机械设计毕业论文-剃前齿轮滚刀的设计与加工工艺.doc

1、本科毕业论文（20 届）剃前齿轮滚刀的设计与加工工艺所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期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： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 剃前齿轮滚刀的设计及加工工艺 1设计的主要任务及目标（1）了解剃前齿轮滚刀的工作原理（2）掌握剃前齿轮滚刀的齿形设计（3）了解滚齿切削过程及其特点（4）了解剃前齿轮滚刀结构参数的确定（5）了解剃前齿轮滚刀的公差与技术要求（6）掌握剃前齿轮滚刀的设计步骤（7）掌握剃前齿轮滚刀加工工艺并编制加工工艺过程卡2设计的

2、基本要求和内容（1）要求了解齿轮滚刀的工作原理（2）要求基本掌握剃前齿轮滚刀的齿形设计及结构设计，并能出产品图纸（3）要求了解剃前齿轮滚刀加工工艺（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，19832四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，19793太原工具厂齿轮滚刀工艺资料4机械制造工艺学 （第 3 版）清华大学，王先逵，编著5互换性与测量技术 ，刘美华、张秀娟，主编4进度安排 设计各阶段名称 起 止 日 期1 确定设计思路，进行开题检查 2014.12.012014.12.222 剃前齿轮滚刀的齿形设计及结构设计

3、，出产品图2014.12.222015.04.013 编制工艺过程卡，进行中期检查 2015.04.012015.04.204 根据设计的产品图，编制加工工艺过程卡 2015.04.202015.05.205 设计及图纸整理，准备答辩 2015.05.202015.06.05审核人： 年 月 日I剃前齿轮滚刀的设计与加工工艺摘 要：我国的刀具制造业已有较长的历史，并已发展到一定的规模，既有专业的工具制造厂，又有机械制造厂的刀具生产车间在生产刀具。正确设计刀具，采用合理的刀具结构和选用合适的高效精密刀具，能大大提高机械制造的生产率、提高产品质量、降低生产成本，对机械制造业影响甚大。齿轮滚刀是加工

4、外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具，它是按螺旋齿轮啮合原理加工齿轮的。在加工过程中，滚刀相当于一个斜齿圆柱齿轮，它同被加工的齿轮形成螺旋齿轮啮合。为了改善齿轮在啮合过程中产生较大噪声的问题，设计加工人员一般将齿轮的齿顶加工出修缘，齿根加工出沉割，而加工所用刀具为剃前齿轮滚刀。剃前齿轮滚刀的设计，通常从留剃余量形式、齿顶触角参数及齿顶修缘量等方面进行深入的分析研究。 关键词：螺旋齿轮啮合，剃前齿轮滚刀，留剃余量，齿顶触角，齿顶修缘量Pre-shaving hob design and processing technologyAbstract：Tool manufacturing indust

5、ry in China has a long history, and has set up a development to a certain scale, both the professional tool manufacturers, and tool production workshop in the production of machinery factory.Correct design cutting tools, adopt the reasonable structure of cutting tool and choose a suitable and effici

6、ent precision cutting tool, can greatly improve the productivity of machinery manufacturing, improve product quality, reduce production cost, has been a great influence on mechanical manufacturing.Gear hob is processing outer meshing straight teeth and helical cylindrical gear is the most commonly u

7、sed tool, it is according to the principle of helical gear meshing of gear machining.In the process of machining, the hob is equivalent to a helical cylindrical gear, it is processed with the helical gear meshing gear formation.In order to improve the problem of large noise produced in the process o

8、f meshing gear, design and processing personnel will gear addendum and processing the flange, tooth root processing heavy cutting, the machining tool used for gear hob before shaving. The design of pre-shaving hob, shave allowance form, usually from left side of tooth top addendum antenna and addend

9、um modification quantity was studied in-depth analysis.Keywords: Helical gear meshing，Pre-shaving hob ，Shaving stock，Addendum antenna，Addendum modificationII目 录1 绪论 .11.1 刀具的引入与作用 .11.2 刀具的国内外发展现状 .11.3 剃前齿轮滚刀的介绍 .32 剃前齿轮滚刀的设计 .42.1 剃前齿轮滚刀的设计类型 .42.2 剃前齿轮滚刀设计的已知条件 .52.3 剃前齿轮滚刀的齿形计算 .52.3.1 基本尺寸 .52.

10、3.2 向齿形尺寸 .52.3.3 切削部分 .72.3.4 分圆直径 .82.3.5 分圆螺纹升角 .82.3.6 容屑槽螺纹角 .82.3.7 容屑槽导程 .82.3.8 轴向齿形尺寸 .82.3.9 轴向齿形角 .92.3.10 螺纹方向 .92.3.11 直槽正前角滚刀前刃面齿形角 .92.3.12 前刃面齿高 .92.3.13 键槽尺寸 .102.3.14 内孔空刀尺寸 .102.4 计算的精度 .102.5 剃前齿轮滚刀触角和倒缘部分的偏差 .123 剃前齿轮滚刀的图纸绘制 .123.1 技术要求 .123.2 图纸绘制 .134 剃前齿轮滚刀的加工工艺 .13III4.1 机械加

11、工工艺编制任务书 .134.2 计算剃前齿轮滚刀的生产纲领 .144.3 前齿轮滚刀的生产类型及工艺特征 .154.4 前齿轮滚刀的毛坯类型及其制造方法 .154.4.1 毛坯类型 .154.4.2 绘制剃前齿轮滚刀的简图 .154.5 剃前齿轮滚刀的定位基准和加工装备 .164.5.1 剃前齿轮滚刀的粗基准和夹紧 .164.5.2 剃前齿轮滚刀的精基准 .174.6 剃前齿轮滚刀的加工装备 .174.7 拟定剃前齿轮滚刀的工艺路线 .174.7.1 剃前齿轮滚刀的加工方法 .184.7.1.1 车削加工 .184.7.1.2 磨削加工 .184.7.1.3 拉削加工 .184.7.1.4 铣

12、削加工 .184.7.1.5 钻孔加工 .184.7.1.6 半精镗孔 .184.7.2 剃前齿轮滚刀的加工工艺路线 .184.8 剃前齿轮滚刀的加工工序 .194.8.1 时间定额及组 .194.8.2 确定剃前齿轮滚刀各工序的尺寸、公差 .194.8.2.1 孔的加工 .194.8.2.2 外圆、轴台阶、端面及齿形的加工 .194.9 各工序的参数查阅与计算 .21设计总结 .23参考文献 .24致 谢 .25太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 刀具的引入与作用现代制造技术是 20 世纪提出来的，但是它的工作基础已经有半个多世纪了。从手工加工到机械加工，产品质量和生产率得到了很大提高，于

13、是就逐渐形成了机械制造技术。机械制造技术中的机械加工技术对于机械工业而言是至关重要的。而作为机械加工中的核心刀具，其在机械工业生产和加工中，占有重要的地位。任何一种使用复杂刀具的机床，其性能的提高和结构的改进，都是与复杂刀具构形理论的发展和结构的革新紧密联系的。刀具合理及正确的的设计制造和使用，能极大限度地提高机械加工的生产效率、产品质量，并且有效地降低生产成本。1.2 刀具的国内外发展现状随着机械加工技术的不断发展，国内外的刀具，尤其是齿轮刀具的研究发也取得了长足的进步，其主要体现在以下几个方面：（1）环保干切化：环保干切在齿轮加工方面已得到应用，国内外主要的机械或工具厂，如国外的 Glea

14、son 公司，三菱公司，国内的重庆机床厂等，均研发了专用干切滚齿机床。与传统切削加工方式相比，干切加工不需要冷却液，既经济又环保，干切加工方式还可以在允许的条件范围内，使用更高的切削速度，提高加工效率。按照干切机床的加工要求，各主要工具厂家均研发了环保干切滚刀，例如 Gleason公司、NACHI 公司、SU 公司等。环保干切滚刀按材料分类，有整体硬质合金滚刀，硬质合金可转位滚刀，粉末冶金高速钢滚刀等。整体硬质合金滚刀一般用于模数小于 2mm 的齿轮，精度可达到 AAA 级，切削速度可达 250m/min 以上；硬质合金可转位滚刀一般用于模数为 645mm 的齿轮，主要用于磨前粗切，切削速度可

15、达120150m/min；粉末冶金高速钢滚刀一般模数范围更广泛，可覆盖所有模数段，该类刀具均采用高性能粉末冶金高速钢制造，刀具韧性好，加工难度小，其结构特点是半径小、长度长，减少进出刀的时间，并进行串刀，提高刀具的耐用度和加工效率，采用粉末冶金材料和高性能涂层，切削速度可达 150200m/min，精度可达到DINAA 级或 GBAA 级。因此环保干切方式必将成为齿轮加工的主流方式。太原工业学院毕业设计2（2）齿轮滚刀刀具硬质合金化：一般而言，齿轮刀具材料大部分是高速钢（高性能粉末冶金高速钢也已普遍应用） ，但是随着硬质合金材料的发展和加工技术的快速进步，硬质合金刀具的使用越来越普遍，在欧洲等

16、发达国家，比重已高达近 70%。近年来国内外各刀具厂商如 Gleason、kennametal、Fette、Ingersoll、Sandvik coromant 等，研发了各种硬质合金可转位齿轮刀具，大大提高了齿轮加工的生产效率，也极大的提高了刀具的使用寿命。可转位硬质合金齿轮滚刀，它的为头数 1 或2 头，刀片可转位 2 次或 4 次使用，模数范围 5.540mm。和高速钢齿轮滚刀相比，这类刀具切削速度较高，可达 100150m/min（同类高速钢镶片滚刀切削速度仅为30m/min） ，干切切削效率提高 13 倍。除大模数可转位合金滚刀外，Sandvik 、coromant 还研发了 58m

17、m 范围的机夹式硬质合金滚刀。不同的是滚刀每个刀齿采用一个刀片，装配精度可达 DIN B 级，结构更为新颖。在小模数（m2）齿轮加工方面，已开发了一系列整体硬质合金滚刀，精度可达到 AAA-A 级，切削速度可达250m/min 以上；与此同时，以上公司还研发了硬质合金可转位齿轮铣刀，既可用于外齿轮加工，又可高效加工内齿轮，特别是风电行业大型内齿圈的高效加工，除用于粗切外，还可直接精切齿轮，加工精度可稳定达到 GB8 级，这也说明硬质合金刀片制造技术有了长足的进步，其模数范围 640mm，切削速度也可达到100150m/min，切削效率提高 13 倍。值得一提的是在国内外，CBN、PCD 等超硬

18、刀具也得到了越来越多的应用，相信超硬刀具会成为未来刀具发展的方向以及使用的趋势。（3）涂层技术的发展和刀具的紧密关系：在现代刀具发展中，涂层技术的使用至关重要，可以说先进的涂层技术成就了现代高效切削刀具。目前，无论是化学涂层（CVD）还是物理涂层（PVD）都在积极研发各种新的涂层材料，从单一涂层向多层涂层，梯度涂层，纳米涂层，纳米复合涂层等方向发展；同时涂层技术也更加注意与涂前处理工艺和涂后处理工艺的结合。先进的涂层技术具有更高的红硬性（显微硬度可达 3300HV 及以上） ，抗热性和抗氧化性优良（使用温度可达 1100以上） ，具有更好的韧性，结合力以及更低的摩擦系数。涂层技术对刀具的功效在

19、于：显着提高刀具的耐磨性和使用寿命，实现刀具的高速高效以及干化切削，实现高硬度材料及各种难加工材料的切削加工，大大促进机械制造业的生产与发展，这种促进和影响将会越来越明显。随着齿轮加工向数控化、高精高效、复合柔性化方向快速发展，刀具的发展也向环保干切化、高速高效化、超大超硬化等方向迅速的发展，这太原工业学院毕业设计3些发展与机床的发展保持同步，这些发展得益于刀具更先进的设计技术，性能更优越的各种先进材料，更先进的涂层技术。国内高档齿轮刀具的整体水平与国外相比，仍然存在很大的差距，我们要加快研发的进度，争取早日追赶上欧美的研发步伐。1.3 剃前齿轮滚刀的介绍 剃前齿轮滚刀是常用的齿轮加工刀具，其加工的齿轮模数范围为 18mm，常用的刀具材料为 W6Mo5Cr4V 或者 W18Cr4V 等,处理之后切削部分的硬度一般为HRC6366。剃前齿轮滚刀可分为两大类（按照轴向齿形分类） ，即型和型，如下图图 1 型剃前齿轮滚刀的轴向齿形太原工业学院毕业设计4图 2 型剃前齿轮滚刀的轴向齿形图 3 型剃前齿轮滚刀触角放大图2 剃前滚刀的设计2.1 刀具的引入与作用常用的剃前滚刀有 4 种类型，分别是带触角的剃前滚刀、带触角及倒缘的剃前滚刀、双齿形的剃前滚刀以及减少齿形的剃前滚刀。本设计选择的剃前滚刀的类型为“带触角及倒缘的剃前滚刀” 。其图形如下图