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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充） [打印本頁]

作者: 阿松 時(shí)間: 2006-5-22 10:40
標(biāo)題: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）

在工作中發(fā)現(xiàn)，刀具公司提供的插齒刀，在刃磨后，被加工齒輪的齒根變淺。使得齒輪嚙合時(shí)，根隙變小，直至碰到配對(duì)齒的齒頂。在一些參考書對(duì)此介紹不多的情況下，對(duì)插齒刀的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究。
首先看一下刀具側(cè)刃面螺旋角與齒頂前角的關(guān)系。刀具的前刃磨面與側(cè)刃面的交線在端面上的投影線，就是我們用來加工零件的齒廓線。該齒廓線隨齒頂前角的變化而變化，也隨刀具端面壓力角和側(cè)刃螺旋角的變化而變化。與其它數(shù)據(jù)無關(guān)。
投影齒廓線比標(biāo)準(zhǔn)漸開線來得平坦，曲率要小，如果計(jì)算得當(dāng)，可能對(duì)齒形起到修形的效果。
接下來看一下齒頂后角和其它數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。齒頂后角的作用有兩個(gè)，一是加工齒輪時(shí)切削的需要；二是保證在插齒刀刃磨后，被加工的齒根能始終保持一致。筆者就第二點(diǎn)對(duì)齒頂后角進(jìn)行了分析。

通過公式可以得知：插齒刀齒頂后角是一個(gè)變化的數(shù)值，它受插齒刀和被加工齒輪的齒數(shù)、變位系數(shù)、壓力角和插齒刀側(cè)刃螺旋角的影響。各截面齒頂?shù)倪B線類似凸的拋物線。如果用直線代替，可以計(jì)算出各截面的誤差值。
最后，嘗試討論一下齒頂?shù)菇堑膯栴}。
滾齒時(shí)，齒輪的齒頂?shù)菇鞘怯蓛蓚€(gè)不同壓力角的齒廓線和齒頂圓相交而成。在討論插齒時(shí)，筆者也假設(shè)插齒刀的齒根也是由兩段漸開線相交而成，加工出的齒輪齒頂也是由兩段漸開線相交而成。

如倒角刃為直線段，則角度可選擇交點(diǎn)處倒角刃的壓力角。為不影響齒頂厚，角度應(yīng)選擇偏直一點(diǎn)。
通過上面等式，對(duì)插齒刀不同值時(shí)，齒根交點(diǎn)位置變化的觀察，發(fā)現(xiàn)，在插齒刀軸向，交點(diǎn)呈凹形曲線，應(yīng)比齒頂后角的角度偏小。

以上是我在其他論壇上發(fā)的帖子.今天再作一些補(bǔ)充:

內(nèi)齒插齒刀和外齒插齒刀有明顯的區(qū)別,前者的齒頂后錐面是凹的,而后者是凸的.如果用直線代替(即齒頂后角是固定的,手冊(cè)上一般固定為6度,我認(rèn)為非常不妥),兩者的偏置方向正好相反.

作者: 老鷹 時(shí)間: 2006-5-22 14:15
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
呵呵，阿松怎么沒有發(fā)到blog阿。

作者: logxing 時(shí)間: 2006-5-22 22:47
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
我對(duì)插齒刀還不太熟悉啊和松版討論討論
1由于插齒刀的加工工藝，很難按照保證被加工的齒根能始終保持一致算出的理論后角加工，所以插齒刀修磨之后，被加工齒輪齒根徑變化是必然現(xiàn)象。至于像你所說的齒輪碰到配對(duì)齒的齒頂顯然是刀具設(shè)計(jì)廠家的失誤。一般來說，刀具設(shè)計(jì)廠家會(huì)預(yù)測(cè)出修磨之后齒根徑變化的范圍并與用戶提供的齒根徑公差比較，沒有問題才算設(shè)計(jì)合格。內(nèi)齒也是近似的。
2因?yàn)榇嬖谇敖?，若按照原始漸開線設(shè)計(jì)，投影齒廓線會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)漸開線有誤差，所以實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)是按照修正模數(shù)，修正壓力角對(duì)應(yīng)的漸開線設(shè)計(jì)，使得修正漸開線的投影和標(biāo)準(zhǔn)漸開線盡量一致。（這點(diǎn)記得不是很清楚，僅供參考）插齒刀由于屬于粗加工，一般沒有修形功能。
3關(guān)于齒頂?shù)菇牵嵌仁怯蓮较虻菇橇亢屯庵芟虻菇橇恐苯铀愠龅模徒稽c(diǎn)處倒角刃壓力角無必然聯(lián)系（可能有近似關(guān)系）。同樣的由于插齒刀的加工工藝，并不能做到按照被加工物倒角恒定的理論凹形曲線加工出來，當(dāng)然設(shè)計(jì)者會(huì)按照用戶給定的倒角量公差進(jìn)行工件齒頂?shù)菇穷A(yù)測(cè)并調(diào)整加工參數(shù)。

這三個(gè)問題都是理論計(jì)算和加工工藝的矛盾問題。一般情況下，用戶的公差要求都是可以滿足的。當(dāng)然也有比較倒霉的情況發(fā)生。在用程序?qū)崿F(xiàn)工藝參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)上還不是很成熟，這也是我下一步的一個(gè)想要做的工作，松版要是推導(dǎo)出了什么公式拿上來共享一下啊嘿嘿

作者: 阿松 時(shí)間: 2006-5-25 21:07
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
搞了一個(gè)，你來看看。
另：?jiǎn)栆幌拢X頂后錐面可以做成圓弧形嗎？而不是直線。

作者: logxing 時(shí)間: 2006-5-26 02:13
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）

alpha是分度圓壓力角，alpha0'是與齒輪嚙合時(shí)的嚙合壓力角（即嚙合圓上壓力角），beta0是在分度圓上的還是在基圓上側(cè)刃后角？

作者: 阿松 時(shí)間: 2006-5-27 19:09
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
beta0是分度圓上的螺旋角。
我沒按照手冊(cè)上的定義來。這是我很久以前推算的。

作者: logxing 時(shí)間: 2006-5-28 01:59
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
關(guān)于齒頂后角轉(zhuǎn)移陣地到你的新貼

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-11-27 21:45
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
呵呵，插齒刀好象內(nèi)齒和外齒都是相同的，所以樓主理解上可能有不妥．

作者: logxing 時(shí)間: 2006-12-9 00:23
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
阿松，怎么回事。我們之前討論齒頂后角的帖子怎么找不到了。論壇是不是丟失了一些文章？

作者: logxing 時(shí)間: 2006-12-9 00:39
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
帖子找到了，論壇的按用戶名搜索功能不知為什么會(huì)漏掉一些文件
gear_make可以參考一下http://bbs.cmiw.cn/forums/15346/ShowPost.aspx
對(duì)于理想齒頂后角曲線來說正如阿松所說內(nèi)齒插齒刀和外齒插齒刀是相反的。你說的“是相同的”是說大多數(shù)廠家生產(chǎn)時(shí)都是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制造的意思。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-15 21:20
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
呵呵，插齒刀齒頂可以做成圓弧的，但是要詳細(xì)計(jì)算漸開線展長(zhǎng)，圓弧所展成的部分不影響設(shè)計(jì)所需要的展長(zhǎng)要求即可。
在設(shè)計(jì)插齒刀時(shí)，齒輪的齒根和刀具的齒頂是通過嚙合原理產(chǎn)生的，其總是圓滑過渡的，不會(huì)產(chǎn)生尖角，并且只要滿足頂隙的要求，對(duì)齒根曲線是什么形狀，一般是不做考究的。除非在設(shè)計(jì)時(shí)，有特殊要求，要求齒根的曲線形狀，那么就必須根據(jù)嚙合原理，嚴(yán)格的設(shè)計(jì)刀具頂部圓弧形狀。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-15 21:26
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
對(duì)于樓主在第一個(gè)帖子中提到的插齒刀每次刃磨后，齒輪的根部變淺的原因，那是因?yàn)槊看稳心ズ螅?br /> 刀具的變位系數(shù)發(fā)生變化，通過測(cè)量刀具的頂圓和公法線，可以嚴(yán)格的計(jì)算出插齒后齒輪根徑。
針對(duì)這類問題，可以定做特殊的插齒刀，本人一般是通過改變插齒刀的后角來達(dá)到目的，插齒后，可以控制齒輪根徑在某個(gè)公差范圍內(nèi)。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-15 21:39
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
本人做個(gè)總結(jié)：
1。針對(duì)齒輪根圓沒有要求的，插齒刀可以解決
2。齒輪根圓有特出公差要求的，插齒刀也可以定做專業(yè)插齒刀，設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單。
3。內(nèi)齒輪和外齒輪，可以用同樣一把刀具
4。齒輪齒形方面的倒角，可以通過插齒刀設(shè)計(jì)解決，但是刀具通用性就沒有了

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-15 21:53
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
因?yàn)槭侵苣袝r(shí)間，剛才看了阿松在http://bbs.cmiw.cn/forums/15346/ShowPost.aspx 上的帖子，呵呵，如果是兩年前，我一定會(huì)和你們一起搞搞公式，但是在經(jīng)歷了每年幾個(gè)億產(chǎn)品齒輪刀具設(shè)計(jì)后（應(yīng)該說，我比阿松幸運(yùn)，一畢業(yè)就可以做刀具，并且能說上話），你們提出的那個(gè)關(guān)于刀具齒頂?shù)膯栴}，按我理解，對(duì)齒輪的影響幾乎沒有，因?yàn)闆]有意義，齒輪的根部只要能達(dá)到不干涉，能保證潤(rùn)滑要求，能保證漸開線展長(zhǎng)，能保證齒根曲率半徑大，有較好的強(qiáng)度，就可以了。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-15 22:00
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
關(guān)于國(guó)內(nèi)外齒輪刀具的知名廠家，以FETTE、INGERSOLL、SAACK、GLEASON 、SU、LIEBHERR(把勞倫茲收購了）等最為著名，關(guān)于他們刀具設(shè)計(jì)，GLEASON在我們公司是最沒有影響的了，因?yàn)樗敲绹?guó)的廠家，我們把它排在德國(guó)和意大利之后，他們自己也覺得和歐洲的比較，沒什么優(yōu)勢(shì)，不過，GLEASON把好多齒輪機(jī)床廠家都收購了，還是美國(guó)人厲害。

作者: 阿松 時(shí)間: 2006-12-16 00:24
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
歡迎并謝謝樓上的加入！
我認(rèn)同你的一些觀點(diǎn)，比如根徑的要求。也相信你比我更有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。但如果說一把插齒刀可以加工內(nèi)齒和外齒，那可能只是說可以加工出來，并不能意味著能加工出符合要求的齒輪。
我看到的一些齒輪刀具圖紙，所標(biāo)注的齒厚和齒高都以被加工齒輪的分度圓為基準(zhǔn)，這樣正變位和負(fù)變位的齒輪的刀具看上去完全不能通用。但如果齒高標(biāo)注基準(zhǔn)為刀具等齒厚處，它們的齒頂高和齒根高就相對(duì)接近多了。但這也并不意味著就可以通用，內(nèi)齒和外齒插齒刀，如果側(cè)刃后角是相同，齒頂后角就會(huì)有很大的差別，直線如此，如果要求高點(diǎn)，能如gear_make所說能做成曲線的，那差別就更大了。

作者: logxing 時(shí)間: 2006-12-18 20:57
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
gear_make也是做刀具設(shè)計(jì)的啊。你說的幾個(gè)億不太好估算，不知道能不能透漏一下滾刀剃齒刀插齒刀拉刀的月產(chǎn)量。

關(guān)于插齒刀的幾個(gè)問題：
1齒輪的齒根并不一定是圓滑的。比如有觸角的插齒刀（剃前磨前插齒刀）可能造成齒根與漸開線的接合處不光滑（根切）。對(duì)齒根部有要求的用戶的確比較少，你們是如何解決的呢。比如用戶要求齒根可以用R2圓弧較好的擬合。

2你說齒輪的根部變淺的問題，你是通過改變插齒刀的后角來解決的。不知道你的成本如何。國(guó)內(nèi)廠家大都直接做成6度后角。國(guó)外的會(huì)擬合一條最適直線（就是我和阿松討論的主題），好一點(diǎn)的會(huì)做成2段折線的后角。你們的改變插齒刀的后角是2段的還是連續(xù)改變呢？

3我和阿松討論的刀具齒頂?shù)膯栴}，目的就是控制根徑公差范圍。你也是通過改變后角來解決這個(gè)問題的。怎么后面又說“對(duì)齒輪的影響幾乎沒有”。

4關(guān)于齒形的倒角，這一直是個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)檫@是和磨齒工序的砂輪有密切關(guān)系的。不知道你們的設(shè)計(jì)理論是不是這樣考慮的。我可以預(yù)估倒角的變化，但想保證倒角幾乎不變不太容易...

5一直是我最感興趣的，就是當(dāng)今世界一流廠家的設(shè)計(jì)理論和方法。無奈平時(shí)實(shí)在是沒什么可能接觸到別人的設(shè)計(jì)。gear_make對(duì)這塊似乎較熟悉，詳細(xì)介紹一下阿。比如你認(rèn)為你們的理論夠不夠完美呢。而世界最強(qiáng)的又是強(qiáng)在哪里呢？

gear_make是做了兩年刀具設(shè)計(jì)，現(xiàn)在還做嗎？南京高精齒輪集團(tuán)很重視清華的學(xué)生，不知道你是不是清華的，呵呵。你們應(yīng)該是以生產(chǎn)齒輪為主吧。那么你在公司里做齒輪刀具設(shè)計(jì)是基于怎樣的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)呢？是自己生產(chǎn)刀具加工嗎？還是驗(yàn)算以及與刀具商溝通呢？你們的刀具設(shè)計(jì)理論有沒有做三維仿真呢？這是我一直想做但不知道什么時(shí)候才能做好的事。我也是做刀具設(shè)計(jì)的，有什么題目的話一起探討一下吧。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-21 21:48
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
目標(biāo)：最強(qiáng)：我們主要使用留磨滾刀和插齒刀，很慚愧，本人作為南高齒下屬一家公司刀具設(shè)計(jì)的主管，水平一般，更不是清華的。剃齒和拉刀我們暫時(shí)不用，因?yàn)楹推嚨三X輪，我們量還很小。
1。針對(duì)第一個(gè)問題，由于根切成生的尖角和嚙合產(chǎn)生的尖角理論是沒有聯(lián)系的，如果要求采用磨前插齒，那是人為控制要求產(chǎn)生空刀槽，是另外一回事；單純就嚙合原理來講，不可能產(chǎn)生尖角。如果要求齒根產(chǎn)生R2圓弧的嚙合，則需要根據(jù)嚙合原理范算。
2。如果要控制齒輪根徑，單純就一件，可以通過插齒刀壓頂?shù)却胧┙鉀Q，如果是批量產(chǎn)品，還是采用修改插齒刀后角解決方便。（如果做成幾段曲線或者線段，是可以的，但是要刀具生產(chǎn)廠家能夠方便生產(chǎn)才好，這個(gè)方法我沒咨詢過)
3。如果在插齒時(shí)考慮倒角，則刀具必須是專用的。當(dāng)然，在磨齒時(shí)，通過修改砂輪的形狀，可以在磨齒時(shí)同時(shí)達(dá)到倒角的目的。
4。呵呵，世界最強(qiáng)的刀具廠家我都接觸過，單純就老外個(gè)人來說，他們都不如我們，但是，他們是建立在公司技術(shù)基礎(chǔ)上的，他們有成熟的軟件，根本不要?jiǎng)幽X經(jīng)，按照要求，輸入?yún)?shù)，就能完成刀具設(shè)計(jì)。
5。我們提出刀具設(shè)計(jì)的圖紙，刀具生產(chǎn)廠家按照我們的要求生產(chǎn)就可以了。
6。我一直想開發(fā)三維下的刀具設(shè)計(jì)軟件，但是個(gè)人時(shí)間不允許我有過多的想法，呵呵，等清華的到我得部門，我可以讓他們完成。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-21 21:53
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
補(bǔ)充3。關(guān)于“對(duì)齒輪的影響幾乎沒有”，我得意思是齒輪根部的曲線形狀是什么不是很重要，只要保證頂隙、強(qiáng)度等、圓滑過渡等。

作者: logxing 時(shí)間: 2006-12-21 23:48
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）

1不是很清楚你說的“嚙合產(chǎn)生的尖角”是指什么。其實(shí)根切也可以統(tǒng)一到包絡(luò)線方程?？梢哉f無論最后齒形以及過渡曲線是什么形狀，都必然是包絡(luò)線的子集。但從數(shù)學(xué)上說的如果刀具齒形不光滑，對(duì)應(yīng)的包絡(luò)線就會(huì)不連續(xù)，就可能會(huì)有尖點(diǎn)（和刀具齒形凹凸性有關(guān)）。比如倒角，觸角根切本質(zhì)都是這樣的。

2你是說在重磨插齒刀的時(shí)候修改插齒刀后角嗎？如果是這樣這個(gè)成本是用戶的。而且會(huì)不會(huì)出現(xiàn)無法實(shí)施的情況呢？因?yàn)槲覀冎荒堋澳サ魱|西”而不能“加上東西”。

3在磨齒時(shí)修改砂輪的形狀我們還沒做到。因?yàn)槌杀咎罅?。我們一般是使用較小的砂輪來磨齒，這樣可以比較好的控制倒角的誤差。

4程序越好設(shè)計(jì)人員水平越低，我也有這個(gè)感覺。不知道你能不能搞到老外刀具設(shè)計(jì)軟件的截圖啊。僅僅是截圖就足夠了。

看看南高齒的信息感覺很重視人才，很有突破，創(chuàng)新的感覺。還是人重要啊。要真多來幾個(gè)清華的學(xué)生研究一下，設(shè)計(jì)能力上的進(jìn)步速度可能真的是國(guó)外大廠的好幾倍。

作者: 阿松 時(shí)間: 2006-12-22 22:57
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
看到樓上熱火朝天，我也來說一句：
刀具齒頂圓角應(yīng)該設(shè)計(jì)的盡量的大，以使齒根強(qiáng)度最大。前提當(dāng)然是保證足夠的嚙合起始點(diǎn)。磨前刀具更應(yīng)該做成齒頂全圓弧的了。

作者: gear_making 時(shí)間: 2006-12-23 19:40
標(biāo)題: Re: 插齒刀的一些理解（原創(chuàng)+補(bǔ)充）
呵呵，我已經(jīng)落伍了，已經(jīng)快一年不自己研究刀具了。但愿我得一些個(gè)人表述能給大家一些想法。
快元旦了，祝愿中國(guó)的齒輪工作者心想事成。

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