滚齿刀、插齿刀课程设计

南华大学

课程设计说明书

课程名称：机械设计制造及其自动化专业课程设计

学生姓名：

专业班级：这是我们学校特有的题目，所以放心吧！学弟or学妹指导教师：学长只能帮你到这了

学院：机械工程学院

起止时间：2012年12月17日至2013年1月7日

2013年1月5日

南华大学

课程设计任务书

题目：齿轮滚刀、插齿刀设计及其加工工艺学生姓名：

专业班级：

指导教师：

学院：机械工程学院

起止时间：2012年12月17日至2013年1月7日

一、课程设计内容及要求：

1．齿轮滚刀、插齿刀的设计，包括参数计算、结构设计、刀具加工工艺的设计

2．插齿刀零件图（2#图一张）

3．滚刀零件图（2#图一张）

4．插齿刀、滚刀加工工艺

5．课程设计说明书：应阐述整个课程设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。应有目录、摘要及关键词、正文、参考文献等内容，字数一般不少于6000字。

二、主要参考资料

有关复杂刀具参数计算及结构设计、机械制造工艺与设备的手册与图册。

三、课程设计进度安排

阶段阶段内容起止时间

1 布置任务，准备资料1天(12月17日)

2 方案设计1天(12月18日)

3 设计计算4天(12月19～23日)

4 结构设计及绘图8天(12月24～1月1日)

5 工艺编制2天(1月2日～3日)

6 编写设计说明书3天(1月3日～6日)

7 准备答辩和正式答辩1天(1月7日)

指导教师（签名）：时间：

教研室主任(签名)：时间：

院长（签名）：时间：

专 业 课 程 设 计 刀 具 方 向 第 一 组

任 务 书

题目1：外啮合盘形直齿插齿刀的设计

已 知 条 件

名称 被切齿轮参数 共轭齿轮参数 符号 数值 符号 数值 模数 m

4 m

4 分圆压力角

f α

27° f α

27° 齿数

1z

19 2z

11 齿顶高 1e h 3.6 2e h 3.6 齿根高 1i h

4.6 2i h

4.6 齿全高 1h 8.2 2h

8.2

分圆弧齿厚 1f S

6.28 2

f S

6.28 变位系数 1ξ

0 2ξ

0 齿顶圆半径 1e R

41.6 2e R 25.6 根圆半径 1i R

33.4 2i R

17.4 分圆半径 1f r

38 2f r

22 基圆半径

01r

33.858

02r

19.602

要求：（1）设计公称分圆φ100的外啮合A 级盘形直齿插齿刀，前角γ=5°，齿顶后角e α=6°，齿数g z =25，齿顶高系数eg f =1.15，g ξ=0。 （2）编制该刀具加工工艺。 题目2：齿轮滚刀的设计

要求：（1）设计A 级Ⅱ型单头右旋齿轮滚刀，eg D =90或95，前角γ=0°，顶刃后角 e α=10°～12°，侧刃后角c α不小于3°，有第二铲背量K 2，滚刀螺旋角f λ≤5°。

（2）编制该刀具加工工艺。

已 知 条

件 名称 被切齿轮参数

符号

数值 法向模数

n m

4.25 分圆法向压力角 fn

α

17.5° 齿数 z

47 齿顶高系数 f 1 径向间隙系数

'

C

0.25 分圆法向弧齿厚

fn

S

6.68 变位系数 1ξ

0 分圆螺旋角 f β

5°14′10″

螺旋方向 右旋 精度等级

8FJ GB10095-88

目录

一、齿轮滚刀部分 (5)

1.1设计原理 (5)

1.2结构设计 (5)

1.3参数计算 (7)

1.4工艺设计 (10)

二、插齿刀部分 (12)

2.1设计原理 (12)

2.2结构设计 (14)

2.3参数计算 (14)

2.4工艺设计 (20)

三、刀具现状与发展方向 (21)

四、设计总结 (23)

五、主要参考文献 (25)

一、齿轮滚刀部分

1.1设计原理

（1）齿轮滚刀简单介绍

齿轮滚刀是加工直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具之一。一般地说，滚齿的生产率比插齿高。按其结构不同有整体式和镶片式。按模数的大小有小模数滚刀、中模数滚刀和大模数滚刀（m>8）。按加工用途可分为粗加工滚刀和精加工滚刀。按精度等级又可分为四种：AA 级（用于加工7级精度齿轮）；A 级（用于加工8级精度齿轮）；B 级（用于加工9级精度齿轮）；C 级（用于加工10级精度齿轮）。

滚刀很少做成双头刀，因为双头滚刀加工出来的齿轮容易出现相邻齿齿距误差超差情况，难以满足运动精度，传动精度。

（2）加工齿轮原理

齿轮滚刀加工齿轮的原理，犹如一对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀就是具有一定切削角度的渐开线斜齿圆柱齿轮，滚刀的头数即相当于螺旋齿轮的齿数。这种齿数极少、螺旋角很大、牙齿能绕轴线很多圈的变态斜齿圆柱齿轮，其实质就是一个蜗杆。滚刀切削刃位在该蜗杆的螺纹表面上，这种切削刃所在的蜗杆称为基本蜗杆。滚刀要滚出正确的渐开线齿形，作为滚刀的基本蜗杆，应该是渐开线蜗杆。但是由于渐开线滚刀在制造上存在很多困难。工业上采用易于制造和检验，而端截面又近似于渐开线的蜗杆，作为滚刀的基本蜗杆。端面的齿形为阿基米德螺旋线。用这种近似蜗杆作为基本蜗杆的滚刀，称为阿基米德滚刀。但其存在造型误差

1.2结构设计：

(1)滚刀的外径

齿轮滚刀的外径是一个很重要的结构尺寸，其大小直接影响到其他结构参数的合理性。精度高的齿轮，滚刀的外径应愈大；反之可选择小一些。但滚刀外径愈大，则滚刀分圆螺纹升角愈小，因而可使滚刀的近似造型误差愈小，提搞齿形的设计精度。但是国外普遍采用小外径的滚刀。减少进给时间，效率高，精度低。但是靠剃齿提高精度。从而总工时少，精度反而更高。

(2)滚刀的长度

滚刀螺纹部分出去两端不全齿以外，应至少具有包络出被切齿面两侧完整齿形的所需长度，以及切削斜齿齿轮时所必须的增加量。

除2≤m 的II 型滚刀长度略小于滚刀外径以外，其余滚刀长度均等于其外径

(3)齿轮的容屑槽

除花键滚刀做成螺旋槽形式。滚刀的容屑槽一般做成与轴心线平行的直槽形式。提高制造和刃磨精度。

直槽滚刀左右两侧刃的切削条件不一致。当滚刀螺纹升角 5f ≤λ时，直槽滚刀并不引起被加工齿轮齿面质量有明显差别。 5f ≥λ时容屑槽做成垂直于滚刀螺纹的螺旋槽形式。当滚刀的容屑槽数关系到切削过程的平稳性、齿形精度和齿面光洁度，以及滚刀的每次重磨后的耐用度和使用寿命容屑槽数愈多。切削重叠系数愈大，分配在每个刀齿的负荷越小，因此切削过程愈平稳，滚刀耐用度愈高。但是槽数过多，刀齿的宽度减小，会使滚刀的可重磨次数减少。