蜗轮滚刀设计

阿基米德蜗轮滚刀设计说明书 系部：机械工程系 专业：机械设计与制造 班级：Z 学号：Z 姓名：孟俊朋 日期：2014年5月 蜗轮滚刀设计原始条件已知工作的蜗杆的轴向模数：x =5mm；蜗轮头数：z1 =2；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: x1=20o；分圆柱上螺旋升角:=11o1836；轴向齿距px1=15.708;导程：px1=z1px1=31.416mm;蜗杆螺牙部分长度:L80mm；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=0.2x=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=2；滚刀分度圆直径：d0=50mm；分圆柱上螺旋升角:0=1101836；轴向齿距:px0=31.416mm；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+) =60+2(0.5+1)*5 =63mm其中备磨量。一般取=0.1mxo C蜗轮副的顶隙，C=0.2mx02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zk12；加工7级精度蜗轮zk 10；加工8级精度蜗轮zk8；加工9级精度蜗轮zk6。对切向进给加工的蜗轮滚刀没有这个要求。 我们先取zk=9,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p各铲削量K和K1滚刀后角p=10o-12o，取p=10o，则铲削量 K=da0tgpcos0/zk =X63Xtg10ocos11o1836/9 =3.8mm由铲床常用凸轮的升距表，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 =da0-(da0-df0)+(K+K1)/2/(2Azk) =63-(63-38)/2+(4+6)/2 /(2*4*9) =2.0mm 式中A系数，铲磨滚刀：A=4；非铲磨滚刀A=6 （3）容屑槽一般=22o，25o或30o，此取=30o。5 容屑槽导程pk（0.5） Pk =d0/tg0=X50/tg11o1836=785 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)/9=7.5 刀齿强度c/HK =7.5/18=0.42(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） ctgx0R =ctgx1-Kzk/pk =ctg20o-4*9/785 =2. x0R =20.180 ctgx0l =ctgx1+Kzk/pk =ctg20o+4*9/785 =2. x0l=19.700 （2）轴向齿顶顶斜角x（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x，由下式计算 x=arctg(Kz/pk) =arctg(4*9/785) =2.630 (3) 法向齿距pn0（0.001） Pn0=px0cos0 =15.708cos1101836 =15.403mm（4）法向齿厚sn0(0.001) Sn0=px0/2+ms/2 =(15.403+0.25)/2mm =7.827mm式中ms-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ms，由粗加工蜗轮齿厚精切余量查得。(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*3.2mm=2.4mm hkf=0.5-2mm取0.6mm rkf=0.5-1.3mm 取0.5mm式中 sf0=pn0-(sn0+2hf0tgx1) =15.403-(7.827+2*6tg200)=3.2切削部分长度（）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（2.53）px0和圆柱部分长2px0组成，即 L0=(4.5-5)pX0切入锥偏角KR =11- 13 结构形势和尺寸根据da0=63mm，查带孔蜗轮滚刀内径、轴台和偏差表得d=22mm，由附录表查得t1 =24.1mm，代入式Dda0/2 -Hk-(t1 -d/2)=63/2-18(24.111)=0.46.6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：查滚齿机刀架参数表Y3150E滚齿机为号莫氏锥，并可查出扁孔尺；再根据号莫氏锥查莫氏锥和螺孔尺寸表得莫氏锥尺寸Lx=162和螺孔尺寸。查滚齿机刀架参数表Y3150E得Lw1=60，dw1=22或27，取Lw1=60， dw1=22h6mm.取螺纹尺寸Lx1=35mm, dM=M20mm查滚齿机刀架参数表Y3150E滚齿机刀架参数为：L1min=70mm, L1max =125mm , L 2min=120mm, L2max=175mm,代入得Lw2L2min-L0/2=（120-96/2）mm=72