一种正前角齿轮滚刀的优化方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410126263.7	申请日：	2014.03.31
公开号：	CN103831481A	公开日：	2014.06.04
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):B23F 21/16申请日:20140331\|\|\|公开
IPC分类号：	B23F21/16	主分类号：	B23F21/16
申请人：	西安北方光电科技防务有限公司
发明人：	张勇; 杨永娟; 李时威; 杨风军; 程会民
地址：	710043 陕西省西安市长乐中路35号
优先权：
专利代理机构：	西安智萃知识产权代理有限公司 61221	代理人：	方力平
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内容摘要

本发明涉及一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：它具体包括如下步骤：步骤1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8；步骤2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；步骤3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；步骤4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；该方法保证齿形误差小于允许值；其正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。解决了6级精度薄壁钛合金齿轮零件难以加工的问题。

权利要求书

权利要求书
1. 一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：它具体包括如下步骤：
步骤1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8；
步骤2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；
步骤3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；
步骤4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；
步骤5）采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低。

2. 根据权利要求1所述的一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：所述步骤1）中滚刀外径为φ63mm、容屑槽数为16、滚刀头数为3、分度圆径向前角的角度3.5°滚刀的孔径φ27mm，所述步骤3）中顶刃后角为12°；所述步骤4）螺旋槽的螺旋方向为右旋。

说明书

说明书一种正前角齿轮滚刀的优化方法
技术领域
本发明涉及轮滚刀，具体是一种正前角齿轮滚刀的优化方法。属于机械领域。
背景技术
齿形加工是齿轮加工的关键，影响齿形精度的主要因素是滚刀精度。由于刀具切削钛合金时要承受比较大的扭矩和切削力，且由于滚切时刀具是断续切削，承受冲击载荷，切削条件较为恶劣，故刀具必须有足够的强度和韧性；由于钛合金材料韧性好，加工时刀具要锋利，故刀具材料必须有足够的抗磨损能力；由于钛合金的导热性差，热主要集中在切削区，刀具还必须具有热硬性。由于我公司主要承担40Cr、45钢等常规材料的齿轮零件加工，齿轮刀具也只能满足常规材料的加工要求。因此，采用现有的通用齿轮滚刀不适合于加工钛合金齿轮，需设计专用滚刀。
齿轮滚刀是按螺旋齿轮啮合原理加工圆柱齿轮的一种展成刀具。齿轮端截面中的齿形是渐开线，因此，齿轮滚刀的基本蜗杆应该是渐开线蜗杆。当齿轮滚刀采用渐开线基本蜗杆时，其侧铲面的轴线截形不是一条直线，而是曲线，这使制造和检验滚刀齿形十分困难。目前国内制造的齿轮滚刀均不按渐开线蜗杆造形，而是采用近似造形法来设计齿轮滚刀以代替渐开线滚刀，最常用的近似造形法是将滚刀的侧面铲面作为阿基米德螺旋面，轴向截形为直线，制造和检验比较容易。但用它代替渐开线滚刀切齿时，在理论上造成了一定的齿形误差，即齿形滚刀的造形误差，精加工滚刀和标准滚刀为了便于制造和测量，一般都采用0°前角。由于该产品零件精度高、薄壁、刚性差，以及钛合金材料弹性模量小，屈强比（σs/σb）高，加工回弹等特性，设计时应采用切削性能优越的AA级正前角滚刀。
近年来的生产实践证明，正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。但前角选择不当会使齿形误差加大，特别是6级精度薄壁钛合金齿轮零件，精度要求高，且零件薄壁，加工易变形，同时由于钛合金属于难加工的合金材料，要保证零件的加工精度难度较大，尤其是制齿加工时刀具磨损快，加工效率低，精度难以达到设计要求。因此，需对正前角齿轮滚刀分度圆前角合理设计，保证齿形误差小于允许值。
发明内容
本发明的目的是：提供一种正前角齿轮滚刀的优化方法，该方法保证齿形误差小于允许值；其正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。解决了6级精度薄壁钛合金齿轮零件难以加工的问题。
本发明的技术方案：一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：它具体包括如下步骤：
步骤1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8；
步骤2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；
步骤3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；
步骤4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；
步骤5）采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低。
所述步骤1）中滚刀外径为φ63mm、容屑槽数为16、滚刀头数为3、分度圆径向前角的角度3.5°滚刀的孔径φ27mm，所述步骤3）中顶刃后角为12°；所述步骤4）螺旋槽的螺旋方向为右旋。
本发明的优点：正前角滚刀切削性能优越，只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小，充分满足高精度齿轮的加工要求。并且因为阿基米得侧铲面的轴向截形是直线形，可以采用径向铲磨，重磨后仍可保持齿形精度。本发明通过刀具的设计改进，并采用刀具涂层技术，解决了钛合金齿轮零件切削加工过程存在的难题，提高了刀具的耐用度，保证了零件的加工质量，大大提高了生产效率，满足了批量生产的需要。
附图说明
图1是根据本发明优化方法计算出的优化参数而设计的滚刀齿形示意图；
其中，图a为法向齿形；图b为轴向齿形。
具体实施方式
1、齿轮造形误差计算
在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定的分度来保证，所以，齿形误差主要是滚刀齿形决定的。滚刀的造形误差Δf就是啮合线方向的齿形设计误差，评定滚刀齿形精度的依据是齿形设计误差，根据齿形设计公差与齿形制造公差的比例（小于1:4.5），确定齿形设计公差。其AA及A级滚刀齿形设计公差数值见表1：
表1AA及A级滚刀齿形设计公差数值 um

阿基米德侧后刀面滚刀造形误差Δf的计算公式为：
Δfz=Δfy=mn{Zocosan2(invay-invao)-sinan1-c2tgγo[c1-Zoc2(θ-θo)2sinλo]}]]>
式中:e—前刀面偏位值，
dao—齿顶圆直径；
γa—径向前角；
γo—分度圆径向前角，
ro—分度圆半径；
θo—滚刀分度圆处的值，θo＝-γo；
θ—滚刀处的值，θ=arcsin(-ery);]]>
ry—计算点半径，ry＝ro+c1mn；
c1—齿高系数，C1取值为1和-1，因为点选在齿形工作段的上下边界处；
rb—蜗杆基圆半径，rb=rocosao=mnzo2tgλbcosλo;]]>
λb—渐开线蜗杆基圆柱螺旋升角。也是基圆切平面内一侧齿面的齿形角cosλb＝cosancosλo；
λo—分度圆螺旋升角，λo=arcsin(zomn2ro);]]>
zo—滚刀头数；
αo—端面分度圆压力角，
αy—渐开线蜗杆端面任意半径处的压力角，
k—径向铲背量，k=πdaoZkcosλotgαa;]]>
c2=kzk2πro;]]>
zk—容屑槽数；
αa—顶刃后角。
无论滚刀是螺旋槽式或直槽，上式都适用。
2、正前角齿轮造形误差分析
6级精度钛合金薄壁齿轮零件参数见表2：
表2被切齿轮参数

齿轮滚刀的齿形设计,根据上式计算分度圆前角和相应的造形误差，计算结果见表3：
表3分度圆前角和相应的造形误差计算数值

通过上述公式的计算可知，零前角滚刀，采用多头会降低齿形设计精度，但对于正前角滚刀，头数越大，最佳分度圆前角越大，根据不同精度等级选用相应的前角和头数，可满足齿形设计精度的要求。当需要较大前角时，可增大头数。针对6级精度钛合金薄壁齿轮零件的加工特性，需设计AA级精度以及切削性能优越的正前角滚刀。从表3可以看出，分度圆前角γo为3.5°、Ⅰ型、头数ZO为3的滚刀造形误差：Δf（+1）=-0.0394um ﹤0.1um（AA级滚刀齿形设计公差数值），完全可以满足AA级滚刀齿形设计精度要求，并且滚刀的头数ZO（3头）与被加工齿轮的齿数Z（224）没有公约数，可避免被加工齿轮齿厚不一致的现象，此外，多头滚刀还可明显提高滚齿加工效率。虽然由于滚刀头数的增加，各条螺纹之间的分度误差将影响滚刀的精度,随着滚刀制造水平的提高，多头滚刀已得到广泛的应用。
3、为了确保零件的加工精度，在对滚刀的齿形误差进行合理设计外，需根据零件材料性能及精度要求，本发明一种正前角齿轮滚刀的优化方法，采取措施如下：
步骤1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为W2Mo9Cr4VCo8（M42）；钴的主要作用能加强二次硬化效果，提高热硬性和热处理后的硬度，同时M42具有较高的韧性、耐磨性，良好的散热性；
步骤2）根据零件的加工参数(见表2)，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，从而增加滚刀的刚性，提高切齿效率；选择较多滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度，减少切齿时齿面的包络误差，减少滚刀单齿的切削负荷，以保证零件的加工精度；
步骤3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；使切削刃锋利、减小加工回弹量及摩擦力。
步骤4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；
步骤5）采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低；能改善零件的加工性能，进一步提高刀具的耐用度。而且涂层技术不仅不影响刀具的尺寸精度，还可以提高加工精度。其中，采用刀具涂层技术为公知技术。
根据表2被切齿轮参数以及表3正前角齿轮造形误差分析，通过上述步骤计算出滚刀优化设计后的参数，滚刀齿形主要参数的计算公式为：
3.1、径向铲背量k
对于螺旋槽滚刀径向铲背量的计算式为：
k=πdaoZkcosγztgaa]]>
式中：γz—分度圆螺旋导程角，
3.2、轴向齿形
（1）正前角螺旋槽阿基米德滚刀轴向齿形角计算公式为：
ctgaxo=ctganocosγz(1-kzke2πro2cosγo)&PlusMinus;kzkpk]]>
式中“﹢”号用于右旋滚刀左侧，“-”号用于右侧，左旋滚刀则相反
pk—容屑槽导程，pk＝πdoctgβk；
βk—容屑槽旋角，βk＝γz
（2）轴向齿顶斜角
3.3、法向齿形
（1）法向齿距Pno，Pno＝πmn
(2)法向齿距Sno，
如图1所示，图1是根据本发明优化方法计算出的优化参数而设计的滚刀齿形示意图；其中，图a为法向齿形；图b为轴向齿形。滚刀优化设计后的参数见表4：滚刀的孔径为φ27mm
表4滚刀优化设计后的参数

正前角滚刀切削性能优越，只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小，充分满足高精度齿轮的加工要求。并且因为阿基米得侧铲面的轴向截形是直线形，可以采用径向铲磨，重磨后仍可保持齿形精度。通过刀具的设计改进，并采用刀具涂层技术，解决了钛合金齿轮零件切削加工过程存在的难题，提高了刀具的耐用度，保证了零件的加工质量，大大提高了生产效率，满足了批量生产的需要。
此优化方法的优化参数解决6级精度薄壁钛合金齿轮零件加工的技术问题，尤其是制齿加工时刀具磨损快，加工效率低，精度难以达到设计要求。正前角滚刀切削性能优越，但如果前角选择不当而产生造形误差过大，满足不了高精度齿轮的加工。只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小。通过对滚刀参数的合理设计，并采用刀具涂层技术，提高了刀具的切削性能和使用寿命，充分满足高精度钛合金齿轮的批量加工要求。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103831481 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103831481 A (21)申请号 201410126263.7 (22)申请日 2014.03.31 B23F 21/16(2006.01) (71)申请人西安北方光电科技防务有限公司地址 710043 陕西省西安市长乐中路 35 号 (72)发明人张勇杨永娟李时威杨风军程会民 (74)专利代理机构西安智萃知识产权代理有限公司 61221 代理人方力平 (54) 发明名称一种正前角齿轮滚刀的优化方法 (57) 摘要本发明涉及一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是。

2、：它具体包括如下步骤：步骤 1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为 W2Mo9Cr4VCo8 ；步骤 2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；步骤 3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；步骤 4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；该方法保证齿形误差小于允许值；其正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质。

3、量。解决了 6 级精度薄壁钛合金齿轮零件难以加工的问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 6 页附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图1页 (10)申请公布号 CN 103831481 A CN 103831481 A 1/1 页 2 1. 一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：它具体包括如下步骤：步骤 1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为 W2Mo9Cr4VCo8 ；步骤 2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容屑槽数并与滚。

4、刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度；步骤 3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；步骤 4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差；步骤 5）采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低。 2. 根据权利要求 1 所述的一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：所述步骤 1）中滚刀外径为 63mm、容屑槽数为 16、滚刀头数为 3、分度圆径向前角的角度 3.5滚刀的孔径 27mm，所述步骤 3）中顶刃后角为 12 ；所述步骤 4）螺旋槽的螺旋方向为右旋。权利要求书 CN 103。

5、831481 A 2 1/6 页 3 一种正前角齿轮滚刀的优化方法技术领域 0001 本发明涉及轮滚刀，具体是一种正前角齿轮滚刀的优化方法。属于机械领域。背景技术 0002 齿形加工是齿轮加工的关键，影响齿形精度的主要因素是滚刀精度。由于刀具切削钛合金时要承受比较大的扭矩和切削力，且由于滚切时刀具是断续切削，承受冲击载荷，切削条件较为恶劣，故刀具必须有足够的强度和韧性；由于钛合金材料韧性好，加工时刀具要锋利，故刀具材料必须有足够的抗磨损能力；由于钛合金的导热性差，热主要集中在切削区，刀具还必须具有热硬性。由于我公司主要承担 40Cr、 45 钢等常规材料的。

6、齿轮零件加工，齿轮刀具也只能满足常规材料的加工要求。因此，采用现有的通用齿轮滚刀不适合于加工钛合金齿轮，需设计专用滚刀。 0003 齿轮滚刀是按螺旋齿轮啮合原理加工圆柱齿轮的一种展成刀具。齿轮端截面中的齿形是渐开线，因此，齿轮滚刀的基本蜗杆应该是渐开线蜗杆。当齿轮滚刀采用渐开线基本蜗杆时，其侧铲面的轴线截形不是一条直线，而是曲线，这使制造和检验滚刀齿形十分困难。目前国内制造的齿轮滚刀均不按渐开线蜗杆造形，而是采用近似造形法来设计齿轮滚刀以代替渐开线滚刀，最常用的近似造形法是将滚刀的侧面铲面作为阿基米德螺旋面，轴向截形为直线，制造和检验比较容易。但用它代替。

7、渐开线滚刀切齿时，在理论上造成了一定的齿形误差，即齿形滚刀的造形误差，精加工滚刀和标准滚刀为了便于制造和测量，一般都采用 0前角。由于该产品零件精度高、薄壁、刚性差，以及钛合金材料弹性模量小，屈强比（s/b）高，加工回弹等特性，设计时应采用切削性能优越的 AA 级正前角滚刀。 0004 近年来的生产实践证明，正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。但前角选择不当会使齿形误差加大，特别是 6 级精度薄壁钛合金齿轮零件，精度要求高，且零件薄壁，加工易变形，同时由于钛合。

8、金属于难加工的合金材料，要保证零件的加工精度难度较大，尤其是制齿加工时刀具磨损快，加工效率低，精度难以达到设计要求。因此，需对正前角齿轮滚刀分度圆前角合理设计，保证齿形误差小于允许值。发明内容 0005 本发明的目的是：提供一种正前角齿轮滚刀的优化方法，该方法保证齿形误差小于允许值；其正前角滚刀可以减少切屑变形和切屑流经前刀面上的摩擦，从而可以减少切削力，降低切削温度，提高滚刀的寿命和被加工齿面的质量。解决了 6 级精度薄壁钛合金齿轮零件难以加工的问题。 0006 本发明的技术方案：一种正前角齿轮滚刀的优化方法，其特征是：它具体包括如下步骤。

9、： 0007 步骤 1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超硬型高速钢，其型号为 W2Mo9Cr4VCo8 ； 0008 步骤 2）根据零件的加工参数，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，选择滚刀容说明书 CN 103831481 A 3 2/6 页 4 屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度； 0009 步骤 3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角； 0010 步骤 4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差； 0011 步骤 5）采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低。 0012 所述步骤。

10、1）中滚刀外径为63mm、容屑槽数为16、滚刀头数为3、分度圆径向前角的角度 3.5滚刀的孔径 27mm，所述步骤 3）中顶刃后角为 12 ；所述步骤 4）螺旋槽的螺旋方向为右旋。 0013 本发明的优点：正前角滚刀切削性能优越，只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小，充分满足高精度齿轮的加工要求。并且因为阿基米得侧铲面的轴向截形是直线形，可以采用径向铲磨，重磨后仍可保持齿形精度。本发明通过刀具的设计改进，并采用刀具涂层技术，解决了钛合金齿轮零件切削加工过程存在的难题，提高了刀具的耐用度，保证了零件的加工质量，大大提高了生产效率，。

11、满足了批量生产的需要。附图说明 0014 图 1 是根据本发明优化方法计算出的优化参数而设计的滚刀齿形示意图； 0015 其中，图 a 为法向齿形；图 b 为轴向齿形。具体实施方式 0016 1、齿轮造形误差计算 0017 在滚齿加工过程中渐开线齿形主要靠滚刀与齿坯之间保持一定的分度来保证，所以，齿形误差主要是滚刀齿形决定的。滚刀的造形误差 f 就是啮合线方向的齿形设计误差，评定滚刀齿形精度的依据是齿形设计误差，根据齿形设计公差与齿形制造公差的比例（小于 1:4.5），确定齿形设计公差。其 AA 及 A 级滚刀齿形设计公差数值见表 1 ： 0018 表 1AA 。

12、及 A 级滚刀齿形设计公差数值 um 0019 0020 0021 阿基米德侧后刀面滚刀造形误差 f 的计算公式为： 0022 0023 式中 :e前刀面偏位值， 0024 dao齿顶圆直径； 0025 a径向前角； 0026 o分度圆径向前角，说明书 CN 103831481 A 4 3/6 页 5 0027 ro分度圆半径； 0028 o滚刀分度圆处的值， o -o； 0029 滚刀处的值， 0030 ry计算点半径， ry ro+c1mn； 0031 c1齿高系数， C1取值为 1 和 -1，因为点选在齿形工作段的上下边界处； 0032 rb蜗杆基圆半径， 0033 b。

13、渐开线蜗杆基圆柱螺旋升角。也是基圆切平面内一侧齿面的齿形角 cosb cosancoso； 0034 o分度圆螺旋升角， 0035 zo滚刀头数； 0036 o端面分度圆压力角， 0037 y渐开线蜗杆端面任意半径处的压力角， 0038 k径向铲背量， 0039 0040 zk容屑槽数； 0041 a顶刃后角。 0042 无论滚刀是螺旋槽式或直槽，上式都适用。 0043 2、正前角齿轮造形误差分析 0044 6 级精度钛合金薄壁齿轮零件参数见表 2 ： 0045 表 2 被切齿轮参数 0046 0047 齿轮滚刀的齿形设计 , 根据上式计算分度圆前角和相应的造形误差，计算结果见表。

14、3 ： 0048 表 3 分度圆前角和相应的造形误差计算数值 0049 说明书 CN 103831481 A 5 4/6 页 6 0050 通过上述公式的计算可知，零前角滚刀，采用多头会降低齿形设计精度，但对于正前角滚刀，头数越大，最佳分度圆前角越大，根据不同精度等级选用相应的前角和头数，可满足齿形设计精度的要求。当需要较大前角时，可增大头数。针对6级精度钛合金薄壁齿轮零件的加工特性，需设计 AA 级精度以及切削性能优越的正前角滚刀。从表 3 可以看出，分度圆前角 o为 3.5、型、头数 ZO为 3 的滚刀造形误差： f（+1） =-0.0394um 。

15、0.1um （AA 级滚刀齿形设计公差数值），完全可以满足 AA 级滚刀齿形设计精度要求，并且滚刀的头数 ZO（3 头）与被加工齿轮的齿数 Z（224）没有公约数，可避免被加工齿轮齿厚不一致的现象，此外，多头滚刀还可明显提高滚齿加工效率。虽然由于滚刀头数的增加，各条螺纹之间的分度误差将影响滚刀的精度 , 随着滚刀制造水平的提高，多头滚刀已得到广泛的应用。 0051 3、为了确保零件的加工精度，在对滚刀的齿形误差进行合理设计外，需根据零件材料性能及精度要求，本发明一种正前角齿轮滚刀的优化方法，采取措施如下： 0052 步骤 1）选用钢材料为钨钼系高碳含钴超。

16、硬型高速钢，其型号为 W2Mo9Cr4VCo8 （M42）；钴的主要作用能加强二次硬化效果，提高热硬性和热处理后的硬度，同时M42具有较高的韧性、耐磨性，良好的散热性； 0053 步骤2）根据零件的加工参数(见表2)，调整滚齿设备，增大滚刀的外径及孔径，从而增加滚刀的刚性，提高切齿效率；选择较多滚刀容屑槽数并与滚刀头数无公约数、确定分度圆径向前角的角度，减少切齿时齿面的包络误差，减少滚刀单齿的切削负荷，以保证零件的加工精度； 0054 步骤 3）用增大滚刀铲磨量来增大滚刀顶刃后角；使切削刃锋利、减小加工回弹量及摩擦力。 0055 步骤。

17、4）滚刀形式采用正前角螺旋槽滚刀形式，保证滚刀两侧刃的切削条件一致，以减小滚刀造形误差； 0056 步骤 5）采用刀具涂层技术，使涂层后滚刀的摩擦系数和粘度降低；能改善零件的说明书 CN 103831481 A 6 5/6 页 7 加工性能，进一步提高刀具的耐用度。而且涂层技术不仅不影响刀具的尺寸精度，还可以提高加工精度。其中，采用刀具涂层技术为公知技术。 0057 根据表 2 被切齿轮参数以及表 3 正前角齿轮造形误差分析，通过上述步骤计算出滚刀优化设计后的参数，滚刀齿形主要参数的计算公式为： 0058 3.1、径向铲背量 k 0059 对于螺旋槽滚。

18、刀径向铲背量的计算式为： 0060 0061 式中： z分度圆螺旋导程角， 0062 3.2、轴向齿形 0063 （1）正前角螺旋槽阿基米德滚刀轴向齿形角计算公式为： 0064 0065 式中 “” 号用于右旋滚刀左侧，“-” 号用于右侧，左旋滚刀则相反 0066 pk容屑槽导程， pk doctgk； 0067 k容屑槽旋角， k z 0068 （2）轴向齿顶斜角 0069 3.3、法向齿形 0070 （1）法向齿距 Pno， Pno mn 0071 (2) 法向齿距 Sno， 0072 如图 1 所示，图 1 是根据本发明优化方法计算出的优化参数而设计的滚刀齿形示意图。

19、；其中，图 a 为法向齿形；图 b 为轴向齿形。滚刀优化设计后的参数见表 4 ：滚刀的孔径为 27mm 0073 表 4 滚刀优化设计后的参数 0074 0075 正前角滚刀切削性能优越，只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小，充分满足高精度齿轮的加工要求。并且因为阿基米得侧铲面的轴向截形是直线形，可以采用径向铲磨，重磨后仍可保持齿形精度。通过刀具的设计改进，并采用刀具涂层技术，解决了钛合金齿轮零件切削加工过程存在的难题，提高了刀具的耐用度，保证了零件的加工说明书 CN 103831481 A 7 6/6 页 8 质量，大大提高了生产效率，满足了批量生产的需要。 0076 此优化方法的优化参数解决 6 级精度薄壁钛合金齿轮零件加工的技术问题，尤其是制齿加工时刀具磨损快，加工效率低，精度难以达到设计要求。正前角滚刀切削性能优越，但如果前角选择不当而产生造形误差过大，满足不了高精度齿轮的加工。只要正确设计正前角及齿形，可使滚刀的造形误差很小。通过对滚刀参数的合理设计，并采用刀具涂层技术，提高了刀具的切削性能和使用寿命，充分满足高精度钛合金齿轮的批量加工要求。说明书 CN 103831481 A 8 1/1 页 9 图 1 说明书附图 CN 103831481 A 9 。

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