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。
课程设计设计任务书
齿轮滚刀的设计
设 计 者： 指导老师：
设计时间：2011 年 12 月 17 日 至 2011 年 12 月 22 日
目
录
设计任务…………………………………………………………………3 设计原理…………………………………………………………………4 参数计算…………………………………………………………………6 结构设计…………………………………………………………………9 工艺设计 ………………………………………………………………10 设计总结 ………………………………………………………………11 参考文献 ………………………………………………………………11
heg hig hg tn
S fng
heg ( f C )mn hig ( f C )mn hg heg hig tn mn S fng mn / 2
0.01 0.01
heg (1 0.25)5.08 6.35 hig (1 0.25)5.08 6.35 hg 6.35 6.35 12.7
13.7259 ctg z ctg15 cos 317 z 151 f 10
加工直齿轮与 f 小于
12
滚刀螺旋方向
左旋螺纹
10°的斜齿轮时，一 般制成右旋螺纹，加 工 f 大于 10 °的斜 齿齿轮时，滚刀螺纹 方向与被切齿轮方向 相同。
13 轴台尺寸 （1） （2） （3） 直径 长度 侧棱
zg K
e = 12
圆 整 到 0.5
K
3.1416 100 tg 12 =5 14
4 侧刃后角
c
c tg 1
Deg
sin fn
c 应不小于 3 度
K2
采 用 型 铲 背 形 式 可 按表 2.2-3 选 取第 二铲背量 K 2 ； K 2 取 0.7~0.8
mn
fn
z f C' S fn
1 f
e =10°～12°，侧刃后角 c 不小于 3°，有第二铲背量 K2，滚刀螺旋角 f ≤5°。
（2）编制该刀具加工工艺。
设计原理
切割原理 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 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 。
Deg — 滚 刀 外 径 偏
差
7 分度圆螺旋升角
=88.64
f
sin f
mn n d fg
1
f 317
精加工滚刀 n 1
8 容屑槽螺旋角
fg
f 5 f 5
fg 0 fg f

滚 刀
1
直槽
9
容屑槽导程
T
直槽滚刀 T
1
T
圆 整 到 0.25
20
R
3.14(100 18 2) 1.43 10 14
（5）
槽形角

取 R=1.50
取

5
作图校验
见注
略
分圆直径 6
d fg
d fg 100 2 5.08 0.2(5 Deg )
0.01
d fg 100 2 5.08 0.2(5 1)
c 318
第二铲背量
圆 整 到 0.5
K 2 0.8
K1 =（1.3~1.5）K
（3）
容屑槽深 度
H
H hg
（0.5~1）
K K1 2
+
圆 整 到 0.5
K1 =7.5 H 12.7 5 7.5 9.05 2
（4）
槽底半径
R
( Deg 2 H ) R 10 z g
D1 l cbt1r
查表 2.2-1 查表 2.2-1 按总附录表 V
D1 55 l 5 c2
14
键槽尺寸 （1） （2） （3） 键宽 键高 圆弧
b t1 r
按附录表Ⅲ 按附录表Ⅲ 按附录表Ⅲ
b 6.080.16 t1 29.4 0.52 r 0.8
15
内孔空刀尺寸 （1） （2） 空刀直径 磨光部分 长度
四 五
钻：内孔至 38 车： 车内孔至 39.4
0.1
Z35 ， Ra0.4 两端 C6140A
20
1.00
面各留 0.15，外圆留 1.0，内孔空刀 槽至尺寸 六 插：插键槽，注意内孔留磨量，去 毛刺 七 八 磨：内孔至 39.7
0.025
B5032
25
M2120
20
车：车螺旋槽，螺旋槽深度至尺寸， C6140A 分 圆 齿 厚 留 0.5 ，
计算参数
被加工齿轮参数： 法向模数： 已知条件 序号 齿高系数：
mn =5.08 f
=1
分圆法向压力角： 径向间隙系数： 分圆螺旋角： 精度等级：
fn = 15
C =0.25
分圆法向弧齿厚： S fn =7.98 螺旋方向： 计算项目 左旋 符 号
f = 23 498
7FJ GB/0095-88 计 算 精 度 计算举例
0.01
S fzg
齿顶圆弧 半径 齿根圆弧 半径
r1 r2
r1 0.3mn r2 0.3mn