一种高精度外齿轮拉刀的制作方法

本实用新型涉及齿轮加工刀具技术领域，具体涉及一种高精度外齿轮拉刀。

背景技术：

目前对于外齿轮的加工，普遍采用传统的滚齿工艺和插齿工艺，精度可以达到，但效率不高。以模数3.5m m、直径150m m左右的外齿为例，滚齿加工需三十多分钟，插齿加工需五十多分钟，远远适应不了大批量生产的需求。因此，出现了用于对外齿轮进行整体拉削的外齿轮拉刀。

但是，现有技术中的外齿轮拉刀也存在一些问题：一是拉刀结构为齿条式组合结构或长扇形块组合结构，其加工精度难于保证，二是拉刀磨损后不容易修复，导致刀具成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种高精度外齿轮拉刀，旨在提高外齿轮加工的加工效率和加工质量，同时降低刀具成本。具体的技术方案如下：

一种高精度外齿轮拉刀，包括筒体式刀座、设于所述筒体式刀座内筒体上的拉削模块，所述拉削模块包括用于粗拉削的齿条拉削组、用于精拉削的齿圈拉削组，所述齿条拉削组设于所述筒体式刀座内筒体的前半部，所述齿圈拉削组设于所述筒体式刀座内筒体的后半部，所述齿条拉削组包括若干数量与所述筒体式刀座内筒体的轴线平行的齿条，且所述齿条在所述筒体式刀座内筒体的圆周方向均匀分布，所述齿圈拉削组包括若干数量与所述筒体式刀座内筒体同轴的齿圈，且所述齿圈在所述筒体式刀座内筒体沿轴向依次相邻连接，所述齿条上设有用于粗拉削外齿轮的齿条切削齿，所述齿圈包括用于精拉削外齿轮的拉削齿圈和用于校正切削外齿轮的校正齿圈，所述拉削齿圈上设有齿圈切削齿，所述校正齿圈上设有齿圈校正齿。

上述技术方案中，拉削模块包括用于粗拉削的齿条拉削组、用于精拉削的齿圈拉削组，其通过齿条拉削组与齿圈拉削组的组合实现外齿轮的高精度拉削。

其中，所述齿条拉削组中的齿条切削齿为渐成式切削齿。渐成式切削齿的齿顶为主切削刃，通过齿顶刀刃逐齿递增形成零件齿形，一般齿宽方向留0.08～0.10m m精拉余量，全齿深加工到尺寸。

其中，所述齿圈拉削组中的齿圈切削齿为同廓式切削齿，所述齿圈拉削组中的齿圈校正齿为同廓式校正齿。同廓式切削齿的齿侧为主切削刃，通过齿宽的逐齿加厚由最后一个精切齿圈最终成形。

本实用新型中，精加工采用齿圈结构其优势是加工工艺性强，易实现在齿轮检测中心上对齿距累积、齿廓形状等综合误差直接测量。

上述齿条拉削组中渐成式切削齿的设置，使得粗拉削的效率较高；而齿圈拉削组中同廓式切削齿、同廓式校正齿的设置，可以保证拉削后的外齿轮具有较高的精度。

本实用新型中，其齿条与筒体式刀座内筒体的具体安装结构为：所述筒体式刀座内筒体上设有齿条安装槽，所述齿条定位于所述齿条安装槽内并通过螺钉紧固在所述筒体式刀座内筒体上。

作为本实用新型的进一步改进，所述齿条与所述齿条安装槽的槽底之间设置有用于齿条磨损后使得其齿条能修复利用的调整垫片。

考虑到外齿轮拉刀是一种成本很高的刀具，消耗的高速钢或硬质合金材料较多，对于较大齿轮的加工，通常一组拉刀所耗材料在几百公斤以上，因此上述齿条与所述齿条安装槽的槽底之间调整垫片的设置，有利于外齿轮拉刀在使用磨损后的修复，其可以通过将原有齿条上已磨损的旧刀齿去掉，去应力处理后重新磨出新齿，并更换适当厚度的调整垫片，以保持对外齿轮的原有的粗拉削尺寸。这样的结构可以使得齿条实现多次重磨，从而大幅度降低刀具成本。

本实用新型中，所述齿圈之间、齿圈与筒体式刀座内筒体之间的具体安装结构为：所述齿圈定位于所述筒体式刀座内筒体的内孔中，所述齿圈上沿轴向开设有矩形孔，各齿圈通过安装于所述矩形孔中的内键实现周向相对固定，所述齿圈的外圆与所述筒体式刀座内筒体的内孔之间通过外键连接实现周向定位。

作为矩形孔一种优选方案，每一所述齿圈上矩形孔的数量为2～4个。

作为对矩形孔结构的进一步改进，所述矩形孔上开设有用于在同一工序中对各个矩形孔进行数控线切割加工的切口。

上述齿圈的矩形孔上数控线切割用切口的设置，可以有效保证各个矩形孔的位置精度，进而保证矩形孔与齿圈切削齿或齿圈校正齿的相对位置精度，从而更有利于保证拉削的质量。

本实用新型中，所述齿条拉削组中，其齿条分成若干组，每组齿条上的齿条切削齿与另一组齿条上的齿条切削齿在轴向相互错开设置。

上述齿条拉削组中将齿条进行分组并将齿条上的齿条切削齿相互错开的设置，其一方面可以让齿条切削齿上前刀面的排屑空间得到改善，使得排屑更顺畅，另一方面切削刃在圆周上分组切入、切出，可以降低总的切削力，使得拉削过程中切削更平稳，有利于较少冲击、消除共振现象，使得工件在粗拉削阶段的切削变形很小，从而有利于最终的加工尺寸精度、形位公差与表面粗糙度的充分保证，同时也提高了刀具的寿命，并为提升拉削速度、提高加工效率创造了有利条件。

本实用新型中，所述齿条为高速钢齿条或硬质合金齿条，所述齿圈为高速钢齿圈或硬质合金齿圈。

本实用新型的有益效果是：

第一，本实用新型的一种高精度外齿轮拉刀，拉削模块包括用于粗拉削的齿条拉削组、用于精拉削的齿圈拉削组，其通过齿条拉削组与齿圈拉削组的组合实现外齿轮的高精度拉削；而且，齿条拉削组中渐成式切削齿的设置，使得粗拉削的效率较高；而齿圈拉削组中同廓式切削齿、同廓式校正齿的设置，可以保证拉削后的外齿轮具有较高的精度。因此，本实用新型的外齿轮拉刀具有加工效率高、加工质量好的综合性能。

第二，本实用新型的一种高精度外齿轮拉刀，齿条与所述齿条安装槽的槽底之间调整垫片的设置，有利于外齿轮拉刀在使用磨损后的修复，其可以通过将原有齿条上已磨损的旧刀齿去掉，去应力处理后重新磨出新齿，并更换适当厚度的调整垫片，以保持对外齿轮的原有的粗拉削尺寸。这样的结构可以使得齿条实现多次重磨，从而大幅度降低刀具成本。

第三，本实用新型的一种高精度外齿轮拉刀，齿圈的矩形孔上数控线切割用切口的设置，可以有效保证各个矩形孔的位置精度，进而保证矩形孔与齿圈切削齿或齿圈校正齿的相对位置精度，从而更有利于保证拉削的质量。

第四，本实用新型的一种高精度外齿轮拉刀，齿条拉削组中将齿条进行分组并将齿条上的齿条切削齿相互错开的设置，其一方面可以让齿条切削齿上前刀面的排屑空间得到改善，使得排屑更顺畅，另一方面切削刃在圆周上分组切入、切出，可以降低总的切削力，使得拉削过程中切削更平稳，有利于较少冲击、消除共振现象，使得工件在粗拉削阶段的切削变形很小，从而有利于最终的加工尺寸精度、形位公差与表面粗糙度的充分保证，同时也提高了刀具的寿命，并为提升拉削速度、提高加工效率创造了有利条件。

附图说明

图1是本实用新型的一种高精度外齿轮拉刀的结构示意图；

图2是图1中的齿圈的结构示意图；

图3是图1中的筒体式刀座与齿条相互位置关系的截面视图；

图4是图1中的齿条的结构示意图；

图5是图4的K向视图(局部放大视图)。

图中：1、筒体式刀座，2、齿条，3、齿圈，4、齿条切削齿，5、拉削齿圈，6、校正齿圈，7、齿圈切削齿，8、齿圈校正齿，9、齿条安装槽，10、螺钉，11、内键，12、调整垫片，13、矩形孔，14、外键，15、切口，16、齿圈上安装外键的槽口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

实施例1：

如图1至5所示为本实用新型的一种高精度外齿轮拉刀的实施例，包括筒体式刀座1、设于所述筒体式刀座1内筒体上的拉削模块，所述拉削模块包括用于粗拉削的齿条拉削组、用于精拉削的齿圈拉削组，所述齿条拉削组设于所述筒体式刀座1内筒体的前半部，所述齿圈拉削组设于所述筒体式刀座1内筒体的后半部，所述齿条拉削组包括若干数量与所述筒体式刀座1内筒体的轴线平行的齿条2，且所述齿条2在所述筒体式刀座1内筒体的圆周方向均匀分布，所述齿圈拉削组包括若干数量与所述筒体式刀座1内筒体同轴的齿圈3，且所述齿圈3在所述筒体式刀座1内筒体沿轴向依次相邻连接，所述齿条2上设有用于粗拉削外齿轮的齿条切削齿4，所述齿圈3包括用于精拉削外齿轮的拉削齿圈5和用于校正切削外齿轮的校正齿圈6，所述拉削齿圈5上设有齿圈切削齿7，所述校正齿圈6上设有齿圈校正齿8。

上述技术方案中，拉削模块包括用于粗拉削的齿条拉削组、用于精拉削的齿圈拉削组，其通过齿条拉削组与齿圈拉削组的组合实现外齿轮的高精度拉削。

其中，所述齿条拉削组中的齿条切削齿4为渐成式切削齿。渐成式切削齿的齿顶为主切削刃，通过齿顶刀刃逐齿递增形成零件齿形，一般齿宽方向留0.08～0.10m m精拉余量，全齿深加工到尺寸。

其中，所述齿圈拉削组中的齿圈切削齿7为同廓式切削齿，所述齿圈拉削组中的齿圈校正齿8为同廓式校正齿。同廓式切削齿的齿侧为主切削刃，通过齿宽的逐齿加厚由最后一个精切齿圈最终成形。

上述齿条拉削组中渐成式切削齿的设置，使得粗拉削的效率较高；而齿圈拉削组中同廓式切削齿、同廓式校正齿的设置，可以保证拉削后的外齿轮具有较高的精度。

本实施例中，精加工采用齿圈3结构其优势是加工工艺性强，易实现在齿轮检测中心上对齿距累积、齿廓形状等综合误差直接测量。

本实施例中，其齿条2与筒体式刀座1内筒体的具体安装结构为：所述筒体式刀座1内筒体上设有齿条安装槽9，所述齿条2定位于所述齿条安装槽9内并通过螺钉10紧固在所述筒体式刀座1内筒体上。

作为本实施例的进一步改进，所述齿条2与所述齿条安装槽9的槽底之间设置有用于齿条2磨损后使得其齿条2能修复利用的调整垫片12。

考虑到外齿轮拉刀是一种成本很高的刀具，消耗的高速钢或硬质合金材料较多，对于较大齿轮的加工，通常一组拉刀所耗材料在几百公斤以上，因此上述齿条2与所述齿条安装槽9的槽底之间调整垫片12的设置，有利于外齿轮拉刀在使用磨损后的修复，其可以通过将原有齿条2上已磨损的旧刀齿去掉，去应力处理后重新磨出新齿，并更换适当厚度的调整垫片12，以保持对外齿轮的原有的粗拉削尺寸。这样的结构可以使得齿条2实现多次重磨，从而大幅度降低刀具成本。

本实施例中，所述齿圈3之间、齿圈3与筒体式刀座1内筒体之间的具体安装结构为：所述齿圈3定位于所述筒体式刀座1内筒体的内孔中，所述齿圈3上沿轴向开设有矩形孔13，各齿圈3通过安装于所述矩形孔13中的内键11实现周向相对固定，所述齿圈3的外圆与所述筒体式刀座1内筒体的内孔之间通过外键14连接实现周向定位。

作为矩形孔13一种优选方案，每一所述齿圈3上矩形孔13的数量为2～4个。

作为对矩形孔13结构的进一步改进，所述矩形孔13上开设有用于在同一工序中对各个矩形孔13进行数控线切割加工的切口15。

上述齿圈3的矩形孔13上数控线切割用切口的设置，可以有效保证各个矩形孔13的位置精度，进而保证矩形孔13与齿圈切削齿7或齿圈校正齿8的相对位置精度，从而更有利于保证拉削的质量。

本实施例中，所述齿条拉削组中，其齿条2分成若干组，每组齿条上的齿条切削齿与另一组齿条上的齿条切削齿在轴向相互错开设置。

上述齿条拉削组中将齿条2进行分组并将齿条上的齿条切削齿4相互错开的设置，其一方面可以让齿条切削齿4上前刀面的排屑空间得到改善，使得排屑更顺畅，另一方面切削刃在圆周上分组切入、切出，可以降低总的切削力，使得拉削过程中切削更平稳，有利于较少冲击、消除共振现象，使得工件在粗拉削阶段的切削变形很小，从而有利于最终的加工尺寸精度、形位公差与表面粗糙度的充分保证，同时也提高了刀具的寿命，并为提升拉削速度、提高加工效率创造了有利条件。

本实施例中，所述齿条2为高速钢齿条或硬质合金齿条，所述齿圈3为高速钢齿圈或硬质合金齿圈。

实施例2：

使用实施例1的外齿轮拉刀进行外齿轮的拉削，对其拉削后齿轮做齿轮精度检测评定。具体结果如下：

齿轮参数为：法向模数mn＝3.4887，齿数z＝40，齿轮操行为直槽，压力角an＝31.5°，齿宽17.5mm。

拉刀主要设计制造技术指标：齿距累积误差≤0.01m m；齿形误差≤0.005mm；拉刀齿条直线度误差±0.01，拉刀齿圈平面度误差±0.005。

采用本实施例的拉刀加工的外齿轮，检测其精度，并与中国国家标准GB/T10095(渐开线圆柱齿轮精度)中规定的标准精度指标进行对比，结果如下表所示：

从上表中可以看到，零件拉削后齿距累积误差、齿形误差已经达到6级精度，齿向误差达到7级精度，完全满足制造需求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。