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标题: 插齿刀的一些理解（原创+补充） [打印本页]

作者: 阿松 时间: 2006-5-22 10:40
标题: 插齿刀的一些理解（原创+补充）

在工作中发现，刀具公司提供的插齿刀，在刃磨后，被加工齿轮的齿根变浅。使得齿轮啮合时，根隙变小，直至碰到配对齿的齿顶。在一些参考书对此介绍不多的情况下，对插齿刀的各项数据进行了研究。
首先看一下刀具侧刃面螺旋角与齿顶前角的关系。刀具的前刃磨面与侧刃面的交线在端面上的投影线，就是我们用来加工零件的齿廓线。该齿廓线随齿顶前角的变化而变化，也随刀具端面压力角和侧刃螺旋角的变化而变化。与其它数据无关。
投影齿廓线比标准渐开线来得平坦，曲率要小，如果计算得当，可能对齿形起到修形的效果。
接下来看一下齿顶后角和其它数据之间的关系。齿顶后角的作用有两个，一是加工齿轮时切削的需要；二是保证在插齿刀刃磨后，被加工的齿根能始终保持一致。笔者就第二点对齿顶后角进行了分析。

通过公式可以得知：插齿刀齿顶后角是一个变化的数值，它受插齿刀和被加工齿轮的齿数、变位系数、压力角和插齿刀侧刃螺旋角的影响。各截面齿顶的连线类似凸的抛物线。如果用直线代替，可以计算出各截面的误差值。
最后，尝试讨论一下齿顶倒角的问题。
滚齿时，齿轮的齿顶倒角是由两个不同压力角的齿廓线和齿顶圆相交而成。在讨论插齿时，笔者也假设插齿刀的齿根也是由两段渐开线相交而成，加工出的齿轮齿顶也是由两段渐开线相交而成。

如倒角刃为直线段，则角度可选择交点处倒角刃的压力角。为不影响齿顶厚，角度应选择偏直一点。
通过上面等式，对插齿刀不同值时，齿根交点位置变化的观察，发现，在插齿刀轴向，交点呈凹形曲线，应比齿顶后角的角度偏小。

以上是我在其他必威APP精装版下载上发的帖子.今天再作一些补充:

内齿插齿刀和外齿插齿刀有明显的区别,前者的齿顶后锥面是凹的,而后者是凸的.如果用直线代替(即齿顶后角是固定的,手册上一般固定为6度,我认为非常不妥),两者的偏置方向正好相反.

作者: 老鹰 时间: 2006-5-22 14:15
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
呵呵，阿松怎么没有发到blog阿。

作者: logxing 时间: 2006-5-22 22:47
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
我对插齿刀还不太熟悉啊和松版讨论讨论
1由于插齿刀的加工工艺，很难按照保证被加工的齿根能始终保持一致算出的理论后角加工，所以插齿刀修磨之后，被加工齿轮齿根径变化是必然现象。至于像你所说的齿轮碰到配对齿的齿顶显然是刀具设计厂家的失误。一般来说，刀具设计厂家会预测出修磨之后齿根径变化的范围并与用户提供的齿根径公差比较，没有问题才算设计合格。内齿也是近似的。
2因为存在前角，若按照原始渐开线设计，投影齿廓线会与标准渐开线有误差，所以实际设计时是按照修正模数，修正压力角对应的渐开线设计，使得修正渐开线的投影和标准渐开线尽量一致。（这点记得不是很清楚，仅供参考）插齿刀由于属于粗加工，一般没有修形功能。
3关于齿顶倒角，角度是由径向倒角量和外周向倒角量直接算出的，和交点处倒角刃压力角无必然联系（可能有近似关系）。同样的由于插齿刀的加工工艺，并不能做到按照被加工物倒角恒定的理论凹形曲线加工出来，当然设计者会按照用户给定的倒角量公差进行工件齿顶倒角预测并调整加工参数。

这三个问题都是理论计算和加工工艺的矛盾问题。一般情况下，用户的公差要求都是可以满足的。当然也有比较倒霉的情况发生。在用程序实现工艺参数自动调节上还不是很成熟，这也是我下一步的一个想要做的工作，松版要是推导出了什么公式拿上来共享一下啊嘿嘿

作者: 阿松 时间: 2006-5-25 21:07
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
搞了一个，你来看看。
另：问一下，齿顶后锥面可以做成圆弧形吗？而不是直线。

作者: logxing 时间: 2006-5-26 02:13
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）

alpha是分度圆压力角，alpha0'是与齿轮啮合时的啮合压力角（即啮合圆上压力角），beta0是在分度圆上的还是在基圆上侧刃后角？

作者: 阿松 时间: 2006-5-27 19:09
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
beta0是分度圆上的螺旋角。
我没按照手册上的定义来。这是我很久以前推算的。

作者: logxing 时间: 2006-5-28 01:59
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
关于齿顶后角转移阵地到你的新贴

作者: gear_making 时间: 2006-11-27 21:45
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
呵呵，插齿刀好象内齿和外齿都是相同的，所以楼主理解上可能有不妥．

作者: logxing 时间: 2006-12-9 00:23
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
阿松，怎么回事。我们之前讨论齿顶后角的帖子怎么找不到了。必威APP精装版下载是不是丢失了一些文章？

作者: logxing 时间: 2006-12-9 00:39
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
帖子找到了，必威APP精装版下载的按用户名搜索功能不知为什么会漏掉一些文件
gear_make可以参考一下http://bbs.cmiw.cn/forums/15346/ShowPost.aspx
对于理想齿顶后角曲线来说正如阿松所说内齿插齿刀和外齿插齿刀是相反的。你说的“是相同的”是说大多数厂家生产时都是按照统一标准制造的意思。

作者: gear_making 时间: 2006-12-15 21:20
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
呵呵，插齿刀齿顶可以做成圆弧的，但是要详细计算渐开线展长，圆弧所展成的部分不影响设计所需要的展长要求即可。
在设计插齿刀时，齿轮的齿根和刀具的齿顶是通过啮合原理产生的，其总是圆滑过渡的，不会产生尖角，并且只要满足顶隙的要求，对齿根曲线是什么形状，一般是不做考究的。除非在设计时，有特殊要求，要求齿根的曲线形状，那么就必须根据啮合原理，严格的设计刀具顶部圆弧形状。

作者: gear_making 时间: 2006-12-15 21:26
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
对于楼主在第一个帖子中提到的插齿刀每次刃磨后，齿轮的根部变浅的原因，那是因为每次刃磨后，
刀具的变位系数发生变化，通过测量刀具的顶圆和公法线，可以严格的计算出插齿后齿轮根径。
针对这类问题，可以定做特殊的插齿刀，本人一般是通过改变插齿刀的后角来达到目的，插齿后，可以控制齿轮根径在某个公差范围内。

作者: gear_making 时间: 2006-12-15 21:39
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
本人做个总结：
1。针对齿轮根圆没有要求的，插齿刀可以解决
2。齿轮根圆有特出公差要求的，插齿刀也可以定做专业插齿刀，设计很简单。
3。内齿轮和外齿轮，可以用同样一把刀具
4。齿轮齿形方面的倒角，可以通过插齿刀设计解决，但是刀具通用性就没有了

作者: gear_making 时间: 2006-12-15 21:53
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
因为是周末，有时间，刚才看了阿松在http://bbs.cmiw.cn/forums/15346/ShowPost.aspx 上的帖子，呵呵，如果是两年前，我一定会和你们一起搞搞公式，但是在经历了每年几个亿产品齿轮刀具设计后（应该说，我比阿松幸运，一毕业就可以做刀具，并且能说上话），你们提出的那个关于刀具齿顶的问题，按我理解，对齿轮的影响几乎没有，因为没有意义，齿轮的根部只要能达到不干涉，能保证润滑要求，能保证渐开线展长，能保证齿根曲率半径大，有较好的强度，就可以了。

作者: gear_making 时间: 2006-12-15 22:00
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
关于国内外齿轮刀具的知名厂家，以FETTE、INGERSOLL、SAACK、GLEASON 、SU、LIEBHERR(把劳伦兹收购了）等最为著名，关于他们刀具设计，GLEASON在我们公司是最没有影响的了，因为它是美国的厂家，我们把它排在德国和意大利之后，他们自己也觉得和欧洲的比较，没什么优势，不过，GLEASON把好多齿轮机床厂家都收购了，还是美国人厉害。

作者: 阿松 时间: 2006-12-16 00:24
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
欢迎并谢谢楼上的加入！
我认同你的一些观点，比如根径的要求。也相信你比我更有实践经验。但如果说一把插齿刀可以加工内齿和外齿，那可能只是说可以加工出来，并不能意味着能加工出符合要求的齿轮。
我看到的一些齿轮刀具图纸，所标注的齿厚和齿高都以被加工齿轮的分度圆为基准，这样正变位和负变位的齿轮的刀具看上去完全不能通用。但如果齿高标注基准为刀具等齿厚处，它们的齿顶高和齿根高就相对接近多了。但这也并不意味着就可以通用，内齿和外齿插齿刀，如果侧刃后角是相同，齿顶后角就会有很大的差别，直线如此，如果要求高点，能如gear_make所说能做成曲线的，那差别就更大了。

作者: logxing 时间: 2006-12-18 20:57
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
gear_make也是做刀具设计的啊。你说的几个亿不太好估算，不知道能不能透漏一下滚刀剃齿刀插齿刀拉刀的月产量。

关于插齿刀的几个问题：
1齿轮的齿根并不一定是圆滑的。比如有触角的插齿刀（剃前磨前插齿刀）可能造成齿根与渐开线的接合处不光滑（根切）。对齿根部有要求的用户的确比较少，你们是如何解决的呢。比如用户要求齿根可以用R2圆弧较好的拟合。

2你说齿轮的根部变浅的问题，你是通过改变插齿刀的后角来解决的。不知道你的成本如何。国内厂家大都直接做成6度后角。国外的会拟合一条最适直线（就是我和阿松讨论的主题），好一点的会做成2段折线的后角。你们的改变插齿刀的后角是2段的还是连续改变呢？

3我和阿松讨论的刀具齿顶的问题，目的就是控制根径公差范围。你也是通过改变后角来解决这个问题的。怎么后面又说“对齿轮的影响几乎没有”。

4关于齿形的倒角，这一直是个难点，因为这是和磨齿工序的砂轮有密切关系的。不知道你们的设计理论是不是这样考虑的。我可以预估倒角的变化，但想保证倒角几乎不变不太容易...

5一直是我最感兴趣的，就是当今世界一流厂家的设计理论和方法。无奈平时实在是没什么可能接触到别人的设计。gear_make对这块似乎较熟悉，详细介绍一下阿。比如你认为你们的理论够不够完美呢。而世界最强的又是强在哪里呢？

gear_make是做了两年刀具设计，现在还做吗？南京高精齿轮集团很重视清华的学生，不知道你是不是清华的，呵呵。你们应该是以生产齿轮为主吧。那么你在公司里做齿轮刀具设计是基于怎样的生产结构呢？是自己生产刀具加工吗？还是验算以及与刀具商沟通呢？你们的刀具设计理论有没有做三维仿真呢？这是我一直想做但不知道什么时候才能做好的事。我也是做刀具设计的，有什么题目的话一起探讨一下吧。

作者: gear_making 时间: 2006-12-21 21:48
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
目标：最强：我们主要使用留磨滚刀和插齿刀，很惭愧，本人作为南高齿下属一家公司刀具设计的主管，水平一般，更不是清华的。剃齿和拉刀我们暂时不用，因为和汽车等齿轮，我们量还很小。
1。针对第一个问题，由于根切成生的尖角和啮合产生的尖角理论是没有联系的，如果要求采用磨前插齿，那是人为控制要求产生空刀槽，是另外一回事；单纯就啮合原理来讲，不可能产生尖角。如果要求齿根产生R2圆弧的啮合，则需要根据啮合原理范算。
2。如果要控制齿轮根径，单纯就一件，可以通过插齿刀压顶等措施解决，如果是批量产品，还是采用修改插齿刀后角解决方便。（如果做成几段曲线或者线段，是可以的，但是要刀具生产厂家能够方便生产才好，这个方法我没咨询过)
3。如果在插齿时考虑倒角，则刀具必须是专用的。当然，在磨齿时，通过修改砂轮的形状，可以在磨齿时同时达到倒角的目的。
4。呵呵，世界最强的刀具厂家我都接触过，单纯就老外个人来说，他们都不如我们，但是，他们是建立在公司技术基础上的，他们有成熟的软件，根本不要动脑经，按照要求，输入参数，就能完成刀具设计。
5。我们提出刀具设计的图纸，刀具生产厂家按照我们的要求生产就可以了。
6。我一直想开发三维下的刀具设计软件，但是个人时间不允许我有过多的想法，呵呵，等清华的到我得部门，我可以让他们完成。

作者: gear_making 时间: 2006-12-21 21:53
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
补充3。关于“对齿轮的影响几乎没有”，我得意思是齿轮根部的曲线形状是什么不是很重要，只要保证顶隙、强度等、圆滑过渡等。

作者: logxing 时间: 2006-12-21 23:48
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）

1不是很清楚你说的“啮合产生的尖角”是指什么。其实根切也可以统一到包络线方程。可以说无论最后齿形以及过渡曲线是什么形状，都必然是包络线的子集。但从数学上说的如果刀具齿形不光滑，对应的包络线就会不连续，就可能会有尖点（和刀具齿形凹凸性有关）。比如倒角，触角根切本质都是这样的。

2你是说在重磨插齿刀的时候修改插齿刀后角吗？如果是这样这个成本是用户的。而且会不会出现无法实施的情况呢？因为我们只能“磨掉东西”而不能“加上东西”。

3在磨齿时修改砂轮的形状我们还没做到。因为成本太大了。我们一般是使用较小的砂轮来磨齿，这样可以比较好的控制倒角的误差。

4程序越好设计人员水平越低，我也有这个感觉。不知道你能不能搞到老外刀具设计软件的截图啊。仅仅是截图就足够了。

看看南高齿的信息感觉很重视人才，很有突破，创新的感觉。还是人重要啊。要真多来几个清华的学生研究一下，设计能力上的进步速度可能真的是国外大厂的好几倍。

作者: 阿松 时间: 2006-12-22 22:57
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
看到楼上热火朝天，我也来说一句：
刀具齿顶圆角应该设计的尽量的大，以使齿根强度最大。前提当然是保证足够的啮合起始点。磨前刀具更应该做成齿顶全圆弧的了。

作者: gear_making 时间: 2006-12-23 19:40
标题: Re: 插齿刀的一些理解（原创+补充）
呵呵，我已经落伍了，已经快一年不自己研究刀具了。但愿我得一些个人表述能给大家一些想法。
快元旦了，祝愿中国的齿轮工作者心想事成。

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