机械设计专业毕业论文-涡轮滚刀的设计与加工工艺.doc

1、本科毕业论文（20 届）蜗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： 蜗轮滚刀的设计与加工工艺 1课题意义及目标（1）了解蜗轮滚刀的工作原理。（2）掌握蜗轮滚刀的齿形设计。（3）了解蜗轮滚刀滚齿切削过程及其特点。（4）了解蜗轮滚刀结构参数的确定。（5）了解蜗轮滚刀的公差与技术要求。（6）掌握蜗轮滚刀的设计步骤（7）掌握蜗轮滚刀加工工艺并编制加工工艺过程卡。2主要任务（1）要求掌握蜗

2、轮滚刀的基本结构设计，并能出产品图纸（2）了解基本的蜗轮滚刀的加工工艺（3） 根据设计的产品图，会编制加工工艺过程卡3主要参考资料（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，1979年（3）太原工具厂齿轮刀具工艺资料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 2014.12.12014.12.222 蜗轮滚刀的齿形设计及结构设计，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

3、艺过程卡 2015.4.202015.05.205 设计及图纸整理，准备答辩 2015.05.202015.06.05审核人： 2014 年 12 月 27 日 I蜗轮滚刀的设计与加工工艺摘 要：本设计的是法向直廓型蜗轮滚刀。蜗轮滚刀是齿轮滚刀的一种，蜗轮滚刀是用来加工蜗轮的工具。其原理是模拟蜗杆和蜗轮相啮合的过程。蜗轮滚刀加工蜗轮时，其设计方法就是使滚刀代替原来工作蜗杆。蜗轮滚刀常用的有四种齿形，其中阿基米德齿形两种分为轴向齿形和法向齿形；法向直廓齿形也有两种。蜗轮滚刀的结构形式也有两种分别是孔式的和带柄的。蜗轮滚刀的加工工艺主要在数控机床和加工中心完成。蜗轮滚刀的材料是高速钢 W18Cr4

4、V。蜗轮滚刀的工艺路线的制定严格按照其零件的加工面选择。关键词：蜗轮，滚刀，蜗杆，工艺The Design of the Worm Gear Hob and Processing Technology Abstract：The design is normal straight profile worm gear hob. The worm gear hob is one kind of gear hob, the worm wheel hob is a tool used to process worm gear. The principle is the process of meshin

5、g the worm and worm gear. Worm wheel hob machining worm wheel, the design of the method is to make the hob instead of original work worm. There are four kinds of gear hob commonly used, in which Archimedes tooth shaped have two kinds of axial tooth profile and normal to tooth profile; normal to stra

6、ight tooth profile also have two kinds of type. Structure of worm gear hob also has two kinds respectively is hole type and shanked type. The machining technology of the worm gear hob is mainly finished in numerical control machine tool and machining center. The material of worm gear hob is high spe

7、ed steel W18Cr4V. The technological route of the worm hob is formulated strictly according to the machining surface of the parts.Keywords: Worm gear ， hob ，worm ，TechnologyII目 录1 绪论11.1 蜗轮滚刀的概述11.2 蜗轮滚刀的发展概况11.3 蜗轮滚刀研究的目的意义及应用22 蜗轮滚刀的设计计算22.1 蜗轮滚刀的基本蜗杆的类型22.2 蜗轮滚刀工作时的走刀方式32.3 蜗轮滚刀的设计计算62.3.1 蜗轮滚刀的结构

8、62.3.2 蜗轮滚刀的齿形尺寸142.4 蜗轮滚刀的设计步骤和计算过程172.5 蜗轮滚刀的主要技术条件202.5.1 蜗轮滚刀的精度等级202.5.2 滚刀的光洁度213 蜗轮滚刀的加工工艺213.1 蜗轮滚刀的工艺分析213.1.1 刀具的选择223.1.2 走刀路线的选择223.1.3 孔和内螺纹加工233.2 制定工艺路线233.3 确定工序尺寸及技术要求253.3.1 蜗轮滚刀的工序尺寸253.3.2 蜗轮滚刀的技术要求27总结29参考文献30致谢3111 绪论1.1 蜗轮滚刀的概述蜗轮滚刀是齿轮滚刀的一种，蜗轮滚刀是加工蜗轮最常用的刀具，它加工蜗轮的过程就是模拟蜗杆与蜗轮的啮合过

9、程，属于垂直轴平面啮合。蜗轮滚刀滚切蜗轮所需的运动与齿轮滚刀滚切齿轮基本相同。蜗轮滚刀和齿轮滚刀在外形上相当于蜗杆。蜗轮滚刀和齿轮滚刀在设计上都是运用基本蜗杆的理论。然而蜗轮滚刀与齿轮滚刀也有不同之处。比如在设计结构上，蜗轮滚刀和齿轮滚刀都用带孔式，但是齿轮滚刀没用连轴式；在啮合原理上也略为不同，蜗轮滚刀为啮合是两齿面为线接触，而齿轮滚刀是两齿面为点接触。蜗轮滚刀的设计原理是让滚刀代替原来与蜗轮相啮合的工作蜗杆，相当于把要设计的滚刀当做已知的蜗杆。当今蜗轮滚刀最常采用的基本蜗杆是阿基米德蜗杆和法向直廓蜗杆。阿基米德蜗杆顾名思义就是其齿形是阿基米德螺旋线，用这种类型作为基本蜗杆的滚刀就是阿基米德

10、滚刀。法向直廓蜗杆，它又分为齿纹法向直廓蜗杆和齿槽法向直廓蜗杆两种。两者的法向截面都是直线齿形，而端截面的齿形为延长渐开线。用这种类似蜗杆作为基本蜗称法向直廓滚刀。滚刀按其结构可分为整体滚刀和镶片滚刀两种。滚刀有三种分类，大、中、小模数分类的；按粗、精加工分类的；按不同精度等级分类的。1.2 蜗轮滚刀的发展概况自从十九世纪下半叶发明齿轮滚刀以来，滚切法获得极大的发展。至今，其加工范围不仅限于齿轮和蜗轮，而且已经扩展到各种花键帕、越轮棘轮等特形工件。特别是齿轮滚刀，其结构有了极大的改进。在圆柱齿轮加工中，滚切法一道占有重要的地位。近年来滚齿技术发展很快。由于采用了优质高速钢和刚性高的滚齿机，以及

11、相应的改进滚刀结构，使滚齿速度达到 100 米/分。许多工业部门日益广泛使用了多头滚刀。在重型机器制造厂中采用了一些高效率粗加工滚刀。用硬质合金滚刀高速滚切齿轮的试验国内外都在进行。目前蜗轮滚刀主要生产厂商在浙江温岭一代。目前国内的生产技术加上高级的数控设备，一流的检测仪器接近国际的质量工艺。21.3 蜗轮滚刀研究的目的意义及应用蜗轮滚刀是用于加工蜗轮的常用刀具，蜗轮滚刀即所谓的普通蜗轮滚刀，是指加工线性蜗杆（如阿基米德蜗杆、法向直廓蜗杆和渐开线蜗杆）传动的蜗轮所用的滚刀。研究蜗轮滚刀的目的意义在于其能够加工有传动能力的基本的机械零件；而且能够加工各种复杂的零件；还能使加工的时间更短，加工出的

12、零件更精确。不同类型的蜗轮滚刀应用于不同的零件上。在国内应用最普遍的是阿基米德蜗轮滚刀。而法向直廓蜗轮滚刀在结构上主要是采用带孔式的即套式蜗轮滚刀。2 蜗轮滚刀的设计计算2.1 蜗轮滚刀的基本蜗杆的类型蜗轮滚刀的基本蜗杆有法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆和阿基米德蜗杆。其中阿基米德蜗杆的螺纹表面是阿基米德螺旋面，其端面上的齿形为阿基米德螺旋线，轴向截面为直线齿形，在这个截面内，蜗轮的相应齿形为渐开线。法向直廓蜗杆的螺旋面在法向截面内的截形为直线。所谓法向截面，是指经过蜗杆齿纹中点或齿槽中点而垂直于分圆柱上螺旋线的截面。在垂直于齿纹中点截面为直线齿形的蜗杆，称为齿纹法向直廓蜗杆；在垂直于齿槽中点截面为直

13、线齿形的蜗杆，称为齿槽法向直廓蜗杆。这两种直廓蜗杆在端面上的齿形为延长渐开线，所以又称为延长渐开线蜗杆。渐开线蜗杆的螺纹表面是渐开线螺旋面，其端面齿形为渐开线。在与基圆柱相切的平面上，蜗杆的齿纹是直线齿形。根据渐开线螺旋面的形成原理，当用车刀切制渐开线蜗杆时，直线形的切削刃应相切于基圆半径 o ，而切削刃的齿形角应等于渐开线螺旋面上基圆柱上的螺纹升角 o 。螺纹升角 o和基圆半径 o按下式计算： (2-1) tan=tansin(2-2)=cos(2-3) cos=coscos式中 是蜗杆端面齿形角；是蜗杆法向齿形角；3是蜗杆在分圆上的螺纹升角；是蜗杆分圆半径。2.2 蜗轮滚刀工作时的走刀方式

14、蜗轮滚刀工作时，主要有两种不同的走刀方式，即径向走刀和切向走刀。如图2.1 所示：图 2.1走刀方式不同，蜗轮滚刀的结构形状也有所不同。径向走刀的蜗轮滚刀，称为径向蜗轮滚刀；切向走刀的蜗轮滚刀，称为切向蜗轮滚刀。径向蜗轮滚刀由于滚刀槽数有限，尤其是多头蜗轮滚刀，蜗轮齿面的包络线更少，齿形上棱度较高，4因而蜗轮齿面的接触区减少。为了克服这一缺点，对于多头蜗轮滚刀，有时可在径向走刀切至蜗轮副的装配中心距后，再用切向走刀切去棱度，以提高齿面光洁度。切向蜗轮滚刀，由于切向走刀，蜗轮齿面的包络线很多，所用齿面光洁度较高。尤其是多头蜗轮滚刀，修去了齿形上的棱度，因而就提高了蜗轮的接触质量。另外，由于滚刀具

15、有的切削锥，所以各刀齿的切削负荷比较均匀，因而刀具的耐用度也比较高。由于以上原因，在可能的条件下，应尽量才用切向走刀加工蜗轮。但是，切向滚刀的切削效率较低，又必须在具有切向走刀的滚齿机上才能使用。用切向进给时，首先把滚刀和蜗轮的中心距调整合格，滚刀和蜗轮除作展成运动外，滚刀还沿着本身的轴线方向进给。因此，当滚刀每转一转，蜗轮除了须转过与滚刀头数相等的齿数外，还需有附加的转动。切向蜗轮滚刀在一端具有切削锥，如图 2.2 所示切削锥的角度一般取 1012。图 1-2 切向滚刀图 2.25对于阿基米德蜗轮副来说，当蜗杆的分圆螺纹升角 较大，而蜗杆轴向齿形角 较小时，若蜗轮是用切向走刀切出的，则此蜗轮也许不能与蜗杆在径向装配，即蜗杆沿其本身轴线方向移动而将牙齿旋入蜗轮的齿槽中去。采用切向走刀方式加工的蜗轮要达到径向装配的目的，对于阿基米德蜗杆相配合的蜗轮，应符合下列条件：(2-4) 式中 是阿基米德蜗杆轴向截面中的齿形角；是蜗杆在节圆（如 =0 是即为分圆)上的螺纹升角；= (2-5)tan1+2是蜗杆的齿顶圆半径；1是蜗杆的节圆半径；q 是蜗杆的特性系数；是变位系数；是蜗杆头数。1若 时，可不必进行校验。对于法向直廓的蜗轮副，当 时，切向走刀方式加工的蜗轮，可以10和蜗杆在径向装配。对于渐开线蜗轮副，则不受上述条件的限制。