蜗轮滚刀设计

阿基米德蜗轮滚刀设计说明书

系部：机械工程系

专业：机械设计与制造

班级：Z120255

学号：Z********

姓名：***

日期：2014年5月

蜗轮滚刀设计

[原始条件]

已知工作的蜗杆的轴向模数：ｍx =5mm ；蜗轮头数：z 1 =2；蜗杆分度圆直径：d 1=50mm; 蜗杆外径：d a1=60mm; 蜗杆根圆直径：d f1=38mm ；蜗杆轴向齿形角:α

x1

=20o ；分圆柱上螺旋升角:λ=11o 18′36"；轴向齿距p x1=15.708;导程：

p x1=z 1p x1=31.416mm;蜗杆螺牙部分长度:L １＝80mm ；蜗杆类型：阿基米德蜗杆；蜗杆材料:40C r ,表面淬火45--50HRC 。

已知蜗轮齿数：z 2=50；蜗轮精度等级：8级；蜗轮副的啮合中心距：a 12=150㎜；蜗轮的顶隙:c=0.2ｍx=1.0㎜；蜗轮副保证侧隙类别:j n ；蜗杆的装配方式：径向；蜗轮材料:ZCuSn10Pb1；使用滚齿机:Y3150E 。

[设计步骤](括号内为精度)

蜗轮滚刀处于工作蜗杆的位置与被被切蜗轮啮合，所以蜗轮滚刀的参数应与工作蜗杆相同，即滚刀轴向模数:m x0=5mm ；滚刀头数:z 0=2；滚刀分度圆直径：d 0=50mm ；分圆柱上螺旋升角:λ0=11018′36"；轴向齿距:p x0=31.416mm ；根圆直径：d f0=38；螺旋方向:右旋；蜗杆类型:阿基米德蜗杆。

其它参数如下:

1 蜗轮滚刀外径d a0(0.1) d a0=d a1+2(C+Δ) =[60+2(0.5+1)*5 =63mm

其中Δ——备磨量。一般取Δ=0.1m xo C ——蜗轮副的顶隙，C=0.2m x0 2圆周齿数z k

采用径向进给加工时，应使z k 与z 0无公因数，以增加包络蜗轮齿面的刀刃数。同时应考虑蜗轮精度等级，加工6级精度蜗轮z k ≥12；加工7级精度蜗轮z k ≥10；加工8级精度蜗轮z k ≥8；加工9级精度蜗轮z k ≥6。对切向进给加工的蜗轮滚刀没有这个要求。

我们先取z k =9,待铲削量和容屑槽等参数决定后，校验铲磨干涉和齿强度，最后决定圆周齿数。

3 后角αp 各铲削量K 和K 1

滚刀后角α

p =10o-12o，取α

p

=10o，则铲削量

K=πd

a0tgα

p

cosλ

/z

k

=πX63Xtg10o cos11o18′36″/9

=3.8mm

由铲床常用凸轮的升距表，可得出K

1

=6㎜；K=4mm。

4 端面参数

（1）容屑槽深度H

k

（0.5）对于I型铲削型式

H

k =(d

a0

-d

f0

)/2+(K+K

1

)/2+(0.5--1.5)

=(63-38)/2+(4+6)/2+(0.5--1.5) =18.0mm

（2）容屑槽底圆弧半径r(0.5)

r

k =π{d

a0

-[(d

a0

-d

f0

)+(K+K

1

)]/2}/(2Az

k

)

=π{63-[(63-38)/2+(4+6)/2] }/(2*4*9) =2.0mm

式中A——系数，铲磨滚刀：A=4；非铲磨滚刀A=6 （3）容屑槽θ一般θ=22o，25o或30o，此取θ=30o。

5 容屑槽导程p

k

（0.5）

P

k =πd

/tgλ

=πX50/tg11o18′36″=785㎜

6 作图校验

（1）干涉校验结果是不发生干涉。（2）强度校验

计算齿根厚度c=2.5(d

a0-2H

k

)/z

k

=2.5(63-2*18)/9=7.5

刀齿强度c/H

K

=7.5/18=0.42≥(0.35--0.45) 满足不等式。

7 齿形参数（如图）

在蜗轮滚刀的工作图上，应画出滚刀齿形作为检查的依据。阿基米德滚刀的轴向齿形是直线，故规定画出齿形，并标注齿形角，以便于检查。螺旋槽滚刀的前刀面在法面上，所以除齿形角以外的其它齿形参数都应标注在法面齿形图上。直槽滚刀的齿形参数则应全部标注在轴向齿形图上。

（1）齿形角（1′）

ctgα

x0R =ctgα

x1

-Kz

k

/p

k =ctg20o-4*9/785

=2.701641

α

x0R

=20.180

ctgα

x0l =ctgα

x1

+Kz

k

/p

k

=ctg20o+4*9/785

=2.793337

α

x0l

=19.700

（2）轴向齿顶顶斜角φx（1′）螺旋蜗轮滚刀的顶刃不在轴向截面中，在径向铲削齿顶时切削有先后关系，因此每个刀齿的顶刃就形成顶刃斜角φx，由下式计算

Φ

x =arctg(Kz/p

k

)

=arctg(4*9/785)

=2.630

(3)法向齿距p

n0

（0.001）

P

n0=p

x0

cosλ

=15.708cos11018’36″

=15.403mm

（4）法向齿厚s

n0

(0.001)

S

n0=p

x0

/2+Δms/2

=(15.403+0.25)/2mm

=7.827mm

式中Δms--蜗杆齿厚最小减薄量由表5-4查得。对于粗加工的蜗轮滚刀齿厚应减