專利名稱：一種滾刀的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾刀的加工方法，特別是一種用于小模數(shù)圓弧齒輪加工的滾刀的加工方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，圓弧齒輪傳動(dòng)在國防、醫(yī)療器械、精密儀器(如手表)等方面有著廣泛的應(yīng)用，這類圓弧齒輪的特點(diǎn)為多采用小模數(shù)，并且傳動(dòng)比高、結(jié)構(gòu)緊湊。通常，普通齒輪的加工多采用精密滾刀進(jìn)行滾切或直接通過銑刀加工成型，而對(duì)于圓弧齒輪加工的滾刀，其一般具有以下特點(diǎn)一、滾刀為具有圓弧齒形，且同樣采用小模數(shù)，其直徑尺寸較小(約為0 6mm)，精度要求高(公差為0.003mm) ;二、這類圓弧齒形的滾刀多采用YG6X或YTlO的硬質(zhì)合金材料制造，硬度高；三、滾刀的毛坯多是壓制燒結(jié)成型，毛坯 經(jīng)過機(jī)加工后，留有一定的加工余量。根據(jù)上述特點(diǎn)，對(duì)于這類小模數(shù)圓弧齒形的滾刀，由于尺寸結(jié)構(gòu)較小，造成直接加工難度大，精度難以保證；并且，這類滾刀的材料為硬質(zhì)合金，滾刀齒形的加工不能采用普通的切削方法進(jìn)行，只能采用金剛石磨輪來磨削，而鏟磨滾刀齒形的金剛石磨輪一般都是專制的，生產(chǎn)效率低，在滾刀的加工過程中，金剛石磨輪的成型精度會(huì)直接影響滾刀的齒形精度，對(duì)于金剛石磨輪本身的加工制造要求高，使得滾刀的加工成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種生產(chǎn)效率和加工精度高的滾刀的加工方法，通過該加工方法得到的滾刀能夠滿足小模數(shù)圓弧齒輪的制造要求。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種滾刀的加工方法，其特征在于，該滾刀加工方法包括有如下步驟(I)、根據(jù)滾刀的基本結(jié)構(gòu)，在普通磨床上用磨輪對(duì)滾刀毛坯加工出所需滾刀的內(nèi)孔、外圓、兩個(gè)端面及所有的前刀面，并使各前刀面的前角為零度，以得到半成品滾刀；(2)、將所述滾刀齒形按放大比例放大n倍，用線切割加工出與放大n倍后的滾刀齒形相匹配的樣板，并用加工好的標(biāo)準(zhǔn)樣板去檢驗(yàn)該樣板，得到符合技術(shù)要求的合格樣板；(3)、將上述加工好的樣板安裝在樣板磨床上并縮小n倍，由所述樣板磨床加工出軋輥銑刀，然后用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)該軋輥銑刀，得到符合技術(shù)要求的合格的軋輥銑刀；(4)、在銑床上，用上述合格的軋輥銑刀加工出退火后的軋輥，并用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)該軋輥，得到符合技術(shù)要求的合格軋輥；(5)、在軋輥機(jī)床上，用上述合格的軋輥擠壓出金剛石磨輪的輪齒，并用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)該金剛石磨輪的輪齒，得到符合技術(shù)要求的合格金剛石磨輪的輪齒；￠)、在鏟磨機(jī)床上，用上述加工好的金剛石磨輪的輪齒對(duì)所述的半成品滾刀進(jìn)行鏟磨，加工獲得所述滾刀的齒形，并用滾刀樣板檢驗(yàn)該滾刀的齒形，獲得符合加工要求的合格滾刀。為了能匹配樣板 磨床和光學(xué)投影儀的縮放比例，作為優(yōu)選，所述步驟(2)中的滾刀齒形的放大比例包括有200:1，100:1,50:1,20:1和10:1。為了進(jìn)一步提高軋輥的精度，作為優(yōu)選，所述步驟(4)和步驟(5)之間還可以增加如下步驟(4-1)、對(duì)所述的軋輥進(jìn)行淬火處理，并再次用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)淬火后的軋輥。金剛石磨輪是加工滾刀的關(guān)鍵，為了保證滾刀加工的齒形精度，需要對(duì)金剛石磨輪的配料有一定的要求，作為優(yōu)選，所述步驟(5)中的金剛石磨輪由重量百分比為80. 5%的銅粉、7. 3%的錫粉和12. 2%的金剛石粉組成，所述銅粉、錫粉和金剛石粉均勻混合后，裝入模具，在壓力為475 490MPa的容器內(nèi)保壓4 5分鐘，然后在真空爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為780 790° C，保溫30 35分鐘，冷卻即得所述的金剛石磨輪。為了減少鏟磨齒形時(shí)的鏟磨余量，延長金剛石磨輪的使用壽命，作為優(yōu)選，所述步驟(5)和步驟(6)之間還可以增加如下步驟(5-1)、用柱形磨輪鏟磨所述半成品滾刀的齒
背，并留有鏟磨余量。為了實(shí)現(xiàn)滾刀毛坯和金剛石磨輪的安裝定位，作為優(yōu)選，所述步驟(6)中，所述的半成品滾刀的內(nèi)孔、其中一個(gè)端面定位在鏟磨機(jī)床的工作心軸上，所述的金剛石磨輪安裝在該鏟磨機(jī)床的磨軸上。為了保證滾刀齒形加工的精度，避免加工過程中工作心軸的跳動(dòng)而導(dǎo)致滾刀齒形表面不平整，造成齒形變瘦，作為優(yōu)選，所述工作心軸的支撐表面的徑跳不大于0. 004毫米，該工作心軸的支撐表面的端跳不大于0. 002毫米。在滾刀加工過程中，鏟磨機(jī)床的磨軸做高速運(yùn)轉(zhuǎn)，磨軸的運(yùn)動(dòng)精度直接影響滾刀的齒形精度，作為優(yōu)選，所述磨軸的軸向竄動(dòng)不大于0. 002毫米，該磨軸的徑向跳動(dòng)不大于0. 004暈米。為了避免滾刀齒形變瘦，作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述磨軸相對(duì)于所述半成品滾刀的軸線具有15’ 30’的螺旋角。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在滾刀加工過程中，對(duì)滾刀刀具的成型采用先按比例放大，再按同比例縮小的加工方法，不僅提高了滾刀的加工精度，還使得滾刀加工的生產(chǎn)效率提高，滾刀加工過程中的機(jī)床調(diào)整更加方便，而且，采用本發(fā)明加工方法得到的滾刀各前刀面的前角為零度，使得滾刀前刀面的修磨不會(huì)影響滾刀齒形，刀具可以不斷重復(fù)修磨，有效地延長了滾刀的使用壽命。


圖I (a)為本發(fā)明加工方法的滾刀結(jié)構(gòu)示意圖(鏟齒前)。圖I (b)為圖I所示滾刀的剖視圖。圖2為本發(fā)明加工方法的銅樣板結(jié)構(gòu)示意圖(放大100倍)。圖3為用于軋輥銑刀和銅樣板檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)樣板結(jié)構(gòu)示意圖(放大100倍)。圖4為用于滾刀檢驗(yàn)的滾刀樣板結(jié)構(gòu)示意圖(放大100倍)。圖5(a)為本發(fā)明加工方法的軋輥銑刀結(jié)構(gòu)示意圖。圖5 (b)為圖5 (a)所示軋輥銑刀的側(cè)視圖。
圖6(a)為本發(fā)明加工方法的軋輥結(jié)構(gòu)示意圖。圖6 (b)為圖6 (a)所示軋輥的側(cè)視圖。圖7(a)為本發(fā)明加工方法的金剛石磨輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖7(b)為圖7(a)所示金剛石磨輪的側(cè)視圖。圖8為本發(fā)明加工方法的滾刀剖視圖(鏟齒后)。圖9為可由本發(fā)明的加工方法獲得的滾刀進(jìn)行加工的圓弧齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖I 圖8所示，本實(shí)施例提供了一種用于圓弧齒輪加工的、采用高精度硬質(zhì)合金的小模數(shù)滾刀的加工方法，屬于精密極限加工范疇。采用本實(shí)施例的滾刀可以基本參數(shù)如下的圓弧齒輪其模數(shù)為0. 05mm,齒高為0. Imm,齒形誤差為0. 003mm,節(jié)距誤差為
0.004mm,滾刀前面和齒形表面粗糙度為RaO. 025-0. I u m,齒頂圓為0. 4-0. 5mm,齒數(shù)最少為6顆齒。本實(shí)施例的滾刀的加工方法包括有如下步驟(I)、根據(jù)滾刀的基本結(jié)構(gòu)，在普通磨床上加工滾刀毛坯，得到半成品滾刀；其中，本實(shí)施例的滾刀為一種齒背3是阿基米德螺旋線的圓弧齒形滾刀，其具體技術(shù)參數(shù)為I)、材料采用硬度為HRc81_84°的硬質(zhì)合金；。2)、非基準(zhǔn)面對(duì)基準(zhǔn)面平行度不大于0. 002mm ；3)、基準(zhǔn)面與滾刀內(nèi)孔垂直度不大于0. 002mm ；4)、滾刀內(nèi)孔公差不大于0.004mm;5)、工作表面粗糙度為0. I ii m，非工作表面粗糙度為0. 2 ii m ;6)、以滾刀內(nèi)孔和基準(zhǔn)端面定位,滾刀刀齒等分不均勻度不大于0. 01mm。在型號(hào)為MUS100的內(nèi)外圓磨床上，用磨輪加工上述滾刀的內(nèi)孔、外圓、兩個(gè)端面及所有前刀面2，請(qǐng)參見圖1(a)和圖1(b)，并且保證滾刀的同心度和垂直度。(2)、因?yàn)楸緦?shí)施例的滾刀齒形太小，為了提高滾刀的齒形精度，將滾刀齒形按放大比例放大100倍，然后用線切割加工出與放大100倍后的滾刀齒形相匹配的樣板，在此采用銅質(zhì)樣板(當(dāng)然也可以采用其它材質(zhì)的樣板)，即銅樣板，請(qǐng)參見圖2，并用加工好的同樣齒形放大100倍的標(biāo)準(zhǔn)樣板(請(qǐng)參見圖3)去檢驗(yàn)該銅樣板，得到符合技術(shù)要求的合格銅樣板；(3)、將上述合格的銅樣板安裝在樣板磨床上并縮小100倍，由樣板磨床加工出軋輥銑刀，請(qǐng)參見圖5(a)和圖5(b)，然后用上述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)放在光學(xué)投影儀下放大100倍的軋輥銑刀，得到符合技術(shù)要求的合格的軋輥銑刀；(4)、在銑床上，用上述合格的軋輥銑刀加工出退火后且材料為CrWMn的軋棍，并用上述同樣的標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)放在光學(xué)投影儀下放大100倍的軋輥，得到符合技術(shù)要求的合格軋輥，請(qǐng)參見圖6(a)和圖6(b)；(4-1)、再對(duì)上述合格的軋輥進(jìn)行淬火(HRc65° )處理，并再次用標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)淬火后的軋輥，得到符合技術(shù)要求的精度更高的軋輥；(5)、在專用的軋輥機(jī)床上，用上述加工好的軋輥擠壓出金剛石磨輪的輪齒，并用標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)放在光學(xué)投影儀下放大100倍的金剛石磨輪的輪齒，得到符合技術(shù)要求的合格金剛石磨輪的輪齒，請(qǐng)參見圖7(a)和圖7(b)；(5-1)、為了減少鏟磨齒形時(shí)的鏟磨余量，延長金剛石磨輪的使用壽命，在用金剛石磨輪鏟磨滾刀前，首先用柱形磨輪鏟磨半成品滾刀的齒背，并留有一定的鏟磨余量?！?、在精密224鏟磨機(jī)床上，將上述半成品滾刀的內(nèi)孔、其中一個(gè)端面定位在鏟磨機(jī)床的工作心軸上，金剛石磨輪安裝在該鏟磨機(jī)床的高速磨軸上，用金剛石磨輪的輪齒對(duì)半成品滾刀進(jìn)行鏟磨，加工獲得滾刀的齒形，如圖I、圖8所示，滾刀的齒形包括有沿端面分布的刀齒I和每個(gè)刀齒I的十二等分齒4 ;然后，用齒形放大100倍的滾刀樣板檢驗(yàn)在光學(xué)投影儀下放大100倍的滾刀的齒形，最終得到符合加工要求的合格滾刀。 在上述步驟中，本實(shí)施例的樣板磨床和光學(xué)投影儀的縮放比例一般有五檔，SP200:1，100:1，50:1，20:1和10:1，為了使得檢驗(yàn)樣板能夠匹配樣板磨床和光學(xué)投影儀兩個(gè)設(shè)備的縮放檔位，在步驟(2)中，滾刀齒形的放大比例除100倍之外，還可以設(shè)定為200倍、50倍、20倍和10倍這四檔。在滾刀的加工過程中，金剛石磨輪是滾刀的直接成型工具，也是加工滾刀的關(guān)鍵。考慮到金剛石磨輪具有良好的磨削性能，有一定的延展性和強(qiáng)度及便于擠壓成型，粘結(jié)劑部分的硬度在HV90-100 ;為了保證滾刀加工的齒形精度，對(duì)金剛石磨輪的配料采用如下結(jié)構(gòu)本實(shí)施例的金剛石磨輪由重量百分比為80. 5%的銅粉、7. 3%的錫粉和12. 2%的金剛石粉組成，然后將銅粉、錫粉和金剛石粉均勻混合，要保證金剛石粒度均勻，不能有污物，銅粉不能氧化，不然在燒制過程中會(huì)產(chǎn)生氧氣，從而會(huì)造成金剛石磨輪表面有氣孔，影響磨輪質(zhì)量。按照金剛石磨輪尺寸及技術(shù)要求，將混合后的銅粉、錫粉和金剛石粉裝入模具壓制，在壓力為475 490MPa的容器內(nèi)保壓4 5分鐘，然后在真空爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為780 790° C，保溫30 35分鐘，按照要求冷卻，用該方法制造的金剛石磨輪來加工硬質(zhì)合金滾刀，能夠完全符合滾刀的技術(shù)要求。在滾刀的加工過程中，為了保證滾刀齒形精度，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題I)對(duì)工作心軸和高速磨軸的要求在鏟磨前，滾刀以內(nèi)孔和基準(zhǔn)面定位在心軸上，這樣心軸支撐表面(圓周和端面)的運(yùn)動(dòng)精度就顯得十分重要，即對(duì)工作心軸支撐表面的徑跳和端跳有比較高的要求，一般工作心軸的支撐表面的徑跳不大于0. 004毫米，工作心軸的支撐表面的端跳不大于0. 002毫米。端跳會(huì)使?jié)L刀齒形變瘦，徑跳和端跳這兩項(xiàng)誤差的綜合作用導(dǎo)致齒形表面不平整，高速磨軸的運(yùn)動(dòng)精度直接影響滾刀的齒形精度，一般要求軸向竄動(dòng)不大于0. 002毫米，徑向跳動(dòng)不大于0.004毫米。對(duì)滾刀齒形的影響效果同工作心軸。所以在工作前，對(duì)工作心軸和高速磨軸要認(rèn)真檢查。2)高速磨軸的傾斜角度本實(shí)施例設(shè)計(jì)的滾刀齒形是法截面，與向截面差一個(gè)螺旋角，這樣在軸鏟齒形時(shí)，需要將高速磨軸相對(duì)滾刀軸線移動(dòng)一個(gè)螺旋角，否則將使?jié)L刀齒形變瘦，雖然螺旋角很小，一般為20’左右，但也不能忽略，通常，取磨軸相對(duì)于滾刀的軸線具有15’ 30’的螺旋角為宜。3)內(nèi)聯(lián)系運(yùn)動(dòng)的精確要求
鏟磨齒形時(shí)的運(yùn)動(dòng)是復(fù)合運(yùn)動(dòng)，要有嚴(yán)格的內(nèi)在聯(lián)系，在加工過程中，滾刀每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，高速旋轉(zhuǎn)的金剛石磨輪就橫向往復(fù)一次，同時(shí)，滾刀軸向位移二分之一個(gè)齒距，這個(gè)關(guān)系必須嚴(yán)格保證，通常用掛輪搭配來實(shí)現(xiàn)。如圖9所示，為采用本實(shí)施例加工方法獲得滾刀所加工成型的圓弧齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖，該圓弧齒輪為模數(shù)m ( Imm (通常為0. 05mm ^ m ^ 0. 25mm)的小模數(shù)齒輪,多用于鐘表、醫(yī)療設(shè)備等精密儀器。按照本實(shí)施例的加工滾刀的方法，完全可以加工滿足滾刀設(shè)計(jì)的精度要求，該加工方法獲得的滾刀，其齒背3為阿基米德螺旋線，滾刀前刀面2的前角為零度，滾刀齒形的齒廓設(shè)計(jì)簡便，只要修磨時(shí)滾刀每顆齒前角不變，故滾刀前面修磨不會(huì)影響滾刀的齒形(若滾刀的齒背為直線，則修磨后滾刀齒形會(huì)產(chǎn)生齒高變短，故不能重復(fù)修磨)，因此在齒輪加 工中，滾刀刀具可以不斷重復(fù)修磨，從而延長滾刀的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種滾刀的加工方法，其特征在于，該滾刀加工方法包括有如下步驟 (1)、根據(jù)滾刀的基本結(jié)構(gòu)，在普通磨床上用磨輪對(duì)滾刀毛坯加工出所需滾刀的內(nèi)孔、外圓、兩個(gè)端面及所有的前刀面，并使各前刀面的前角為零度，以得到半成品滾刀； (2)、將所述滾刀齒形按放大比例放大n倍，用線切割加工出與放大n倍后的滾刀齒形相匹配的樣板，并用加工好的標(biāo)準(zhǔn)樣板去檢驗(yàn)該樣板，得到符合技術(shù)要求的合格樣板； (3)、將上述加工好的樣板安裝在樣板磨床上并縮小n倍，由所述樣板磨床加工出軋輥銑刀，然后用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)該軋輥銑刀，得到符合技術(shù)要求的合格的軋輥銑刀； (4)、在銑床上，用上述合格的軋輥銑刀加工出退火后的軋輥，并用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)該軋輥，得到符合技術(shù)要求的合格軋輥； (5)、在軋輥機(jī)床上，用上述合格的軋輥擠壓出金剛石磨輪的輪齒，并用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)該金剛石磨輪的輪齒，得到符合技術(shù)要求的合格金剛石磨輪的輪齒； (6)、在鏟磨機(jī)床上，用上述加工好的金剛石磨輪的輪齒對(duì)所述的半成品滾刀進(jìn)行鏟磨，加工獲得所述滾刀的齒形，并用滾刀樣板檢驗(yàn)該滾刀的齒形，獲得符合加工要求的合格滾刀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述步驟(2)中的滾刀齒形的放大比例包括有200:1，100:1，50:1，20:1和10:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述步驟⑷和步驟(5)之間 還可以增加如下步驟(4-1)、對(duì)所述的軋輥進(jìn)行淬火處理，并再次用所述標(biāo)準(zhǔn)樣板檢驗(yàn)淬火后的軋棍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述步驟(5)中的金剛石磨輪 由重量百分比為80. 5%的銅粉、7. 3%的錫粉和12. 2%的金剛石粉組成，所述銅粉、錫粉和金剛石粉均勻混合后，裝入模具，在壓力為475 490MPa的容器內(nèi)保壓4 5分鐘，然后在真空爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)溫度為780 790° C，保溫30 35分鐘，冷卻即得所述的金剛石磨輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述步驟(5)和步驟(6)之間還可以增加如下步驟(5-1)、用柱形磨輪鏟磨所述半成品滾刀的齒背，并留有鏟磨余量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一權(quán)利要求所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述步驟(6)中，所述的半成品滾刀的內(nèi)孔、其中一個(gè)端面定位在鏟磨機(jī)床的工作心軸上，所述的金剛石磨輪安裝在該鏟磨機(jī)床的磨軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述工作心軸的支撐表面的徑跳不大于0. 004毫米，該工作心軸的支撐表面的端跳不大于0. 002毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述磨軸的軸向竄動(dòng)不大于0.002毫米，該磨軸的徑向跳動(dòng)不大于0. 004毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾刀的加工方法，其特征在于所述磨軸相對(duì)于所述半成品滾刀的軸線具有15’ 30’的螺旋角。
全文摘要
一種滾刀的加工方法，步驟如下先對(duì)滾刀毛坯加工出所需的半成品滾刀；接著加工出與放大n倍后的滾刀齒形相匹配的樣板；然后用樣板加工出軋輥銑刀；再用軋輥銑刀加工出退火后的軋輥；接著用軋輥擠壓出金剛石磨輪的輪齒；最后用金剛石磨輪的輪齒對(duì)半成品滾刀進(jìn)行鏟磨，加工獲得所述滾刀的齒形，獲得符合加工要求的合格滾刀。由于本發(fā)明在滾刀加工過程中，對(duì)滾刀刀具的成型采用先按比例放大，再按同比例縮小的加工方法，不僅提高了滾刀的加工精度，還使得滾刀加工的生產(chǎn)效率提高，滾刀加工過程中的機(jī)床調(diào)整更加方便，且得到的滾刀各前刀面的前角為零度，使得滾刀前刀面的修磨不會(huì)影響滾刀齒形，刀具可以不斷重復(fù)修磨，有效地延長了滾刀的使用壽命。
文檔編號(hào)B23P15/36GK102699651SQ201210208168
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者張翔 申請(qǐng)人:浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院