专利名称：一种球形滚刀制造方法
技术领域：
本发明涉及一种刀具制造方法，特别是球形滚刀的制造方法。
背景技术：
球形滚刀是一种用来加工大型内齿轮的展成刀具。球形滚刀制造中的关键问题就是铲齿。齿形分布为球面螺旋线结构，由于这种结构的特殊性，普通滚刀的加工方法不再适用。有人提出在彻底改造或者新设计的铲齿机床上进行球形滚刀的铲齿加工，也有人提出在通用五坐标数控铣床上进行铲齿加工。但这些加工方法都不可避免的需要进行复杂的铲齿工艺，而铲齿工艺是球形滚刀制造过程中耗时最长、加工成本也最高的工艺过程
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以省去复杂的铲齿加工过程，并可以降低球形滚刀的制造成本的一种球形滚刀制造方法。本发明的解决方案是从插齿刀上直接切割出刀片，通过精确的定位和夹紧机构把刀片安装在球形滚刀的刀体上，形成球面螺旋线，完成球形滚刀的制造。球形滚刀的制造方法如下I、刀片的加工选择插齿刀一磨削一电火花线切割。2、刀体的加工下料一粗车一加工内孔一半精车一插键槽及车倒角一粗铣及半精铣刀片槽一车削刀体螺旋支撑板一精铣刀片槽一热处理一磨削。3、球形滚刀的装配(I)、先将小挡圈安装到刀体上，然后将刀片放到刀片槽内，完成刀片在刀体上的定位。放入夹紧楔块，实现刀片在刀体上的切向夹紧。安装另一侧小挡圈，实现轴向夹紧。(2)、在磨床上完成刀片左侧台阶面和刀体左侧轴台外圆的统一磨削，刀片右侧台阶面和刀体右侧轴台外圆的统一磨削，为热装两个大挡圈做准备。( 3 )、将两个大挡圈分别热装在刀体两侧，实现径向夹紧。(4)、研磨内孔。由于装配时夹紧力会使内孔产生的轻微变形，所以还要进行内孔的研磨。至此，完成球形滚刀的整个工艺过程。本发明中保证球形滚刀制造精度的关键一、刀片的加工过程球形滚刀的齿形由标准插齿刀提供，利用已加工好的标准插齿刀，通过电火花线切割，将插齿刀按每三个齿一组切割成若干个刀片，加之在宽度和前角上的一些处理，制成球形滚刀的刀片。二是实现刀片在刀体上的精确定位和夹紧。其中刀片在刀体上的定位和夹紧结构的设计如下，关于定位，由刀片槽和左侧小挡圈实现。其中刀片槽共限制五个自由度，包括两个移动自由度(径向移动、切向移动)和三个转动自由度。左侧小挡圈限制一个自由度(轴向移动)。关于夹紧，由夹紧楔块实现刀片在刀体上的切向夹紧，右侧小挡圈实现轴向夹紧，大挡圈实现径向夹紧。本发明与现有技术相比具有如下优点本发明直接从插齿刀上切割出刀片，不用再进行滚刀的齿形加工和后角的铲磨，同时省去了专用机床的设计制造成本，使球形滚刀的制造成本降低，加工效率提高。
图I是本发明球形滚刀的刀片主视示意图；图2是本发明球形滚刀的刀体主视示意图；图3是图2的A— A视图；图4是本发明球形滚刀大挡圈主视示意图；图5是本发明球形滚刀小挡圈主视示意图；图6是本发明球形滚刀的整体主视示意图； 图7是本发明球形滚刀的整体俯视示意图。图中，I刀片，2刀体，3螺旋支撑板，4刀片槽，5轴台，6内孔，7端面，8大挡圈，9小挡圈，10小挡圈螺钉，11夹紧楔块，12楔块螺钉。
具体实施例方式I、刀片的加工刀片的结构如图I所示，(I)合理选择插齿刀根据球形滚刀要求的模数和直径选择插齿刀的大小，并根据滚刀的刀片数和插齿刀齿数确定所需的插齿刀的数量，做到最大限度的节省插齿刀。(2)磨削在平面磨床上，以插齿刀的小端面为基准，粗磨大端面。将刀片上的前角磨为0°。(3)电火花线切割以大端面为基准，线切割插齿刀，将插齿刀的宽度加工到刀体上齿槽宽度的一半。再以插齿刀小端面和刀齿外圆为基准，将插齿刀线切割成若干刀片。将磨削后的插齿刀安装在慢走丝线切割机床上，加工时将铜丝相对插齿刀的轴线倾斜一定角度，这个角度等于球形滚刀的螺旋升角。通过铜丝和工件的相对移动把插齿刀切割成若干个刀片。并且每切下一个刀片后，插齿刀需要绕自身轴线转动的角度为3 θ + θ/η，其中Θ为任意两个相邻刀齿之间的夹角，η为滚刀的刀片数。线切割的过程中重点保证定位面的位置度要求。2、刀体的加工刀体的结构如图2和图3所示，(I)下料材料45号钢，形状圆柱形。(2)粗车a粗车毛胚外圆；b粗车两轴台；c粗车两端面。(3)加工内孔a钻内孔；b扩内孔；c铰内孔。(4)半精车a半精车轴台；b半精车刀体两端面。(5)插键槽及车倒角a插键槽、b车键槽倒角、c车内孔倒角、d车轴台倒角。(6)粗铣及半精铣刀片槽以内孔4为基准，铣削8个刀片槽，并使刀片槽与刀体轴线之间的夹角等于滚刀的螺旋升角，同时还要保证分度均匀。(7)车削刀体螺旋支撑板由于球面螺旋支撑板加工困难，为使加工方便，同时不影响支撑板的支撑作用，螺旋支撑板结构设计为圆锥形。普通车床即可完成加工。(8)精铣刀片槽。
(9)热处理调质处理至HRC32-34。(10)磨削a磨内孔；b磨轴台；c磨两端面；d磨刀片槽。3、球形滚刀的装配球形滚刀的整体结构如图6、图7所示，(I)、先将小挡圈，如图5所示，安装到刀体上，然后将刀片放到刀片槽内，完成刀片在刀体上的定位。放入夹紧楔块，实现刀片在刀体上的切向夹紧。安装另一侧小挡圈，实现轴向夹紧。(2)、在磨床上完成刀片左侧台阶面和刀体左侧轴台外圆的统一磨削，刀片右侧台阶面和刀体右侧轴台外圆的统一磨削，为热装两个大挡圈做准备。(3)、将两个大挡圈，如图4所示，分别热装在刀体两侧，实现径向夹紧。(4)、内孔的研磨。由于装配时得夹紧力会使内孔产生的轻微变形，所以还要进行内孔的研磨。至此，完成球形滚刀的整个加工过程。
权利要求
1.一种球形滚刀制造方法，其特征在于 1)刀片的加工选择插齿刀一磨削一电火花线切割； 2)刀体的加工下料一粗车一加工内孔一半精车一插键槽及车倒角一粗铣及半精铣刀片槽一车削刀体螺旋支撑板一精铣刀片槽一热处理一磨削； 3)球形滚刀的装配 (1)先将小挡圈安装到刀体上，然后将刀片放到刀片槽内，放入夹紧楔块，然后安装另一侧小挡圈； (2)在磨床上完成刀片左侧台阶面和刀体左侧轴台外圆的统一磨削，刀片右侧台阶面和刀体右侧轴台外圆的统一磨削； (3)将两个大挡圈分别热装在刀体两侧； (4)研磨内孔。
2.根据权利要求I所述的球形滚刀制造方法，其特征在于刀片的加工过程球形滚刀的齿形由标准插齿刀提供，利用已加工好的标准插齿刀，通过电火花线切割，将插齿刀按每三个齿一组切割成若干个刀片，加之在宽度和前角上的一些处理，制成球形滚刀的刀片。
3.根据权利要求I所述的球形滚刀制造方法，其特征在于球形滚刀装配时，必须保证刀片在刀体上的准确定位和可靠夹紧，关于定位，由刀片槽和左侧小挡圈实现，其中刀片槽共限制五个自由度，包括径向移动和切向移动两个移动自由度和三个转动自由度，左侧小挡圈限制一个轴向移动自由度；关于夹紧，由夹紧楔块实现刀片在刀体上的切向夹紧，右侧小挡圈实现轴向夹紧，大挡圈实现径向夹紧。
全文摘要
一种球形滚刀制造方法，其主要是刀片加工采用选择插齿刀-磨削-电火花线切割程序；刀体加工采用下料-粗车-加工内孔-半精车-插键槽及车倒角-粗铣及半精铣刀片槽-车削刀体螺旋支撑板-精铣刀片槽-热处理-磨削程序；球形滚刀装配采用如下程序先将小挡圈安装到刀体上，然后将刀片放到刀片槽内，放入夹紧楔块，安装另一侧小挡圈；在磨床上完成刀片左侧台阶面和刀体左侧轴台外圆的统一磨削，刀片右侧台阶面和刀体右侧轴台外圆的统一磨削；将两个大挡圈分别热装在刀体两侧；研磨内孔。本发明可以省去球形滚刀制造中复杂的铲齿加工过程，并可以降低球形滚刀的制造成本。
文档编号B23P15/28GK102806447SQ201210268299
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者胡占齐, 郝哲, 张小芹 申请人:燕山大学