渐开线齿轮滚刀设计
齿轮滚刀刀具简介
齿轮滚刀刀具简介(一)齿轮滚刀的形成齿轮滚刀是依照螺旋齿轮副啮合原理,用展成法切削齿轮的刀具,齿轮滚刀相当于小齿轮,被切齿轮相当于一个大齿轮,如图9-24所示。
齿轮滚刀是一个螺旋角β0很大而螺纹头数很少(1~3个齿),齿很长,并能绕滚刀分度圆柱很多圈的螺旋齿轮,这样就象螺旋升角γz很小的蜗杆了。
为了形成刀刃,在蜗杆端面沿着轴线铣出几条容屑槽,以形成前面及前角;经铲齿和铲磨,形成后刀面及后角,如图9-25所示。
(二)齿轮滚刀的基本蜗杆齿轮滚刀的两侧刀刃是前面与侧铲表面的交线,它应当分布在蜗杆螺旋表面上,这个蜗杆称为滚刀的基本蜗杆。
基本蜗杆有以下三种:1.渐开线蜗杆渐开线蜗杆的螺纹齿侧面是渐开螺旋面,在与基圆柱相切的任意平面和渐开螺旋面的交线是一条直线,其端剖面是渐开线。
渐开线蜗杆轴向剖面与渐开螺旋面的交线是曲线。
用这种基本螺杆制造的滚刀,没有齿形设计误差,切削的齿轮精度高。
然而制造滚刀困难。
2.阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆的螺旋齿侧面是阿基米德螺旋面。
通过蜗杆轴线剖面与阿基米德蜗螺旋面的交线是直线,其它剖面都是曲线,其端剖面是阿基米德螺旋线。
用这种基本蜗杆制成的滚刀,制造与检验滚刀齿形均比渐开线蜗杆简单和方便。
但有微量的齿形误差。
不过这种误差是在允许的范围之内,为此,生产中大多数精加工滚刀的基本蜗杆均用阿基米德蜗杆代替渐开线蜗杆。
3.法向直廓蜗杆法向直廓蜗杆法剖面内的齿形是直线,端剖面为延长渐开线。
用这种基本蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀,其齿形设计误差大,故一般作为大模数、多头和粗加工滚刀用。
(三)滚刀的齿形误差用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆作滚刀,切制的齿轮齿形存在着一定误差,这种误差称为齿形误差。
由基本蜗杆的性质可知,渐开线基本蜗杆轴向剖面是曲线齿形,而阿基米德基本蜗杆轴向剖面是直线齿形。
为了减少造型误差,应使基本蜗杆的轴向剖面直线齿形与渐开线基本蜗杆轴向剖面的理论齿形在分度圆处相切。
阿基米德滚刀基本蜗杆轴向剖面齿形角αx0,应等于渐开线蜗杆轴向剖面齿形的分度圆压力角,如图9-26所示。
利用matlab实现齿轮滚刀快速设计
利用matlab实现齿轮滚刀齿形快速设计随着齿轮行业发展近几十年,人们对齿轮的研究越来越深入,其中涉及到很多高等数学的运算,在早期,工程师们用纸笔的方式,进行大量的计算,计算过程非常复杂,工作量非常大,所以也很辛苦。
目前很多公司研发出专门针对高等数学运算的软件,非常好用,也节省了大量的计算工作量,不得不佩服当今科学发展的飞跃性速度。
现在我们借助matlab设计一款标准齿轮滚刀齿形:齿轮1:m=2,z=37,α=20°,d a1=φ78,r1=37,r b1=34.77齿轮2:z=41,d a2=φ86这里我们借用公式dnf=√[d−2(h∗an−x n−x f)m n]2+4[(h∗an−x n−x f)m n /tanαt]2 (因为标准齿轮,此处x n=0,x f=0,m n=m,αt=α)计算渐开线起始圆d nf=φ70.86,r nf=35.43起始圆压力角α0=arccos(r b1/r nf)=11.076°,转换成弧度为0.1933起始圆展角(及该点渐开线函数)θ0=tanα0-α0=0.0024;同样利用d a1=φ78, r b1=34.77计算出终止圆展角θa=0.038我们先看齿廓部分渐开线方程组:x=R b cosθ+R bθsinθy=R b sinθ-R bθcosθ该方程组在齿轮手册中的图形解释如下:可以看出,当l0=0时,渐开线起点在x轴上,起点在基圆,而我们一般研究时以y轴为纵坐标,且渐开线偏离y轴半个基圆弧齿厚。
所以,我们先旋转90°,即将x轴和y轴切换:x=R b sinθ-R bθcosθy=R b cosθ+R bθsinθ基圆弧齿厚计算公式:S b=[s+mzinv(α)]cosα此处s为分度圆齿厚s=πm/2,由以上两公式计算出s b=3.99基圆半弧齿厚s b/2=1.995基圆周长l=πd b=218.47故我们可以计算出齿形实际渐开线起点在基圆上偏离y轴的角度为s b/2/l×360°=3.29°于是,我们将渐开线方程组绕齿轮中心作旋转,旋转变换如下:Aφ1=[cos3.29°,sin3.29°,0][-sin3.29°,cos3.29°,0][0 , 0 , 1]渐开线方程组写成矩阵形式:A=[ R b sinθ-R bθcosθ][R b cosθ+R bθsinθ ][ 0 ]经过变换的齿廓曲线方程组如下:B= Aφ1*A,我们将这两个矩阵及变换输入matlab中,计算结果如下:B =[rb*sin(θ) - (57*rb*cos(θ))/10000 - (57*a*rb*sin(θ))/10000 -θ*rb*cos(θ)][ rb*cos(θ) + (57*rb*sin(θ))/10000 +θ*rb*sin(θ) - (57*θ*rb*cos(θ))/10000 ] [ 0 ]即x= rb*sin(θ) - (57*rb*cos(θ))/10000 - (57*a*rb*sin(θ))/10000 -θ*rb*cos(θ)Y= rb*cos(θ) + (57*rb*sin(θ))/10000 +θ*rb*sin(θ) - (57*θ*rb*cos(θ))/10000 当然该式中数字显示和我们平时习惯有点不一样,可以不理会它,这就是我们齿轮1齿廓曲线的实际方程组。
渐开线花键滚刀的设计与加工工艺
渐开线花键滚刀的设计与加工工艺任务书1.设计的主要任务及目标(1)了解渐开线花键滚刀的工作原理。
(2)掌握渐开线花键滚刀的齿形设计。
、(3)了解渐开线花键滚刀切削过程及其特点。
(4)了解渐开线花键滚刀结构参数的确定。
(5)了解渐开线花键滚刀的公差与技术要求。
(6)掌握渐开线花键滚刀的设计步骤。
(7)掌握渐开线花键滚刀加工工艺并编制加工工艺过程卡。
2.设计的基本要求和内容(1)要求了解渐开线花键滚刀的工作原理。
(2)要求基本掌握渐开线花键滚刀的齿形设计及结构设计,并能出产品图纸。
(3)要求了解渐开线花键滚刀加工工艺。
(4)根据设计的产品图,编制加工工艺过程卡。
3.主要参考文献(1)袁哲俊编《齿轮刀具设计》上、下册,新时代出版社,1983年(2)四川省机械工业局编《复杂刀具设计手册》上、下册,机械工业出版社,(3)太原工具厂齿轮刀具工艺资料4.进度安排审核人:年月日I渐开线花键滚刀的设计与加工工艺摘要:本篇论文就渐开线花键滚刀的设计与加工工艺进行了详细的阐述,渐开线花键滚刀的设计最主要的就是其齿形的设计。
本篇论文先对渐开线花键滚刀做了一些简单的介绍,然后根据已知被切齿轮参数,选定渐开线花键滚刀的模数、外径、长度、内径、容屑槽数等以及选定设计30°压力角渐开线花键滚刀,A级精度。
然后就是齿形计算,计算其轴向齿形尺寸、法向齿形尺寸、切削部分尺寸等等,列表总结了各个参数的计算精度,根据计算出来的各个参数绘制产品图以及规定技术条件。
最后部分是其加工工艺的设计,附上工艺卡。
关键词:渐开线花键滚刀、齿形计算、计算精度、技术条件、工艺卡Involute spline hob design and processing technology Abstract:the paper has a detailed elaboration about involute spline hob design and processing technology ,and the main design of involute spline hob is the tooth profile designing. This paper made some simple introduction about involute spline hob firstly,then according to the known by grinding wheel parameters, selected the modulus involute spline hob, outer diameter, length, diameter, let crumbs slot number and so on, and selected 30 ° pressure Angle involute spline hob, which is grade A precision. And next step is tooth shapeCalculation,including axial tooth size,normal tooth size, cutting parts, etc.,and the list summarizes the calculation precision of each parameter,according to the calculation of each parameter map product technical conditions and regulations.The last part is Design of process technology, attached a process card.Keywords:involute spline hob, tooth profile calculation, precision, technical conditions, process CARDSI I目录1 绪论 (1)1.1 渐开线花键滚刀简介: (1)1.2 滚刀的国内外发展现状: (3)1.3 齿轮滚刀材料与结构: (4)2 已知条件: (5)2.1 已知被切齿轮参数: (5)2.2 渐开线花键滚刀的结构参数: (5)3 齿形计算: (9)4 计算精度 (12)5 产品图的绘制: (13)6 技术条件 (14)7 工艺设计 (17)7.1 工艺路线: (17)7.2 剃前齿轮滚刀的加工方法: (17)7.3 工艺过程卡: (18)8 结论: (21)参考文献 (22)致谢 (23)II1 绪论1.1 渐开线花键滚刀简介为了更深入的了解渐开线花键滚刀,必须先了解齿轮滚刀的工作原理。
南华大学齿轮滚刀专业课程设计
南 华 大 学 机 械 工 程 学 院 零 件 加 工 工 艺 卡
图
工序 号
号
零
件
名
称
工时 定额
材
料
非标齿轮滚齿刀 工 序 名 称 及 内 容 设备型号 工装夹具、 刃具、量具
高速钢 备 注
一 二 三
锻造:锻造毛胚至 105 105 正火 车:初车外圆、清两端面(见光) 一头打出中心孔 C6140A 1.00
C8955
39.7 带键 2.00
螺纹芯轴、 25 ° 成 形 铣刀
转工序 2.00
a c =15.985/12.7 b d
选取挂轮 abcd 分别为 33.36.52.60
十一 十二 十三 十四
钳:去不全齿、去毛刺 热处理:63~66HRC 磨:内孔留 0.01~0.015 研:内孔至尺寸 M2120 内孔研磨
0.001 0.01
tn 3.1416 5.08 15.959
S fng 3.1416 5.08 2 7.98
切削部分 (1) 前角
0 度前角 e
0
0.1
e 0
e0
前刃面偏位置 e 0
(2)
铲背量 第一铲背量
e 取 10 ~ 12
K
K
Deg tg e zg
设计总结
高速钢是一种含多量碳(C)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等元素的高合金钢,热处 理后具有高热硬性。当切削温度高达 600℃以上时,硬度仍无明显下降,用其制造的刀具切 削速度可达每分钟 60 米以上,而得其名。高速钢按化学成分可分为普通高速钢及高性能高 速钢,按制造工艺可分为熔炼高速钢及粉末冶金高速钢。 高性能高速钢具有更好的硬度和热硬性,这是通过改变高速钢的化学成分,提高性 能而发展起来的新品种。它具有更高的硬度、热硬性,切削温度达摄氏 650 度时,硬度仍可 保持在 60HRC 以上。耐用性为普通高速钢的 1.5-3 倍,适用于制造加工高温合金、不锈钢、 钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具。 主要品种有 4 种,分别为高碳系高速钢、高钒系 高速钢、含钴系高速钢和铝高速钢。 国内在复合刀片生产方面主要采用热轧焊的方法。 以生产工业机械刀片的重点企业柳州 市机械刀片厂为例,该厂生产的“永丰利”牌工业刀片,在国内久负盛名,销量始终保持国内 前三位,产品在国内具有典型性,目前使用的制造技术是:刀体材料为碳素结构钢 Q235, 刀刃材料为普通合金工具钢。 制造过程是先将合金工具钢同刀体焊接定住, 然后将已定位的 刀片加热到高温,再进行热轧,将刀片压合在刀体内。从制造过程来说,刀体和刀刃部分在 加热时发生氧化,这些氧化物在压合面上可能形成夹杂,降低产品的成品率;其次是复合后 的加工余量很大,耗费大量工时。 从刀片的使用观点出发,刀片的连续工作时间太短,一般在工作 6—8 小时后,必须下 机磨刀口;对要求高的切削加工,其连续工作时间不得超过 4 小时。工作过程中,如遭遇硬 度较高的材质,刀口的锋利性也比高速钢复合刀片差,对用户来说,生产效率显然偏低。
渐开线齿轮滚刀CAD辅助设计
渐开线齿轮滚刀CAD辅助设计王军【摘要】针对常用的渐开线齿轮,利用啮合理论建立了齿条型刀具加工齿轮的数学模型,得出了齿轮的全齿廓曲线数学方程,基于建立的数学模型,利用Visual Basic 6.0编制了相应的计算机程序,在Auto CAD平台上绘制出了齿轮的完整齿廓曲线,实现了滚刀加工的软件模拟.% The math model of machining common involute gear with rack cutter was established by joggle theory, educing math equation of the full tooth profile curve. Based on the math model, the corresponding computer program was developed using Visual Basic 6.0. The full tooth profile curve was drawn in Auto CAD platform, realizing the software simulation of the cutter hob machining.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P42-43,46)【关键词】渐开线齿轮;齿轮滚刀;CAD辅助设计;软件模拟;齿廓曲线【作者】王军【作者单位】济钢集团有限公司装备部,山东济南250101【正文语种】中文【中图分类】TH132.413齿轮作为重要的基础传动部件被广泛应用于机械、冶金、石化、煤炭等行业,齿轮的设计与特性将直接影响到这些产品的性能和质量[1]。
渐开线以其优良的特点,得到了日益广泛的应用。
目前,为了适应重载、高速的需求,对渐开线齿轮的齿形提出了新的要求。
为了满足新齿形的加工需求,需要对齿轮滚刀进行设计。
针对这一需求,本研究利用啮合理论,实现了滚刀齿形的计算机辅助设计[2],对于进一步发挥渐开线齿轮的优点,提高滚刀的设计效率,减少滚刀的设计成本具有积极的意义。
滚刀设计
' 2
hf sin α cos α
+ ha tan α
由于L2>L2',所以满足上述两个要求的滚刀最小长度为: 由于 ,所以满足上述两个要求的滚刀最小长度为:
L = L1 + L2
复杂刀具设计
计算得到的滚刀长度,还要进行修正: 计算得到的滚刀长度,还要进行修正: (1)由于滚刀的刀齿是按螺旋线分布的,所以边缘上的几 )由于滚刀的刀齿是按螺旋线分布的, 个刀齿是不完整的刀齿,为了使它们不参加切削, 个刀齿是不完整的刀齿,为了使它们不参加切削,就应该把滚 刀长度加长些。 刀长度加长些。 (2)加工直齿齿轮时,由于滚刀轴线与工件端面倾斜角度, )加工直齿齿轮时,由于滚刀轴线与工件端面倾斜角度, 滚刀与齿轮坯的切削区域便加大了, 滚刀与齿轮坯的切削区域便加大了,因而滚刀长度必须相应的 增加。但是,由于加工直齿轮时一般不超过6˚~7˚,这一项修正 增加。但是,由于加工直齿轮时一般不超过 , 的影响不超过0.6%,可以不予考虑,但当加工斜齿齿轮时,如 的影响不超过 ,可以不予考虑,但当加工斜齿齿轮时, 果滚刀轴线与工作面的夹角较大,必须考虑增加滚刀的长度, 果滚刀轴线与工作面的夹角较大,必须考虑增加滚刀的长度, 或在滚刀上作出切削锥部。 或在滚刀上作出切削锥部。 (3)滚刀的轴台是用于检验滚刀安装跳动的基准,为了便 )滚刀的轴台是用于检验滚刀安装跳动的基准, 于测量,单边轴台长度应不小于4~6mm。 于测量,单边轴台长度应不小于 。 (4)为了使滚刀整个长度上的刀齿磨损均匀,滚刀可沿轴 )为了使滚刀整个长度上的刀齿磨损均匀, 向窜刀,以增加每次重磨间的寿命, 向窜刀,以增加每次重磨间的寿命,所以计算滚刀的长度时还 应考虑增加一定的窜刀长度。可取轴向窜刀位置为2~3个。 应考虑增加一定的窜刀长度。可取轴向窜刀位置为 个
第一章_滚刀的设计及应用
2.滚齿的四个运动
(1)滚刀旋转运动
(2)滚刀沿齿的轴向进给运动
(3)工件(齿坯)配合滚刀作相应旋转运动
(4)差动分度运动(切斜齿轮时)
•
滚刀的旋转运动为主运动。加工直齿轮时,滚刀每转
一转,工件转过一个齿(当该刀为单头时)或数个齿(当滚刀
为多头时),以形成展成运动,即圆周进给运动;为了在齿
• 但由于齿轮滚刀的分度圆柱上的螺旋升角很小,故加工出的齿 形误差也很小。特别是阿基米德滚刀,不仅误差较小,而且误 差的分布对齿轮齿形造成一定的修缘,有利于齿轮的传动。因 此,一般精加工用的和小模数(m ≤10mm)的齿轮滚刀均为阿 基米德滚刀。法向直廓滚刀误差较大,多用于粗加工和大模数 齿轮(m > 10mm)的加工。
螺旋齿轮副啮合的过程,滚刀实际上是一个螺
旋角很大的斜齿轮,呈蜗杆状。滚齿时(如图 7所示),滚刀切削刃齿轮端截面内相当于齿 条平移,因此切出的渐开线齿形,是齿条运动
轨迹的包络线。因此一种模数的齿轮滚刀可以
加工出模数和齿形角相同但齿数、变位系数和
螺旋角不同的各种圆柱齿轮。
返设计图
图7 滚齿加工图
轴向进给运动 分齿运动及附加运动
滚刀的设计及应用
第一节 概述 第二节 滚刀参数的优化设计 第三节 滚齿加工参数的选取 第四节 滚刀的使用和管理 第五节 滚齿常见缺陷及消除方法
第一节 概述
• 一、齿轮滚刀的工作特点 • 二、齿轮滚刀的工作原理 • 三、齿轮滚刀的构造和规格
四、滚刀精度
几种不同结构的齿轮滚刀
图1 自制普通滚刀
图2 进口多头斜槽滚刀
三、齿轮滚刀的构造和规格
2.滚刀的主要参数 (1)滚刀外径 (3)滚刀螺旋升角 (5)滚刀的槽数 (6)模数和压力角
齿轮滚刀设计
齿轮滚刀设计计算滚刀图号D51-0408按《齿轮刀具设计》范被加工齿轮图号中间轴二档设计日期A、被加工齿轮原始参数序号名称符号数值1法向模数mn 2.5或法向径节Dp2.52齿数Z1223分圆法向压力角αn202020αn0.34906585Invαn0.0149043844分圆螺旋角β131.5436旋向左旋55283310.90.0131.910.5569345645分圆直径d164.7916分圆法向弧齿厚s1 4.021或公法线尺寸W40.490跨齿数n6法向变位系数x1s1 4.021端面变位系数xt10.0447齿顶圆直径da170.6齿根圆直径df158.400或齿全高h 5.0008全齿高h 6.1009齿根圆直径df158.4齿轮中心距A69.5B、共轭齿轮参数10齿轮齿数z22511齿轮分圆直径d273.62612齿轮顶圆直径da279齿轮法向变位系数x20齿轮端面变位系数xt20C、齿轮的辅助参数13端面模数mt 2.945 14分圆端面压力角αt0.405055746Invαt0.023709771 15基圆直径db159.548 16共轭齿轮基圆直径db267.669齿轮副啮合角Invαt120.023709771αt120.40504650.40505570.4050557αt120.405055746共轭齿轮的啮合角αt'0.414716282 17齿轮副的中心距a69.500 18齿轮副的端面有效啮合线长度l11.958 19齿轮端面齿形的最小曲率半径ρ1min7.620最小曲率半径处的直径df161.46820齿轮基圆螺旋角βb10.519802615 21齿轮径向间隙c'0.320齿轮的法向基节tn17.380齿顶圆端面压力角αtda10.567100794Invαtda10.069785015齿顶圆螺旋角βa10.678512853分圆端面弧齿厚st1 4.737齿顶圆端面弧齿厚stda1 1.90858956齿轮齿顶圆法向弧齿厚snda1 1.486 D、滚刀基本尺寸滚刀精度等级A滚刀外径da080孔径di32全长L80容屑槽型式直槽54961圆周齿数zk14螺旋头数z01螺旋旋向左旋前角γ0后角αe12铲背量K 3.82K 4.0K1 6.0K0.0K10.0铲背量(取标准值)K 4.0第二铲背量K1 6.0验算侧后角αc0.0749829874.29620867940.1777252080.0046351254.1746齿顶高ha0 3.196齿根高hf0 3.529齿全高h0 6.725容屑槽深度H12.7槽低半径r 1.2容屑槽角θ25节圆直径d072.809节圆螺旋升角λ00.0343433051.96772643710.5806358620.0003815171.5803容屑槽螺旋角βk0容屑槽导程Pk∞法向齿距p0n7.854轴向齿距p0x7.859法向齿厚s0n 3.833轴向齿厚s0x 3.835齿顶圆角半径rc0.75齿根圆角半径rc'0.5齿顶宽(无留剃凸角) 1.508齿顶全圆弧时圆角半径(无凸角)rc 1.077轴向齿形角α00.34925546620.0108642200.0065185210.00391111320.0039修缘刃轴向齿形角αc00.39028857922.36188837220.2171330220.00427981322.2142E、留剃齿顶凸角尺寸齿厚留剃量△0滚刀节线到留剃凸角起点的高度△h' 2.028滚刀齿顶到留剃凸角起点的高度△h 1.168凸角高度(目标值)△1'0有凸角时滚刀齿顶宽度 1.507628873双圆角计算倒角圆角半径(有凸角、双圆角)rc0.754圆弧起点到齿顶的高度0.495860404中间计算数据A0.414中间计算数据B0.952997691中间计算数据C 1.039013315中间计算数据0.409765863中间计算数据0.811774997凸角斜线齿形角0.34925546620.0108642200.0065185210.003911113凸角斜线齿形角20.0039全圆角齿顶全圆弧时圆角半径(有凸角)rc 1.077圆弧起点到齿顶的高度0.708304964中间计算数据A0.090975867中间计算数据B 1.179092077中间计算数据C 1.182596607中间计算数据0.077004991中间计算数据 1.14453587凸角斜线齿形角0.34925546620.0108642200.0065185210.003911113凸角斜线齿形角20.0039 F、齿顶修缘计算齿轮的修缘高度(剃后)C1 1.43齿轮的(法向)修缘量(剃后要求)C20.2修缘渐开线的分圆法向压力角αn222.350.390081088修缘渐开线的分圆端面压力角αt20.451044586Invαt20.033299463修缘渐开线的基圆直径dbc58.31166507修缘起点处的直径dc67.74基本渐开线在修缘起点的端面压力角αtc10.496882055Invαtc10.045378821修缘起点处的螺旋角βc0.577096397修缘起点处的端面弧齿厚stc 3.485修缘起点处的法向弧齿厚snc 2.920修缘渐开线顶圆的端面压力角αtda20.598921211Invαtda20.083633056修缘渐开线在起点处的端面压力角αtc20.533925728Invαtc20.057276895修缘渐开线顶圆的端面弧齿厚stda2 1.771修缘渐开线顶圆的端面弧齿厚snda2 1.379齿轮的(法向)周向修缘量(实际)C2'0.054滚刀修缘起点到节线的高度hc' 1.346滚刀齿根槽宽Sfco 1.25轮刀具设计》范例格式2014-12-25 8:33输入:度.分秒格式输入:度.分秒格式输入:直齿、左旋、右旋输入:直槽、螺旋槽OK输出:度分秒格式输出:度分秒格式输出:度分秒格式输出:度分秒格式输出:度分秒格式注:基本渐开线表示1,修缘渐开线表示2验算:与要求的是否相符,如不符合,调整αn2尽量大于0.5,如不符,可减小修缘角。
滚刀设计
复杂刀具设计
(2)砂轮位置的调整: 砂轮和滚刀的相对位置应保证得到需要的滚刀前角。
左图为重磨零前角滚刀时砂 轮的位置。重磨时需利用 对刀样板使砂轮锥面母线 通过滚刀轴线。
复杂刀具设计
(3)砂轮表面的修形: 重磨直槽滚刀时,砂轮工作面(锥面)母线应是直线,才能 磨出平直的前刀面。 重磨螺旋槽滚刀时,直母线的 锥面砂轮会磨出凸状的前刀面。 前刀面中凸的程度随着滚刀容 屑槽螺旋角的增大而加剧,因 此该值大于8°~10°时,必 须按某种曲线修整砂轮,以磨 出直线性好的前刀面。砂轮截 形曲线可用计算法求得,滚刀 刃磨机床上的砂轮修整装置, 应保证修整出的砂轮截形接近 计算结果。
2) 滚刀的安装
复杂刀具设计
a ) 右旋滚刀 滚切右旋工件 b ) 右旋滚刀 滚切左旋工件
安装角δ取决于滚刀的螺旋升角λ0和被加工齿轮的螺旋角β1
“同减异加,左顺右逆 ”
c ) 左旋滚刀 滚切左旋工件 d ) 左旋滚刀 滚切右旋工件
复杂刀具设计
二、齿轮滚刀的基本蜗杆 滚刀的形成:在一个蜗杆上铣 出若干条容屑槽(直槽或螺旋槽), 把蜗杆螺纹切割成许多小的刀 齿,并形成刀齿的前面1、顶刃 2及两条侧刃3和4。沿着蜗杆的 螺纹方向在圆周上和两个侧面 铲齿,铲出顶后面5及两个侧后 面6和7,并形成顶刃后角和左、 右侧刃后角。 滚刀的基本蜗杆(产形蜗杆):切削刃所在的蜗杆。
复杂刀具设计
2. 设计基本蜗杆:阿基米德蜗杆 生产中大量采用的是近似造形的滚刀,它的基本蜗杆是 端面为阿基米德螺旋线的阿基米德蜗杆。 用阿基米德齿轮滚刀虽然切不出正确的渐开线齿形,但实践 证明误差可控制在一定范围内,还是可用的,且制造较方便
复杂刀具设计
复杂刀具设计
3. 设计基本蜗杆:法向直廓基本蜗杆 这种蜗杆螺旋面的形成和渐开线蜗杆的形成基本相同。 此种蜗杆在过齿槽或齿纹中点所作的并与分度圆柱上螺旋线 方向垂直的法平面中的齿形为直线,故称为法向直廓蜗杆。
滚刀设计PPT幻灯片课件
齿轮坯是在齿轮坯的上端面外圆E点处,则这一边的最小长度
为:
L1 (2ra h)h s0
L1是随着齿轮坯的齿顶圆半径ra增大而增大的
复杂刀具设计
为了满足第二个要求,在齿轮坯转入和转出的每边,滚刀应产 生足够的包络齿形的作用。在转入的一边,滚刀其包络作用的 长度已包括在L1之内,可以只考虑在转出的一边滚刀其包络作 用的长度L2,并考虑最后一个刀齿的最小厚度。则有:
复杂刀具设计
滚刀的基本蜗杆(产形蜗杆):切削刃所在的蜗杆。
复杂刀具设计
1. 理论基本蜗杆:渐开线基本蜗杆 基本蜗杆的螺纹表面若为渐开螺旋面(端面为渐开线), 则称为渐开线基本蜗杆,相应的滚刀称为渐开线滚刀。
用渐开线齿轮滚刀可以切出理论上完全正确的渐开线齿形。 但是,由于制造困难,生产中用得很少。
复杂刀具设计
减小直径的弊处:将引起滚刀螺旋升角增大,这就会导致滚刀 的造形误差变大,精度下降。
2. 滚刀的长度
滚刀的最小长度应满足三个要求: (1) 滚刀端头的刀齿载荷不应过重; (2) 滚刀能完整地包络出被加工齿轮的全部齿形; (3) 滚刀应有充分的“窜刀”长度
复杂刀具设计
为满足第一个要求,在齿轮坯转入的一边,应使滚刀开始碰到
三、齿轮滚刀的造形(齿形)误差
复杂刀具设计
齿形误差产生的原因:由于基本蜗杆为阿基米德蜗杆,而不 是渐开线蜗杆引起的。
齿轮滚刀的齿形误差是在理论渐开线基本蜗杆基圆柱的切平 面内度量的。
轴向齿形 1表示阿基米德齿形,2表示渐开线齿形
法向齿形 Ⅰ表示渐开线齿形,Ⅱ表示阿基米德齿形
当滚刀前角γ p=0° 时,齿形误差大小随 螺旋升角λ 0的增大而 增大。
2) 滚刀的安装
复杂刀具设计
齿轮的设计计算过程
1.选定类型,精度等级,材料及齿数 (1)直齿圆柱硬齿面齿轮传动 (2)精度等级初定为8级 (3)选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢,调质处理,(217-255)HBS 大齿轮选用45号钢,正火处理,(162-217)HBS (4)选小齿轮齿数为Z1=24,Z2=3.2x24=76.8.取Z2=772. 按齿面接触强度设计计算(1)初选载荷系数K t电动机;载荷状态选择:中等冲击;载荷系数K t 的推荐范围为(1.2-2.5),初选载荷系数K t :1.3, (2)小齿轮转矩)(29540/97039550000/9550111mm N n P T ⋅=⨯==(3)选取齿宽系数1=d φ.⑷取弹性影响系数218.189MPa Z E =⑸按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为MPa 5801lim =σ。
大齿轮的接触疲劳强度极限为MPa 5202lim =σ ⑹计算应力循环次数N 1=60n 1jl h =60X970X1X(16X300X15)=4.470X109N 99210397.12.310470.4⨯=⨯=⑺取接触疲劳寿命系数K .89.0,88.021==HN HN K⑻计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%,安全系数S=1[]a HN H MP MPa SK 4.5105709.01lim 11=⨯==σσ[]a HN H MP MPa SK 8.46253095.02lim 22=⨯==σσ⑼按齿面接触强度设计计算 ①试算小齿轮分度圆直径mm Z u u T K d H E d t t 248.56)8.4628.189(2.32.4110954.28.132.2)][(132.23243211=⨯⨯⨯=+〉σφ②计算齿轮圆周转速v 并选择齿轮精度 s m n d V t /48.2100060970248.5610006011=⨯⨯⨯=⨯=ππ③计算齿轮宽度bmm d b t d 248.56248.5611=⨯=⨯=φ④计算齿轮宽度b 与齿高h 之比 模数 mm mm Z d m t 033.22272.44111===齿高 mm mm m h 574.4033.225.225.21=⨯==67.10=hb⑤计算载荷系数根据v=2.27m/s 。
能切制多个工件的渐开线齿轮滚刀的设计
把 滚 刀 能切 制 多 个 工件 的必 要 条件 是 :这 些 齿
轮 工 件的模 数 m 和压力 角 。 等 。另 外 , 相 它们 的变 位
系数 . 等或相 近 。 相 因为 如果 m和 t 等 , X 相 差 相 而 l 太大 , 别工 件 可 能切 得 太 深 或 太浅 , 重 影 响 强度 而 个 严
1 9
如果 此 值 小 于 产 品 图 纸 上要 求 的 齿 根 圆直 径 , 该 刀就 可 以代用 。但 也 不能 小得 太多 , 因为那 样就 会使 工 件 齿 根 强度降 低 太多 而使 该 刀无法 代 用 。 得 到 了此 工 件 的实 际 齿 根 圆直 径 ,就 可 用 下式 计 算其 实 际齿 全高 :
1 如 果 几个 工件 的 m 和 - 等 , 变 位 系数 - ) 相 且
均 等 于零 , 齿全 高 不 同 , 时 , 果 没有 磨 量或 剃 量 , 仅 这 如 则 滚 刀 的节线 齿 厚 等 于 工件 的分度 圆弧 齿 厚 。而 滚 刀
当 l 0 时 , 1 7S0S1 = 。 Ah . (l l 2 = 3 - )
下 面仅 就 滚切 满 足 此条 件 的直 齿 圆柱 齿 轮 的零 前 角齿 轮滚 刀 ( 下 简称 滚 刀 ) 几 种 情 形 来 进 行 分 析 以 分
计算 。对于斜 齿 圆柱齿 轮 , 要把 有关 参数 换成 法 向参 只 数, 也可 以按 照直 齿 圆柱齿 轮 的方法 进行 分析 计算 。
D oDo2 l C m n l (o = -f+ J () 3
工 件 , 但 能 减少 滚 刀 的 个数 , 能减 少 制造 滚 刀 的二 不 还
第一章_滚刀的设计及应用
• 8、 滚刀的热处理及镀层
• 滚刀热处理采用盐浴炉等温淬火、盐浴 炉分级等温淬火及真空淬火等方式。淬火方 式的改进使刀具的硬度稳定地控制在一个合 理的范围内。滚刀表面采用镀TiN、TiALN和 镀碳复合纳米材料,使滚刀的耐用度大幅度 得到提高。
第三节滚刀加工参数的选取
• 一、 滚齿工作方式 • 二、 切削厚度、速度对刀具刃口温度的影响 • 三、 切削速度的优化 • 四、 走刀量的优化选取
了滚齿的切削时间。
(2).径向进刀
用径向进刀法滚齿时,从切削开始至切至齿全深的过程中,滚刀相 对于被加工齿轮轴线作径向进给。此后终止径向进刀并开始轴向进刀, 直至切出整个齿轮,采用此方法滚齿时必须在专用滚齿机上滚切。该 方法效率高,但刀齿切削负荷会增加。
(3).对角进刀
对角进刀法加工齿轮时,滚刀是沿与被加工齿轮轴线成一定角 度的方向进给的,因此滚刀除沿齿轮轴线进给外,还有沿滚刀轴线移 动,从而形成对角切削,这种方法需在专用滚齿机上滚切,并应采用 长度更长和精度更高的齿轮滚刀。
• 6、 滚刀长度的选择
• 我们对滚刀长度的选取原则是:根据不同设 备可窜刀长度加滚刀最短设计长度来考虑。
• 它由螺纹部位的长度和两端的轴台长度所组 成。在数控设备上取150mm,在普通设备上 取110mm左右。
• 7、滚刀材料的选择
• 分别选用了W18Cr4V、M2、M35、ASP30、硬质合 金等材料做了实验,并进行性价比分析。使用ASP30、 M35、M42制造的刀具,在高速切削方面显示出了巨 大的优势,其性价比要优于其它材料的。
数越少,最大磨损部位越靠近展成中心 (4)除上述磨损外,滚刀所特有的磨损状态---齿角
磨损
二、 齿轮滚刀的工作原理
齿轮滚刀的设计与加工工艺
诚信声明本人郑重声明:本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的,在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名:2015年06月1日毕业设计任务书设计题目:齿轮滚刀的设计与加工工艺系部:机械工程系专业:机械设计制造及其自动化学号:学生:指导教师(含职称):(高工)1.课题意义及目标学生应通过本次毕业设计,综合运用所学过的基础理论知识,深入了解齿轮滚刀的设计及工艺设计掌握设计思路及思想,为以后的工作需要打好基础。
2.主要任务(1)根据参考文献资料,了解齿轮滚刀的研究目的意义,完成开题报告。
(2)广泛阅读相关文献,制定滚刀设计方案(包括滚刀的参数确定、尺寸计算、强度校核、加工工艺设计等。
)(3)对齿轮滚刀进行设计计算及加工工艺设计。
(4)绘制图纸及工艺卡片以及设计说明书。
(5)撰写毕业论文。
3.主要参考资料【1】四川省机械工业局编,复杂刀具设计手册,机械工业出版社,,1979【2】杨黎民等编,刀具设计手册,兵器工业出版社,1999【3】孟少农主编,机械加工工艺手册,机械工业出版社,19924.进度安排设计各阶段名称起止日期1查阅文献,了解研究目的意义,完成开题报告2014.12.01至2014.12.31 2广泛阅读相关文献,制定滚刀设计方案2015.01.01至2015.03.10 3对齿轮滚刀参数的确定和尺寸及工艺等设计2015.03.11至2015.04.30 4齿轮滚刀的图纸绘制及工艺卡片2015.05.01至2015.05.15 5撰写毕业论文,准备答辩2015.05.16至2015.06.10齿轮滚刀的设计与加工工艺摘要:齿轮滚刀是常用的加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮的刀具。
加工时,齿轮滚刀相当于一个有很大螺旋角的螺旋齿轮,其齿数就是滚刀的头数,工件相当于另一个螺旋齿轮,互相按照一对螺旋齿轮做空间啮合,以固定的速比旋转,由依次切削的各相邻位置的刀齿齿形包络成齿轮的齿形。
渐开线小模数齿轮设计
GearShape-渐开线小模数齿轮设计集当前市场最新需求,对当今国内外最新齿轮技术资料综合分析运用,并特别提供了齿轮工作齿廓和非工作齿廓的独立设计能力,提供小模数齿轮的多项应用计算功能,是小模数齿轮设计和研究的不可多得的帮手。
主要包含以下功能:<a> 齿形绘制小模数齿轮的精确齿形的计算和绘制绘制,计算的曲线精度高,齿廓各曲线段与符合实际切削齿廓完全吻合。
<b> 齿轮线切割依据冲模间隙计算小模数齿轮冲压模具、依据塑料材料收缩率计算小模数齿轮模具型腔尺寸、提供各齿形的精确轨迹数据和拟合轨迹。
<c> 滚刀与量规提供专用齿轮滚刀法向齿廓参数,齿形测量。
<d> 几何计算提供内齿、外齿的几何参数数值的计算查询。
<e> 行星齿轮提供多种行星齿轮设计方式,多级一次设计完成。
<f> 啮合分析和特殊齿形提供齿轮啮合分析,绘制啮合分析图,并计算啮合参数,同时可提供动态啮合观察;可以对齿形进行调整,来满足对于特殊应用的齿轮的设计要求。
产品功能模块1.齿形绘制给定或选择齿廓、模数、齿数、变位系数等参数,计算齿轮几何参数和精度,提供多种精度标准计算,并独特提供齿轮轮齿的工作齿廓和辅助齿廓(非工作齿廓)的独立设计计算,最后绘制出实际齿形。
2.齿轮线切割依据冲模间隙计算小模数齿轮冲压模具、依据塑料材料收缩率计算小模数齿轮模具型腔尺寸、提供各齿形的精确轨迹数据和拟合轨迹。
并可将曲线输出到AutoCAD中直接提供数控机床加工。
3.滚刀与量规提供专用齿轮滚刀法向齿廓参数,齿形测量。
4.几何计算提供内齿、外齿的几何参数数值的计算查询,可以进行多级传动的几何计算。
5.行星齿轮提供了按传动比匹配齿数和按固定内齿圈齿数的行星齿轮设计方式,针对行星减速机多级一次设计完成。
6.啮合分析和特殊齿形提供齿轮啮合分析,绘制啮合分析图,并计算啮合参数,同时可提供动态啮合观察;可以对齿形进行调整,满足对于特殊应用的齿轮的设计要求。
渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法
图10-7 用盘状铣刀加工齿轮 图10-8 用指状铣刀加工齿轮 返回
机械设计基础
Machine Design Foundation
渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法
1.2 展成法
展成法是利用一对齿轮无侧隙啮合时两轮的齿廓互为包络线的 原理加工齿轮的。加工时刀具与齿坯的运动就像一对互相啮合的齿 轮,最后刀具将齿坯切出渐开线齿廓。展成法主要采用齿轮形刀具 (齿轮插刀)和齿条形刀具(齿条插刀和齿轮滚刀等)。
齿轮插刀的外形象具有刀刃的外齿轮,图10-9为用齿轮插刀加 工外齿轮的情形。插齿时,齿轮插刀沿轮坯轴线作往复的切削运动, 同时还与轮坯以恒定的传动比作旋转运动,传动比为
i 刀 z z刀
直至切出全部齿槽。这种方法除用于加工外齿轮之外,还适用于加 工内齿轮及双联齿轮等。
刀具采用齿条的称齿条插刀。齿条插刀不能切制内齿轮,图 10-10为用齿条插刀加工外齿轮的情形。
z
2ha* sin2
图10-13 不产生切齿干涉的的条件
即
zm in
2ha* sin2
由上式可得,用齿条形刀具切制渐开线标准直齿轮时,不产生
切齿干涉的条件是最少齿数zmin=17。
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机械设计基础பைடு நூலகம்
机械设计基础
机械设计基础
Machine Design Foundation
渐开线直齿圆柱齿轮的加工方法
1.1 仿形法
仿形法加工是刀具在通过其轴线的平面内,刀刃的形状和被切 齿轮齿槽形状相同,在铣床上利用刀具直接切削出轮齿齿形的一种 加工方法。常用的仿形刀具有如图 10-7所示的盘状铣刀和如图10-8 所示的指状铣刀两种。
返回
机械设计基础
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渐开线齿轮传动设计说明
-------- 多级渐开线硬齿面齿轮箱优化设计系统--------软件使用说明一软件操作*** 软件主要用于多级渐开线平行轴齿轮箱优化设计及强度分析等。
***在《渐开线齿轮》主菜单中进行设计分析:(1)选择《各级中心距和速比分配》(A)按要求进行数据输入(共有两屏),当“总中心距”给定时,应先分配中心距,不合适时可进行修正。
(B)按《中心距和速比设计》进行方案设计,设计出各级中心距和速比。
(C)若需变动,可对各级中心距和速比进行修改,修改后需保存修改数据。
(D)完成方案设计后,可进入(2)进行各级齿轮参数优化。
(2)选择《各级齿轮参数优化》或《各级齿轮参数优化/T》(注:上述两种方法选一种即可,两种方法功能一致)选择《各级齿轮参数优化》(A)按屏幕提供第一级设计参数进行合理选择,在所需的"螺旋角"处双击确定。
(B)若无合适设计方案,可以调整合理模数Mn 或小轮齿数Z1,在进行选择。
(先用键↓↑减少或增加小轮齿数Z1一个齿,一般会有合理螺旋角和速比偏差。
再无合适设计方案时,调整模数Mn。
) (C)微调时,也可调整大轮齿数Z2。
(D)第一级选择完成后,进入第二级进行设计,设计步骤同上。
(E)各级全部设计完成后,将显示各级设计的主要参数,不合适可返回设计。
(F)进行(3)齿轮强度分析。
选择《各级齿轮参数优化/T》(A)按屏幕数据先设计第一级设计,在提供的推荐方案中进行合理选择,在所需的"方案X"处单击选择确定即可。
(B)若无合适设计方案,可以调整合理模数Mn,在进行选择。
也可调整速比偏差范围、变位系数范围等进行重新设计。
(C)在设计末级参数时,要注意总速比偏差的要求。
(D)第一级选择完成后,进入第二级进行设计,设计步骤同上。
(E)各级全部设计完成后,将显示各级设计的主要参数,不合适可返回设计。
(F)进行(3)齿轮强度分析。
(3)选择《各级强度计算》(A)可选《GB/T强度计算》进行齿轮强度分析。
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A NOVEL HOB DESIGN FOR PRECISION INVOLUTE GEARS: PART II38By Stephen P. Radzevich, Ph.D.AbstractThis pa per is a imed a t the development of a novel design of precision gea r hob for the ma chining of involute gea rs on a conventiona l gea r-hobbing ma chine. The reported resea rch is ba sed on the use of funda menta l results obta ined in a na lytica l mecha nics of gea ring. For solving the problem, both the descriptive-geometry-ba sed methods (further DGB-methods) together with pure a na lytica l methods ha l problems, which consequently ha ve a n a na lytica l solution. These a na lytica l methods provide a n exa mple of the a pplica tion of the DG/K-method of surfa ce genera tion ea rlier developed by the a uthor. For interpreta tion of the results of resea rch, severa l computer codes in the commercia l softwa re Ma thCAD/Scientificstra ight-line la tera l cutting edges of the hob with the stra ight-line cha ra cteristics of its genera ting surfa ce elimina tes the ma jor source of devia tions of the hobbed involute gea rs. The rela tionship between ma jorI can be downloaded at []. • MAY 2007 • GEAR SOLUTIONS 39W R= pitch plane of the auxiliary phantom rack Rλψg N = number of gear teethh N = number of starts of the involute hobg O = gear axis of rotation h O = hob axis of rotation.x h P = axial pitch of the involute hobR= auxiliary phantom rack of the involute hobh S = involute hob feed-rateT = the generating surface of the involute hobU = idle distance in gear hobbing operationg a = gear tooth addenduma R= the auxiliary rack tooth addendumg b = gear tooth dedendumb R= the auxiliary rack tooth dedendum.b g d = base diameter of a gear.b h d = base diameter of an involute hob.f g d = gear root diameterh d = gear hob pitch diameter.o h d = outside diameter of the involute hob.t g h = gear tooth whole depthm = gear modulus.b h p = base pitch of the involute hobc t = normal tooth thickness/g h C = center distanceg D = pitch diameter of the gear .o g D = outside diameter of the gearG = gear tooth surface being machiningΣ= cross-axis angleh ζ= hob-setting angle.b h λ = involute hob base lead angle (=90deg −)n φ= normal pressure angle .b h ψ= involute hob base helix angle g ψ= gear pitch helix angleh ψ= involute hob pitch helix angle ψR= auxiliary rack pitch helix angleg ω= gear rotation h ω= involute hob rotationg = gear to be machined h = involute hob to be appliedb.h g.h NomenclatureGreek SymbolsSubscriptsThe pitch diameter neither of the new hob, nor of the completely worn hob, could be used for the computation of parameters of design of the gear hob. For accurate computations it is rec-ommended to use pitch diameter of the partly worn gear hob that correlates with outside diameter of the cutting tool. Outside diameter of the new gear hob is equal to d o.h (Fig. 10), while outside diameter of the completely worn gear hob could be computed from the equation (d o.h − Δd o.h ). For computation of the outside diameter reduction Δ d o.h , the following approxi-mate equation.tan 2tan 5.585rho h rh hd L n ααΔ≅⋅⋅=⋅is derived. H ere it is designated that: L is adistance between two neighboring hob teeth that is measured along the helix on the outside cylinder of the hob (Fig. 10), αrh is clearance angle at the top cutting edge of the hob tooth, and n h is effective number of the hob teeth.For involute hobs with straight slots, n h is always an integer number, and it is always equal to the actual hob teeth number n (a)hwhich is usually in the range of n (a)h = 8~16 [because of this, the distance L can be computed from equation ∪L =(π⋅d o.h)/n (a)h]. For gear hobs with helical slots, the effec-tive hob teeth number n h is always a number with fractions. Moreover, the actual value of n h depends upon the hand of helix of slots. This is due to that in the last case the distance L is computed from the equation ∪L =(π⋅d o.h )/n (a)h ]+P x.h ⋅N h ⋅ cos λrf ⋅ sin λrf [1], [13], [14] and oth-ers. Here is designated: d o.h is outside diameter of the hob, P x.h is axial pitch of the hob, N h is the hob starts number, λrf is lead angle of the hob rake face (λrf is the signed value).Equation (25) is a simple one. It is an approximation, which returns reasonably accu-rate results of computation.The performed analysis of the gear hob design reveals that decrease of number of starts N h of the hob (Fig. 11) (a), increase of normal pressure angle φn (Fig. 12) (b), increase of the hob-setting angle ζh (Fig. 13) (c), and increase of the hob pitch diameter d h (Fig. 11 through Fig. 13) (d) result in reduction of the angle ξ of the rake surface orientation.The plots (Fig. 11 through Fig. 13) are cre-ated using commercial software MathCAD/Scientific . Unfortunately, the lack of capabilities of MathCAD/Scientific imposed restrictions on graphical interpretation of the functions ξ = ξ (N h ) , ξ =ξ(φn ), ξ =ξ(ζ h ), and ξ = ξ (d h ). The lack of capabilities is the sole reason that the listed functions are interpreted as a function ξ = ξ (d h ) under various values of the gear hob number starts N h (Fig. 11), normal pressure angle φn (Fig. 12), and the gear hob-setting angle (Fig. 13). However, Fig. 11 through Fig. 13 provide clear understanding of the impact of the above mentioned parameters of the gear hob design onto the rake face inclination (ξ).BEEN REGROUND.h OFTHE INVOLUTE HOB ONTO THE ACTUAL ORIENTA-TION OF THE RAKE PLANE DETERMINED BY THE ANGLE ξ ( M = 10 MM, φn = 20 DEG , ζh = 3 DEG , n h = 10 , αt = 12 DEG ).n h FIG. 13. IMPACT OF THE HOB-SETTING ANGLEζ h ONTO THE ACTUAL ORIENTATION OF THE RAKE PLANE DETERMINED BY THE ANGLE ξ ( M = 10 MM, 20 DEG φn = 20 DEG, N g = 1, n h =10, αt = 12 DEG ).40 GEAR SOLUTIONS • MAY 2007 • It is important to single out here that the hob pitch diameter could be significantly increased due to the application of hobs with internal location of teeth, the use of which allows hob-bing of numerous gears either in one set-up or simultaneously.Internal hobbing could be performed with the application of a gear hobbing machine ofspecial design [13].One could suppose that in the ideal case, the equality ξ = −ψh has to be observed. Actually, this equality is not of importance for the design of finishing, as well as of semi-finishing preci-sion involute hob. Finishing and semi-finishing gear hobs cut thin chips, the thickness of which is comparable with the hob cutting edge round-ness ρh . Therefore, not the rake angle but the cutting edge roundness directly affects the chip removal process in hobbing of precision involute gears.For precision gear finishing hobs of big modulus m , for example for semi-finishing and finishing skiving hobs, the top cutting edges are out of contact since the gear bottom land is completely machined on a gear roughing operation [8], [18].Therefore, the geometry of the top cutting edge is out of importance for the finishing and semi-finishing precision gear hobs of the developed design.The geometry of the active part of the cutting teeth of the involute hob is a subject of another paper to be submitted. Investigation of this problem is of importance, firstly because the rake face is not orthogonal to the generating surface T of an involute hob.An approximation of the rake surface of the gear hob could be feasible. In the event of approximation of the rake surface, the rake surface could be shaped in the form of a screw surface of that same hand as the hand of the screw involute surface of the generating sur-face T of the gear hob. Helix angle of the screwrake surface is equal to ψrf = 90˚−ξ .Either the rake surfaces or the clearance sur-faces of the worn gear hob could be reground. A novel technology of the hob regrinding opera-tion has been developed. A comprehensive analysis of the gear hob regrinding operation is a topic to be reported in another paper.4. Hob Design ExtensionHere we consider a precision hob for machining of a modified involute gear as an extension of the original design of a gear hob. The reported results of analysis of inclination of the rake sur-face of the involute hob teeth (see Section 3)FIG. 14. MODIFICATION OF THE GEAR HOB TOOTH PROFILE. • MAY 2007 • GEAR SOLUTIONS 41uncovered an opportunity of hobbing of modified involute gear (Fig. 14).The straight-line lateral cutting edges of the gear hob align with the straight-line characteristic E h of the hob. Searching for an opportunity of reduction of the rake face inclination (i.e. reduction of ξ ), one could turn his/her attention to a possibility of turning of the characteristic E h (and the gear hob cutting edge as well) through a certain angle ϕ about a point K on the pitch line of the auxiliary rack R of the gear hob. The rotation of E h definitely reduces the rake-face inclination ξ . However, at that same time the rotation of E h results in curved lateral profile of the auxiliary rack R m tooth 5. The last gives a possibility of hobbing of modified involute gear. For this purposes a gear hob of novel design is developed [17].The required angle ϕ can be computed from the Euler’s formulaHere, the principal radii of curvature R 1.T and R 2.T of the modified auxil-iary rack surface R mare equal to [1] [19]ϕ .A possibility of modification of the gear tooth profile could easily be illustrated by the characteristic curves of novel kind recently developed by the author [20], say by the An R (T ) -indicatrix of the first kind, and the An k(T ) -indicatrix of the second kind.The An R (T ) -indicatrix of the first kind could be given in matrix represen-tation This characteristic curve illustrates the distribution of normal radii of curvature R T (ϕ) of the surface T in differential vicinity of K (Fig. 15).The An k (T )-indicatrix of the second kind could also be given in matrixrepresentation This characteristic curve illustrates the distribution of normal curvature k T (ϕ) of the surface T in differential vicinity of K (Fig. 15).Figure 15 describes that the gear hob of the proposed design [17] enables any desirable value of the involute gear tooth modification (R T ).Both the characteristic curves An R (T ) and An k (T ) are derived using a generalized equation for the Plücker’s conoid [21], [22].The possibility of the involute gear tooth profile modification can also be proven in another way. For this purpose it is convenient to represent the well known equation for R T =Φ 1.ΤΦ 2.T in exploded form. Then, the expres-sions for R T (ϕ) and for k T (ϕ) could be replaced with the similar expressions R T (υ) and k T (υ) in terms ofυHere is designated υ = dV T /dU T .The extreme values R 1.T and R 2.T , as well as k 1.T and k 2.T occur at roots υ1 and υ2 ofHere, E h , F h and G h designate Gaussian coefficients of the first funda-mental form Φ1.T of the machining surface T of the involute hob. They arefunctions of the U h − and V h − parameters [see Eq. (12)], i.e. E h =E h (U h ,V h ), F h =F h (U h ,V h ) and G h =G h (U h ,V h ). The coefficients E h , F h and G h are derivedfrom Eq. (12) using for this purpose equations:Gaussian coefficients of the second fundamental form Φ 2.T of the machining surface T of the involute hob are designated as L h , M h and N h . They also are functions of the U h − and V h − parameters [see Eq. (12)], i.e. L h =L h (U h ,V h ), M h =M h (U h ,V h ) and N h =E h (U h ,V h ). The coefficients L h , M h and N hare derived from Eq. (12) using for this purpose equations:Both the characteristic curves R T =R T (υ) and k T =k T (υ) (Fig. 16) perfectly correlate with the An R (T ) - indicatrix of the first kind and the An k (T ) -indicatrix of the second kind of the surface T [1].Computation of parameters of design of the gear hob with modified tooth profile is almost identical to computation of parameters of designof the gear hob with non-modified tooth profile. The difference is just incomputation of the parameter R m and the distance d m . The parameter R m differs from the parameter R [see Eq. (13)], and the distance d m is not equal to the gear hob base diameter d b.h .Actual value of R is required to be expressed in terms of the gear hob tooth modification R T . For this purpose, it is convenient to solve an ele-mentary geometrical problem, say to determine coordinates of a certain point S of intersection of the circular arc of the radius R T (Fig. 14) with the centerline of the modified tooth profile. The point S is not shown in Fig. 14. Then, the parameter R m can be determined as a distance of the point S from the gear hob axis of rotation O h . Following the described routine,one could come with the equation for RmThe corresponding equation for the distance d m could be representedin the formwhereFIG. 15. DISTRIBUTION OF NORMAL CURV ATURE IN THE DIFFERENTIALVICINITY OF A POINT ON THE SURFACE T OF THE FETTE GEAR HOB(DIN 8002A, CAT.-NO 2022, IDENT. NO 1202055).STOR-LOC MODULAR DRAWER SYSTEM880 N. Washington Ave. Kankakee, IL 60901Toll Free: 1.800.786.7562 • Fax: 1.800.315.8769email: sales@42 GEAR SOLUTIONS • MAY 2007 • • MAY 2007 • GEAR SOLUTIONS 43The first principal radius of curvature R 1.T of the generating surface Tof the hob [Eq. (27)]The required value of angle ϕ[Eq. (28)]The angle ν * (Fig. A2) that projection of the lateral cutting edge onto X h Y h coordinate plane makes with the centerline is of the value of ν* = 3.835deg .The above computed design parameters of the precision involute hobyield computation of R * = 123.175mm and d *b.h= 16.478mm . These val-ues are obtained on solution of triangles (Fig. A2).Finally, Eq. (23) yields for ξFor computation of φ*rCONTINUED ON PAGE 50 >50 GEAR SOLUTIONS • MAY 2007 • 。