阿基米德蜗轮滚刀设计

金属切削刀具设计说明书

系部 ：机械工程系 专业 : 机械设计与制造

班级 ：Z120255 学号 ：Z12025517 姓名 ：王照阁

2014年5月下旬

蜗轮滚刀设计

[原始条件]

已知工作的蜗杆的轴向模数：ｍx = 5mm；蜗轮头数：z1 = 3；蜗杆分度圆直径：d1 = 50mm; 蜗杆外径：da1 = 60mm; 蜗杆根圆直径：df1 = 38mm；蜗杆轴向齿形角:αx1=20o；分圆柱上螺旋升角:λ=16o41'57\；轴向齿距px1=15.708;导程：px1=z1px1=47.124mm;蜗杆螺牙部分长度:L１＝80mm；蜗杆类型：阿基米德蜗杆；蜗杆材料:40Cr ,表面淬火45--50HRC。

已知蜗轮齿数：z2=50；蜗轮精度等级：8级；蜗轮副的啮合中心距：a12=150㎜；蜗轮的顶隙:c=0.2ｍx=1.0㎜；蜗轮副保证侧隙类别:jn；蜗杆的装配方式：径向；蜗轮材料:ZCuSn10Pb1；使用滚齿机:Y3150E。

[设计步骤](括号内为精度)

蜗轮滚刀处于工作蜗杆的位置与被被切蜗轮啮合，所以蜗轮滚刀的参数应与工作蜗杆相同，即滚刀轴向模数:mx0=5mm；滚刀头数:z0=3；滚刀分度圆直径：d0=50mm；分圆柱上螺旋升角:λ0=16041'57\；轴向齿距:px0=15.708mm；根圆直径：df0=38；螺旋方向:右旋；蜗杆类型:阿基米德蜗杆。

其它参数如下:

1 蜗轮滚刀外径da0(0.1) da0 = da1+2(C+Δ) = [60+2(0.2+0.1)*5 = 63mm

其中Δ——备磨量。一般取 =0.1mxo C——蜗轮副的顶隙，C=0.2mx0 2圆周齿数zk

采用径向进给加工时，应使zk与z0无公因数，以增加包络蜗轮齿面的刀刃数。同时应考虑蜗轮精度等级，加工6级精度蜗轮zk ≥12；加工7级精度蜗轮zk ≥ 10；加工8级精度蜗轮zk ≥8；加工9级精度蜗轮zk ≥6。对切向进给加工的蜗轮滚刀没有这个要求。

我们先取zk=8,待铲削量和容屑槽等参数决定后，校验铲磨干涉和齿强度，最后决定圆周齿数。

3 后角αp各铲削量K和K1

滚刀后角αp=10o-12o，取αp=10o，则铲削量 K = πda0tgαpcosλ0/zk

= πX63Xtg10ocos16o41′51″/8

= 4.18mm

由附录表2，可得出K1 =6㎜；k=4mm. 4 端面参数

（1）容屑槽深度Hk（0.5） 对于I型铲削型式 Hk = (da0-df0)/2+(K+K1)/2+(0.5--1.5) = (63-38)/2+(4+6)/2+(0.5--1.5) = 18.0mm （2）容屑槽底圆弧半径r(0.5)

rk = π{da0-[(da0-df0)+(K+K1)]/2}/(2Azk) = π{63-[(63-38)/2+(4+6)/2]/(2*4*8) =2.233mm

式中A——系数， 铲磨滚刀：A = 4；非铲磨滚刀A = 6 （3）容屑槽θ 一般θ=22o，25o或30o，此取θ=30o。

5 容屑槽导程pk（0.5）

Pk = πd0/tgλ0=πX50/tg16o41′51″=533㎜ 6 作图校验

（1）干涉校验 结果是不发生干涉。 （2）强度校验

计算齿根厚度c = 2.5(da0-2Hk)/zk = 2.5(63-2*18)/8 = 8.44㎜

刀齿强度c/H K = 8.44/18 = 0.468>=(0.35--0.45) 满足不等式。 7 齿形参数（如图）

在蜗轮滚刀的工作图上，应画出滚刀齿形作为检查的依据。阿基米德滚刀的轴向齿形是直线，故规定画出齿形，并标注齿形角，以便于检查。螺旋槽滚刀

的前刀面在法面上，所以除齿形角以外的其它齿形参数都应标注在法面齿形图上。直槽滚刀的齿形参数则应全部标注在轴向齿形图上。 （1）齿形角（1′）

ctgα

x0R

= ctgα

x1

- Kzk/pk

= ctg20o - 4*8/533

= 2.68743 α ctgα

x0l

x0R

= 21.410

x1

= ctgα+ Kzk/pk

= ctg20o+4*8/533

= 2.80751

x0l

α= 19.60

（2）轴向齿顶顶斜角φx（1′） 螺旋蜗轮滚刀的顶刃不在轴向截面中，在径向铲削齿顶时切削有先后关系，因此每个刀齿的顶刃就形成顶刃斜角φx，由下式计算 。

Φx = arctg(Kz/pk)

= arctg(4*8/533) = 3.490

(3)法向齿距pn0（0.001） Pn0 = px0cosλ

0

= 15.708cos16041’51″

= 15.0455mm （4）法向齿厚sn0(0.001) Sn0 = px0/2 + Δms/2 = (15.045 + 0.25)/2mm = 7.6477mm

式中Δms--蜗杆齿厚最小减薄量由表5-4查得。对于粗加工的蜗轮滚刀齿厚应减薄Δms，由表5-5查得。 (5)齿顶高ha0(0.01)

ha0 = (da0-d0)/2

= (63-50)/2 =6.50mm

(6)齿全高h0(0.01) h0 = (da0-d0)/2 = (63-38)/2 =12.50mm

（7）齿顶圆弧半径re0(0.1) 齿顶圆弧半径愈大，滚刀耐用度愈高，但加式的蜗轮齿根过渡曲线高度增大。综合考虑，取 re0 = C = 0.2mx0 = 0.2*5mm = 1mm （8）齿底圆弧半径ri0(0.1)

ri0 =1.5C=0.3mx0=0.3*5mm=1.5mm

齿底退刀槽尺寸（0.1） 当mx0 >= 4mm时，滚刀齿底应制造出磨削砂轮的退刀槽，其尺寸为

bkf = 0.75s = 0.75*3.03mm =2.2726mm hkf =0.5--2mm 取0.6mm rkf = 0.5--1.3mm 取0.5mm 式中 sf0 = pn0-(sn0+2hf0tgαx1)

=14.762-(7.506+2*6tg200)㎜=3.03㎜

８切削部分长度（１） 径向进给滚刀 L0 = L1 + px0 =80 + 15.708 =95.708mm 式中L1 ---蜗杆螺牙部分长度

切向进给滚刀的切削部分长度由入锥长（2.5—3）px0和圆柱部分长2px0组成，即 L0 = (4.5--5)pX0 切入锥偏角KR = 11°--13°

９结构形势和尺寸 根据da0 = 63mm，查表５－１得d=22mm，由附录表１查得t1′ = 24.1mm，代入式

Dda0/2 - H k- (t1′ - d/2)

=31.5 - 18 - 24.1 - 11 =0.4 < 6.6

显然不满足不等式，表明刀体强度不够，应制成整体连轴滚刀。

整体连轴式径向进给滚刀各部分尺寸决定如下：

查表５－２Y3150E滚齿机为５号莫氏锥，并可查出扁孔尺；再根据５号莫氏锥查表５－３得莫氏锥尺寸Lx = 162㎜和螺孔尺寸。

查表5-2Y3150E得Lw1 = 60㎜，d 取Lw1 = 60㎜， dw1 = 22h6mm. w1=22㎜或27㎜，取螺纹尺寸Lx1 = 35mm, dM = M20mm

查表5－2Y3150E滚齿机刀架参数为：L1min = 70mm, L1max = 125mm , L 120mm, 2min= L2max = 175mm,代入得

Lw2 >= L2min - L0/2 =120-96/2 =72mm,取Lw2 =85㎜， dw2 = 25mm Lw3 >= L1min - L0/2 =70-96/2 =22mm,取Lw3 =35㎜， d w3= 25mm 代入式得

70 + 120 <= 85 + 96 + 25 <= 125 + 175

因此决定，，满足机床的使用要求。整体连轴式径向进给滚刀总长度为 L = 162 + 60 + 35 + 85 + 96 + 35 = 473㎜

感想总结:这次设计让我学到很多东西,还把以前学的复习了一次,认识到自己的不足.更加深刻的了解了刀具设计的知识。

=31.5 - 18 - 24.1 - 11 =0.4 < 6.6

显然不满足不等式，表明刀体强度不够，应制成整体连轴滚刀。

整体连轴式径向进给滚刀各部分尺寸决定如下：

查表５－２Y3150E滚齿机为５号莫氏锥，并可查出扁孔尺；再根据５号莫氏锥查表５－３得莫氏锥尺寸Lx = 162㎜和螺孔尺寸。

查表5-2Y3150E得Lw1 = 60㎜，d 取Lw1 = 60㎜， dw1 = 22h6mm. w1=22㎜或27㎜，取螺纹尺寸Lx1 = 35mm, dM = M20mm

查表5－2Y3150E滚齿机刀架参数为：L1min = 70mm, L1max = 125mm , L 120mm, 2min= L2max = 175mm,代入得

Lw2 >= L2min - L0/2 =120-96/2 =72mm,取Lw2 =85㎜， dw2 = 25mm Lw3 >= L1min - L0/2 =70-96/2 =22mm,取Lw3 =35㎜， d w3= 25mm 代入式得

70 + 120 <= 85 + 96 + 25 <= 125 + 175

因此决定，，满足机床的使用要求。整体连轴式径向进给滚刀总长度为 L = 162 + 60 + 35 + 85 + 96 + 35 = 473㎜

感想总结:这次设计让我学到很多东西,还把以前学的复习了一次,认识到自己的不足.更加深刻的了解了刀具设计的知识。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/d7w2.html