寸集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-常见普通蜗轮蜗杆的规格及尺寸例：蜗杆传动，已知模数m=4.蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=50,特性系数q=10。
求传动中心距a=?0时：中心距a=（+蜗轮）/2=(特性系数q*m+蜗轮齿数Z2*模数m)/2=(10*4+50*4)/2=120特性系数:蜗杆的与模数的比值称为蜗杆特性系数。
加工蜗轮时，因为是直径和形状与蜗杆相同的滚刀来切制，由上式可看出，在同一下由于Z1和λ0的变化，将有很多不同的蜗杆直径，也就是说需要配备很多加工蜗轮的滚刀。
为了减少滚刀的数目，便于刀具标准化，不但要规定标准模数，同时还必须规定对应于一定模数的Z1/tgλ0值，这个值用q表示，称之为蜗杆特性系数。
圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。
蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。
若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。
计算速比（i）的公式如下：i=蜗杆转速n1蜗轮转速n2=蜗轮齿数z2蜗杆头数z11、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。
（1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt 为标准模数。
对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。
标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。
表A（2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。
但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。
chap7 齿轮刀具
2）检验过渡曲线干涉
3）检验根切
K 21 K 01 K 01 a01 sin 01 ra20 rb20 K 21 a12 sin 21 ra22 rb22
太原科技大学机电学院
K 01 0
4）检验顶切
K 10 0
Wang chenggang
Wang chenggang
太原科技大学机电学院
Wang chenggang
插齿刀的每个刀齿都有一条顶刃和一个顶后刀面，两条侧刃 和两个侧后刀面。 为了得到顶刃后角，插齿刀外圆面应是与插齿刀同轴线的外 锥面，顶刃后角就是其半锥顶角αp 。标准直齿插齿刀αp =6°。 为了得到侧刃后角 αf ，将两侧后刀面做成旋向相反的渐开 螺旋面；为了保持齿高不变，齿根圆也应向插齿刀轴线移近相 同的距离。插齿刀每个端剖面截形，可以看成是基圆直径相同， 变位系数不同的变位齿轮，新插齿刀变位系数最大，重磨后变 位系数减小。变位系数等于零的剖面 O-O 中齿顶高和分圆齿厚 都是标准值，这个剖面叫做原始剖面。插齿刀的本质是基圆相 同，且变位系数由大到小依次排列而成的无穷片变位齿轮的组 合体。这样，刀具磨钝后重磨前刀面时，虽然刀齿顶圆直径和 分圆齿厚都减小了，但两侧刃齿形仍是渐开线。 太原科技大学机电学院
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第二节
齿轮铣刀
盘形齿轮铣刀
指状齿轮铣刀
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1.盘形齿轮铣刀
盘形齿轮铣刀在卧式铣床上 利用分度头进行分齿，盘形齿轮
铣刀作旋转运动，工作台作进给
运动，加工直齿或斜齿齿轮。生 产率和加工精度都比较低，适用 于单件生产或修配工作中加工要 求不高的圆柱齿轮。
蜗轮蜗杆(常见普通)的规格及尺寸
常见普通蜗轮蜗杆的规格及尺寸例：蜗杆传动，已知模数m=4.蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=50,特性系数q=10。
求传动中心距a=?变位系数0时：中心距a=（蜗杆分度圆+蜗轮分度圆）/2=(特性系数q*模数m+蜗轮齿数Z2*模数m)/2=(10*4+50*4)/2=120特性系数:蜗杆的分度圆直径与模数的比值称为蜗杆特性系数。
加工蜗轮时，因为是直径和形状与蜗杆相同的滚刀来切制，由上式可看出，在同一模数下由于Z1和λ0的变化，将有很多不同的蜗杆直径，也就是说需要配备很多加工蜗轮的滚刀。
为了减少滚刀的数目，便于刀具标准化，不但要规定标准模数，同时还必须规定对应于一定模数的Z1/tgλ0值，这个值用q表示，称之为蜗杆特性系数。
圆柱蜗轮、蜗杆设计参数选择蜗轮和蜗杆通常用于垂直交叉的两轴之间的传动（图1）。
蜗轮和蜗杆的齿向是螺旋形的，蜗轮的轮齿顶面常制成环面。
在蜗轮蜗杆传动中，蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。
蜗杆轴向剖面类是梯形螺纹的轴向剖面，有单头和多头之分。
若为单头，则蜗杆转一圈蜗轮只转一个齿，因此可以得到较高速比。
计算速比（i）的公式如下：i=蜗杆转速n1蜗轮转速n2 =蜗轮齿数z2蜗杆头数z11、蜗轮蜗杆主要参数与尺寸计算主要参数有：模数（m）、蜗杆分度圆直径（d1）、导程角（r）、中心距（a）、蜗杆头数（或线数z1）、蜗轮齿数（z2）等，根据上述参数可决定蜗杆与蜗轮的基本尺寸，其中z1、z2由传动要求选定。
（1）模数m 为设计和加工方便，规定以蜗杆轴项目数mx和蜗轮的断面模数mt为标准模数。
对啮合的蜗轮蜗杆，其模数应相等，及标准模数m=mx=mt。
标准模数可有表A查的，需要注意的是，蜗轮蜗杆的标准模数值与齿轮的标准模数值并不相同。
表A图1图2（2） 蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。
但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。
m35蜗轮滚刀切削参数
m35蜗轮滚刀切削参数M35蜗轮滚刀切削参数蜗轮滚刀是一种常用的切削工具，广泛应用于机械加工领域。
M35蜗轮滚刀是一种采用高速钢M35作为刀具材料的滚刀。
在切削加工过程中，合理的切削参数对于保证切削质量、提高加工效率起着至关重要的作用。
本文将详细介绍M35蜗轮滚刀的切削参数及其影响因素。
一、切削速度切削速度是指刀具在单位时间内切削工件的线速度，通常用Vc表示。
对于M35蜗轮滚刀来说，其切削速度范围一般在50-80m/min之间。
切削速度的选择应根据工件材料、刀具材料及切削过程中的冷却条件等因素来确定。
切削速度过高会导致刀具磨损加剧、寿命缩短，同时也容易引起工件表面质量下降，甚至出现烧伤的情况；而切削速度过低则会影响加工效率。
二、进给量进给量是指刀具在每转动一周或移动一定距离时所切削的工件长度，通常用f表示。
对于M35蜗轮滚刀来说，其进给量范围一般在0.05-0.3mm/r之间。
进给量的选择应考虑到工件的硬度、刀具的刃数及切削力的大小等因素。
进给量过大会导致切削力增大，刀具易产生振动，从而影响加工质量；而进给量过小则会影响加工效率。
三、切削深度切削深度是指刀具在切削过程中所切削的工件厚度，通常用ap表示。
对于M35蜗轮滚刀来说，其切削深度一般在0.1-0.5mm之间。
切削深度的选择应根据工件的硬度、刀具的强度及切削过程中的冷却条件等因素来确定。
切削深度过大会导致切削力增大，刀具易产生振动，从而影响加工质量；而切削深度过小则会影响加工效率。
四、切削角度切削角度是指刀具刃面与工件表面形成的夹角，通常用α表示。
对于M35蜗轮滚刀来说，其切削角度一般在10-20度之间。
切削角度的选择应考虑到工件的材料及刀具的刃数等因素。
切削角度过大会导致切削力增大，刀具易产生振动，从而影响加工质量；而切削角度过小则会影响加工效率。
五、冷却液冷却液在蜗轮滚刀切削过程中起着冷却刀具、减少摩擦、清洁切屑等作用。
合适的冷却液可以提高切削质量、延长刀具寿命。
蜗轮蜗杆(常见普通)的规格及尺寸
d1=mq
有关标准模数m与标准分度圆直径d1的搭配值及对应的蜗杆直径系数参照表A
（3）蜗杆导程角r 当蜗杆的q和z1选定后，在蜗杆圆柱上的导程角即被确定。为导程角、导程和分度圆直径的关系。
tan r= = = = =
相互啮合的蜗轮蜗杆，其导程角的大小与方向应相同。
（4）中心距a 蜗轮与蜗杆两轴中心距a与模数m、蜗杆直径系数q以及蜗轮齿数z2间的关系式如下：
加工蜗轮时，因为是直径和形状与蜗杆相同的滚刀来切制，由上式可看出，在同一模数下由于Z1和λ0的变化，将有很多不同的蜗杆直径，也就是说需要配备很多加工蜗轮的滚刀。为了减少滚刀的数目，便于刀具标准化，不但要规定标准模数，同时还必须规定对应于一定模数的Z1/tgλ0值，这个值用q表示，称之为蜗杆特性系数。
a= = (q+z2)
蜗杆各部尺寸如表B
名称代号
公式
分度圆直径 d1
齿顶高 ha1
齿根高 hf1
齿高 h1
齿顶圆直径 da1
齿根圆直径 df1
轴向齿距 px
d 1=mq
ha1=m
hf1=1.2m
h1=ha1+hf1=2.2m
da1=d1+2ha1=d1+2m
df1=d1-2hf1=d1+2.4m
px=πm
71
17.75
5
50
10
90
18
6.3
63
10
112
17.778
8
80
10
140
17.5
10
90
9
160
16
图1
图2
（2）蜗杆分度圆直径d1 再制造蜗轮时，最理想的是用尺寸、形状与蜗杆完全相同的蜗轮滚刀来进行切削加工。但由于同一模数蜗杆，其直径可以各不相同，这就要求每一种模数对应有相当数量直径不同的滚刀，才能满足蜗轮加工需求。为了减少蜗轮滚刀数目，在规定标准模数的同时，对蜗杆分度圆直径亦实行了标准化，且与m有一定的匹配。蜗杆分度圆直径d1与轴向模数mx之比为一标准值，称蜗杆的直径系数。即
蜗轮滚切加工
蜗轮滚切加工
《机械加工方法与通用设备》
扬州市职业大学 机械工程学院
•蜗轮加工
•蜗轮滚刀加工蜗轮的原理是模拟蜗杆与蜗轮的啮合传动过程。
加工蜗轮所用的滚刀与该蜗轮实际工作时的蜗杆完全相同，只是在上面做出了切削刃，这些切削刃位于原蜗杆的齿廓螺旋线上。
蜗轮滚刀是一种专用刀具，每加工一种蜗轮就要设计一种专用滚刀。
加工蜗轮时，展成运动和主运动与加工直齿圆柱齿轮时相同。
由于在蜗轮的轴向平面内蜗轮齿底部是圆弧形，滚刀轴线就在圆弧中心，所以不需要垂直进给运动。
为切出全齿深，滚刀相对于蜗轮切入运动可以有两种方式，一种是径向进给，一种是切向进给。
为了防止干涉（过切），多头蜗杆滚刀，一般只能采用切向进给；而单头蜗杆滚刀，一般两种进给方式都可采用。
为保证滚刀与蜗轮的啮合传动关系不变，必须
在滚刀切向进给的同时，给蜗轮附加一个转动，保证在蜗轮的中心面内蜗轮与蜗杆保持纯滚动的关系。
因此，滚刀的轴向进给A21与工作台的附加圆周进给B22之间就构成了一条内联系传动链。
即滚刀在切向刀架的带动下沿滚刀轴线作切向进给，这一运动通过换置机构ut使工件产生一个附加转动。
展成运动的圆周进给B12与附加圆周进给B22通过合成机构合成后驱动工作台旋转。
注意：
采用切向进给时，蜗轮齿面有更多的包络切线，加工表面粗糙度小。
对大螺旋升角的蜗轮，应尽可能采用切向进给。
但切向进给时，需要机床有切向进给刀架。
感谢同学们观看
EDUCATION PRACTICE SESSION PPT 扬州市职业大学 机械工程学院周益军 老师。
插齿刀设计解读
特点：这类刀具加工齿轮精度和生产效率均较高， 通用性好，是生产中常用的齿轮刀具 实例：插齿刀、齿轮滚刀、剃齿刀、花键滚刀、锥齿轮刨刀、 弧齿锥齿轮铣刀盘、加工非渐开线齿形的各种刀具等。
复杂刀具设计
复杂刀具设计
(2)插齿刀的侧刃前角 由于插齿刀的前面为圆锥面，故在产生顶刃前角的同时，在 侧刃上也产生前角。 插齿刀侧刃上任一点的侧刃前角γ ox规定在通过该任意点x并垂 直于侧刃在端面上的投影的正交平面O-O内度量。
侧刃前角γox也不是一个任选 的独立角度，它与侧刃后角 一样是一个取决于其它角度 的派生角度。
(1)插齿刀 插齿刀外形呈齿轮状，是一种切制渐开线圆柱齿轮齿形的 粗加工和半精加工刀具。
加工的模数范围为0.2~12mm 其中： 模数0.2—1mm为小模数段； 模数1—8mm为中模数段； 模数大于8mm为大模数段。
复杂刀具设计
(2)齿轮滚刀 齿轮滚刀外形里蜗杆状。 一般地说，它也是一种粗加工和半精加工的切齿刀具， 生产率很高。
复杂刀具设计
(3)剃齿刀 剃齿刀是一种用于未悴硬齿轮的相加工刀具，一般用来改善 直齿和斜齿渐开线圆柱齿轮的齿形、齿向、齿距(不包括齿距 累积误差)的质量相齿面的粗糙度。
分A、B两个精度等级，分别用来加工6、7级精度的齿轮， 加工的表面粗糙度可达Ra0.8—0.4um。 剃齿刀剃削的模数范围为m＝1—8mm。 剃齿刀的公称分度圆直径有85、180和240mm三种，可根据剃 削齿轮的模数和所使用的机床来选择。 剃齿有很高的生产宰，加工一个齿轮仅需1—3min。
复杂刀具设计
剃齿刀有齿条形、盘形和 蜗杆形等数种， 目前生产中使用的主要是 盘形剃齿刀
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蜗轮滚刀是加工蜗轮的主要刀具,而且对于每种蜗轮,须专门设计、制造相应的滚刀。
用传统的人工设计方法,设计人员需进行查表、计算、绘图等工作,重复劳动量大,设计效率低,设计周期长,容易出错。
而采用计算机辅助设计,可以克服上述缺点,提高设计质量和效率。
为此,我们在搜集蜗轮滚刀现有设计资料,研究工人设计方法的基础上,应用AutoCAD内嵌的VBA （visual basic for Application）语言,开发了蜗轮滚刀CAD通用软件。
该系统模拟蜗轮滚刀人工设计的全过程,自动完成设计计算、工作图绘制等全部工作。
1.1 研究蜗轮滚刀计算机辅助设计的意义
当今社会是科学技术高速发展的社会，特别是近几年来，计算机技术、电子信息技术等取得的巨大进步，给传统的机械制造行业带来了重大的影响。
多年来的实践表明，将计算机、消息技术应用于机械行业，是机械制造行业进一步发展的必由之路。
而计算机辅助设计（Computer Aided design-CAD）技术作为计算机、消息技术在机械制造行业中应用的一门基础技术，在机械制造领域获得了越来越广泛的发展和应用。
在产品研制开发周期中，设计工作变得愈来愈复杂，使得传统的设计方法己不能适应现代化设计的需要。
而CAD技术的开发和应用彻底改变了这种状况，其无论在设计速度、设计精度、图面质量和出错率等方面，都具有传统设计方法无法比拟的优点。
它能够促进科研成果的应用、开发和转化，减轻人的脑力劳动，提高工程和产品的设计质量，缩短产品研制开发周期，实现设计的科学性和创造性，是加速产品更新换代及提高市场竟争力的一项关键技术和强大工具。
在刀具的设计中，为了减少设计工作量，缩短设计周期，提高设计可靠性，采用CAD技术己成为当务之急。
同时，利用CAD技术开发复杂刀具的计算机辅助设计软件具有很高的实用价值和广阔的应用前景。
本文对机械CAD技术、参数化CAD系统设计环境和开发工具进行了分析和研究。
通过对蜗轮滚刀设计原理的分析，推出了阿基米德蜗轮滚刀的设计计算公式。
由此运用AutoCAD 2000内嵌的VBA语言，开发出具有良好用户界面的蜗轮滚刀的CAD系统，从而实现蜗轮滚刀的参数化设计，达到蜗轮滚刀设计的快速性、准确性和优化性。
通过实例验证了蜗轮滚刀CAD软件设计的正确性，它能够圆满完成用户的设计、绘图工作，同时该系统运行可靠，使用方便，具有一定的实用价值。
在刀具设计，尤其是复杂刀具的设计中，为了减少设计工作量，缩短设计周期，提高设计精度，采用CAD技术已是当务之急。
本文在普通刀具CAD技术的基础上，提出一种适用于复杂刀具多参数设计的CAD方法，并开发了相应的CAD软件。
对于同一类型不同结构尺寸的复杂刀具，只要输入已知参数，不必重新编程计算，即可自动按用户要求进行刀具结构尺寸运算，并绘制出刀具设计结构图。
该软件的最大优点是具有一定通用性，与交互式绘图软件相比，可大大缩短设计周期，提高设计精度，减小同类产品之间的设计误差。
现以蜗轮滚刀参数设计为例，对软件的总体结构、功能设计和数据通讯作一介绍。
2．蜗轮滚刀参数设计软件的总体结构
本软件采用结构化设计方法，首先利用Foxbase＋数据库进行窗口设计和数据查询、检索；然后采用VC＋＋语言进行参数运算；最后调用智能型参数绘图语言Autolisp编制的绘图程序进行滚刀工作图绘制。
软件执行框图见下图。
软件执行框图
3．窗口设计和数据检索
本软件的菜单设计和数表查询均采用Foxbase＋语言，Foxbase＋可实现建立数据库和数据查询等操作，并可通过程序实现数据文件中的数据操作。
因此，设计蜗轮滚刀时的许多查表工作均由Foxbase＋完成。
此外，Foxbase＋还具有简明的菜单设计功能。
本软件采用
＠X，Y SAY“……”语句进行菜单设计，其优点在于：用＠……SAY定位显示语句可以在屏幕任意位置设置任意大小的菜单，不必在没有显示信息的地方频繁添补空格符，因此具有一定灵活性。
而且这种语句可充分利用硬件环境提供的彩色功能，使菜单美观醒目。
程序语句举例如下
＠5，12say“……蜗轮滚刀菜单选择……”
＠7，12prompt“1．阿基米德蜗轮滚刀”
＠9，12prompt“2．齿槽法向直廓蜗轮滚刀”
＠11，12prompt“3．ZC1圆弧圆柱蜗轮滚刀”
＠12，13prompt“4．退出”
4．Foxbase＋与VC＋＋间的数据通讯
本软件中有关滚刀结构参数的计算采用VC＋＋语言，而Foxbase＋与高级语言之间的数据通讯是借助数据文件来实现的。
Foxbase＋的COPY TO命令可将数据库文件转换为高级语言程序能够接受的数据文件（以*.TXT为扩展名的文本文件），而APPEND FROM命令则可将高级语言数据文件的数据转移到数据库文件中，从而完成Foxbase＋与高级语言之间的数据通讯。
5．Foxbase＋与Autolisp间的数据通讯
在计算机辅助设计中，数据信息与图形信息紧密相关，在利用Foxbase＋菜单设计数表查询、调用VC＋＋程序计算出滚刀设计结构参数以后，则需要将这些数据信息传输给Autolisp程序进行参数绘图。
Autolisp语言是一种嵌入AutoCAD内容的智能设计语言，是对AutoCAD进行二次开发的有力工具，该语言在AutoCAD环境下运行，可直接调用AutoCAD绘图命令。
在本软件设计中，采用Autolisp的输入输出（I／O）功能来实现与Foxbase＋的数据
通讯。
在Autolisp的I／O函数中，Read-line能够从ASCII码文本文件中读取数据，每次读取一行，每一行作为一个处理单元。
利用Foxbase＋语言将滚刀设计结构参数的最终计算结果存入一个文本文件（*.TXT）中，然后再由Autolisp接口程序调用，读取文本文件（*.TXT）中的数据，进行参数绘图。
例如：读取直线两端点坐标Pt1，Pt2绘制直线Pt1Pt2，其程序如下：
（setq f（open “name1.txt”“r”））
（setq kk（read line f））
（setq b“（”c“）”）
（setq mm（strcat b kk c））
（setq nn（read mm））
（setq pp（car nn））
（if（＝pp 1）（setq ptl（list （nth 1nn）（nth 2nn））））
（setq pt2（list（nth 3 n
引言蜗轮滚刀是加工蜗轮最常用的刀具。
蜗轮滚刀外观上和齿轮滚刀很相似，在设计上也有不少相同之处，但蜗轮滚刀却有自己的一些特点。
蜗轮滚刀的切削刃应该位于基本蜗杆的螺纹面上，它的基本蜗杆应符合被切蜗轮相啮合的工作蜗杆，且主要参数如模数、压力角、分度圆直径、螺纹头数、螺纹方向和螺纹升角等均须与蜗杆一致。
另外，蜗轮滚刀加工蜗轮时的中心距，除粗加工时为了控制蜗轮齿厚而可适当改变外，一般应和蜗轮副的装配中心距严格相同。
由于以上原因，每加工一种蜗轮，就单独需要一把滚刀，这就大大增加了设计和制造的难度。
用传统方法对蜗轮滚刀进行设计时，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蜗齿轮在运行过程中是否会发生干涉现象等。
因此，开发齿轮蜗轮滚刀的计算机辅助设计软件具有很高的实
用价值和广阔的应用前景。
本文作者在研究了蜗轮滚刀的结构参数及其特点的基础上，利用SolidWorks软件设计开发了蜗轮滚刀的计算机辅助设计系统。