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：Z120255学号：Z12025509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：ｍx=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:αx1=20o；分圆柱上螺旋升角:λ=11o18′36；轴向齿距px1=15.708;导程：px1=z1px1=31.416mm;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=2；滚刀分度圆直径：d0=50mm；分圆柱上螺旋升角:λ0=11018′36；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+Δ)=[60+2(0.5+1)*5=63mm其中Δ——备磨量。一般取Δ=0.1mxoC——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=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=πX63Xtg10ocos11o18′36″/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=π{da0-[(da0-df0)+(K+K1)]/2}/(2Azk)=π{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/tg11o18′36″=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′）ctgαx0R=ctgαx1-Kzk/pk=ctg20o-4*9/785=2.701641αx0R=20.180ctgαx0l=ctgαx1+Kzk/pk=ctg20o+4*9/785=2.793337αx0l=19.700（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*9/785)=2.630(3)法向齿距pn0（0.001）Pn0=px0cosλ0=15.708cos11018’36″=15.403mm（4）法向齿厚sn0(0.001)Sn0=px0/2+Δms/2=(15.403+0.25)/2mm=7.827mm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=2.4mmhkf=0.5--2mm取0.6mmrkf=0.5--1.3mm取0.5mm式中sf0=pn0-(sn0+2hf0tgαx1)=15.403-(7.827+2*6tg200)㎜=3.2㎜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，查带孔蜗轮滚刀内径、轴台和偏差表得d=22mm，由附录表１查得t1′=24.1mm，代入式Dda0/2-Hk-(t1′-d/2)=63/2-18–(24.1–11)=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５号莫氏锥，并可查出扁孔尺；再根据５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,L2min=120mm,L2max=175mm,代入得Lw2≥L2min-L0/2=（120-96/2）mm=72mm,取Lw2=85㎜，dw2=25mmLw3≥L1min-L0/2=（70-96/2)mm=22mm,取Lw3=35㎜，dw3=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㎜