滚刀的设计及应用
滚刀设计软件的开发思路与实践
滚刀设计软件的开发思路与实践拙笔：社会咸菜春末夏初，东北的小伙伴们，秋裤脱了没？反正南方的MM们已经很轻凉了。
简单调皮的问候后，进入正题。
齿轮是机械行业同仁们接触最多的一类零件，几乎所有与机械相关的技术教育和技能教育的专业课程里面都有关于齿轮的内容。
然而，即便是渐开线圆柱齿轮这种最基本的齿轮类型，大家在学校学到的也只是其最简单的几种情形，毕竟所有的参数都是标准值，至于滚刀嘛，也就简单提了一下。
在齿轮行业，尤其是需要大批量使用齿轮的细分行业里，很难见到那么标准的东西。
具体说来，有非标模数的、非标压力角的、非标齿顶高系数的、非标顶隙系数的、齿顶有倒角的、齿根过渡圆弧有特殊要求的、齿面有精加工余量的、过渡曲线有沉切的、渐开线范围有要求的等等。
这就对滚刀设计质量提出了很高的要求。
滚齿加工是展成包络的过程，我们无法从工件图纸上直接读出关于刀具的全部重要细节，这些都给手工设计和经验设计增加了障碍，使得非专业的滚刀设计者无法通过简单计算、查阅齿轮手册或者在各种资料的推荐范围内取值等方法设计出出满足要求的滚刀，也无法判定刀具商提供的设计方案是否合理。
可喜的是，计算机绘图软件、程序开发软件已经大量普及，很多中青年从业人员能编写计算机程序，主流的计算机绘图软件也有供使用者进行二次开发的接口。
本人也利用VB6.0和AutoCAD做了实践，取得了预期效果，设计出了具有基本功能的滚刀设计软件。
在此将思路和大概过程分享给大家。
一、滚刀设计的输入设计齿轮滚刀首先要知道工件的必要信息以及滚刀的基本参数初设值。
具体如下：也许有小伙伴会问：上表中两个模数和两个压力角，它们一定是分别相等的，写出来不是多此一举么？而且表中的还不一样。
在此我做一个说明，在有些特殊情况下（要求更小的渐开线起始元、更大的齿面精加工余量、更高的粗加工效率等），滚刀设计需要做一下转位处理，其表现形式就是滚刀的模数和压力角与齿轮的都不相等。
本案例已经包含了这一项，详见下文。
单螺杆压缩机星轮加工用特种滚刀的设计_0
得有些孩子晚上躲在被窝看书，我爸爸常用他们的事迹教训我，我是在你的阴
面上)，因此研究人员普遍认为单螺杆压缩机的
啮合副也是双线接触。新齿形 20 年前(大约比国 外早 10 年)，笔者发现星轮的一个齿上同时有三
条接触线，星轮的齿面由母面(或母线)3、二次
包络面 4、特形面 5 三部分组成。特形面亦称第 三区。第三区的出现使星轮的有效下作齿面面积 扩大了 5 倍，星轮的寿命也因此延长数倍。笔者 将这种新发现的齿形称作星轮的“新齿形”。3 星 轮滚刀的设计星轮的这种新齿形在提高啮合副
得有些孩子晚上躲在被窝看书，我爸爸常用他们的事迹教训我，我是在你的阴
啮合副，其啮合理论的研究及加工技术的开发比
双螺杆压缩机更困难，目前国外仅日、美等少数 国家在引进法国专利后可以生产，主要用于空气
压缩机、空调压缩机和工艺压缩机等。单螺杆压
缩机是我国至今唯一未能引进的高档压缩机种。 我国从上世纪 70 年代开始对单螺杆压缩机的研 制进行攻关，研制得到了原国家科委、国防科工 委及相关部、省的支持，取得了一定进展，但尚 未解决高精度专用机床与星轮加工等关键技术，
得有些孩子晚上躲在被窝看书，我爸爸常用他实用效果用设
计的短滚刀进行实切试验，结果证明:滚切过程 平稳、顺利，加工的星轮安装后啮合间隙符合设
计要求，齿面接触斑点分布均匀，接触面积大于
90%。实测排量比国际先进水平高 1%以上。在此 基础上，将星轮的齿宽由原来的左、右半齿相等 改为不等齿宽，发明了“节能长寿单螺杆压缩 机”。节能长寿单螺杆压缩机通过应用这种特殊 滚刀加工的非等宽齿星轮，其性能与国际先进水
平相比，能耗降低 0.5kw/m3· min-1，容积效率
提高 5%以上，星轮寿命提高 10%以上，其产业化 上作得到了科技部中小企业科技创新基金的支
机械设计课程设计-齿轮滚刀、插齿刀设计及其加工工艺
X X 大学课程设计说明书课程名称：机械设计制造及其自动化专业课程设计学生姓名：专业班级：机械081班指导教师：学院：机械工程学院起止时间：2011年12月4日至2011年12月23日2011年12月22日X X 大学课程设计任务书题目：齿轮滚刀、插齿刀设计及其加工工艺学生姓名：专业班级：机械081班指导教师：学院：机械工程学院起止时间：2011年12月4日至2011年12月23日2011年12月22日一、课程设计内容及要求：1．齿轮滚刀、插齿刀的设计，包括参数计算、结构设计、刀具加工工艺的设计2．插齿刀零件图（2#图一张）3．滚刀零件图（2#图一张）4．插齿刀、滚刀加工工艺5．课程设计说明书：应阐述整个课程设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。
应有目录、摘要及关键词、正文、参考文献等内容，字数一般不少于6000字。
二、主要参考资料有关复杂刀具参数计算及结构设计、机械制造工艺与设备的手册与图册。
三、课程设计进度安排指导教师（签名）：时间：教研室主任(签名)：时间：院 长（签名）： 时间：专业课程设计刀具方向第四组任 务 书（1）设计公称分圆φ125的外啮合A 级碗形直齿插齿刀，前角γ=5°，齿顶后角e α=6°，齿数g z =21，齿顶高系数eg f =，g ξ=0。
（2）编制该刀具加工工艺题目2：齿轮滚刀的设计（1）设计AA级Ⅰ型单头右旋齿轮滚刀，D=200，前角egγ=0°，顶刃后角α=10°～12°，侧eα不小于刃后角c3°，有第二铲背量λK2，滚刀螺旋角f≤5°。
（2）编制该刀具加工工艺。
目录一、齿轮滚刀部分 (5)设计原理 (5)结构设计 (6)参数计算 (6)工艺设计 (9)二、插齿刀部分 (12)2.1 设计原理 (12)2.2 结构设计 (14)2.3 参数计算 (15)2.4 工艺设计 (18)三、设计总结 (20)3.1 设计心得............................................................20 3.2 设计资料补充 (21)主要参考文献 (33)一、齿轮滚刀部分设计原理齿轮滚刀是加工直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具之一。
花键滚刀课程设计
花键滚刀课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握花键滚刀的基本概念、结构和设计方法，了解其在机械加工中的应用。
通过本课程的学习，学生应能：1.描述花键滚刀的组成部分及其作用。
2.解释花键滚刀的工作原理。
3.分析花键滚刀的设计要素，并能独立完成花键滚刀的设计。
4.探讨花键滚刀在机械加工中的优势和局限。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.花键滚刀的基本概念：介绍花键滚刀的定义、分类和应用领域。
2.花键滚刀的结构与工作原理：讲解花键滚刀的各部分结构及其作用，阐述其工作原理。
3.花键滚刀的设计方法：详述花键滚刀的设计步骤，包括选型、参数计算、结构设计等。
4.花键滚刀在机械加工中的应用：分析花键滚刀在实际加工过程中的优势和局限，探讨其发展趋势。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解花键滚刀的基本概念、结构和设计方法。
2.讨论法：学生就花键滚刀的应用和未来发展进行讨论。
3.案例分析法：分析具体的花键滚刀设计案例，让学生了解实际应用。
4.实验法：安排实验室实践，让学生亲身体验花键滚刀的使用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的花键滚刀教材作为主要教学资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关的花键滚刀设计、制造等方面的参考书籍。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，生动展示花键滚刀的原理和应用。
4.实验设备：准备花键滚刀样品、仿真软件等实验设备，便于学生实践操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解能力和实践能力。
3.考试：设置期中考试和期末考试，全面测试学生的知识掌握和应用能力。
六、教学安排本课程的教学安排如下：1.教学进度：按照教材的章节顺序和教学大纲进行教学。
滚刀设计
' 2
hf sin α cos α
+ ha tan α
由于L2>L2'，所以满足上述两个要求的滚刀最小长度为： 由于 ，所以满足上述两个要求的滚刀最小长度为：
L = L1 + L2
复杂刀具设计
计算得到的滚刀长度，还要进行修正： 计算得到的滚刀长度，还要进行修正： （1）由于滚刀的刀齿是按螺旋线分布的，所以边缘上的几 ）由于滚刀的刀齿是按螺旋线分布的， 个刀齿是不完整的刀齿，为了使它们不参加切削， 个刀齿是不完整的刀齿，为了使它们不参加切削，就应该把滚 刀长度加长些。 刀长度加长些。 （2）加工直齿齿轮时，由于滚刀轴线与工件端面倾斜角度， ）加工直齿齿轮时，由于滚刀轴线与工件端面倾斜角度， 滚刀与齿轮坯的切削区域便加大了， 滚刀与齿轮坯的切削区域便加大了，因而滚刀长度必须相应的 增加。但是，由于加工直齿轮时一般不超过6˚~7˚，这一项修正 增加。但是，由于加工直齿轮时一般不超过 ， 的影响不超过0.6%，可以不予考虑，但当加工斜齿齿轮时，如 的影响不超过 ，可以不予考虑，但当加工斜齿齿轮时， 果滚刀轴线与工作面的夹角较大，必须考虑增加滚刀的长度， 果滚刀轴线与工作面的夹角较大，必须考虑增加滚刀的长度， 或在滚刀上作出切削锥部。 或在滚刀上作出切削锥部。 （3）滚刀的轴台是用于检验滚刀安装跳动的基准，为了便 ）滚刀的轴台是用于检验滚刀安装跳动的基准， 于测量，单边轴台长度应不小于4~6mm。 于测量，单边轴台长度应不小于 。 （4）为了使滚刀整个长度上的刀齿磨损均匀，滚刀可沿轴 ）为了使滚刀整个长度上的刀齿磨损均匀， 向窜刀，以增加每次重磨间的寿命， 向窜刀，以增加每次重磨间的寿命，所以计算滚刀的长度时还 应考虑增加一定的窜刀长度。可取轴向窜刀位置为2~3个。 应考虑增加一定的窜刀长度。可取轴向窜刀位置为 个
第一章_滚刀的设计及应用
2.滚齿的四个运动
(1)滚刀旋转运动
(2)滚刀沿齿的轴向进给运动
(3)工件(齿坯)配合滚刀作相应旋转运动
(4)差动分度运动(切斜齿轮时)
•
滚刀的旋转运动为主运动。加工直齿轮时，滚刀每转
一转，工件转过一个齿(当该刀为单头时)或数个齿(当滚刀
为多头时)，以形成展成运动，即圆周进给运动；为了在齿
• 但由于齿轮滚刀的分度圆柱上的螺旋升角很小，故加工出的齿 形误差也很小。特别是阿基米德滚刀，不仅误差较小，而且误 差的分布对齿轮齿形造成一定的修缘，有利于齿轮的传动。因 此，一般精加工用的和小模数(m ≤10mm)的齿轮滚刀均为阿 基米德滚刀。法向直廓滚刀误差较大，多用于粗加工和大模数 齿轮（m ＞ 10mm）的加工。
螺旋齿轮副啮合的过程，滚刀实际上是一个螺
旋角很大的斜齿轮，呈蜗杆状。滚齿时（如图 7所示），滚刀切削刃齿轮端截面内相当于齿 条平移，因此切出的渐开线齿形，是齿条运动
轨迹的包络线。因此一种模数的齿轮滚刀可以
加工出模数和齿形角相同但齿数、变位系数和
螺旋角不同的各种圆柱齿轮。
返设计图
图7 滚齿加工图
轴向进给运动 分齿运动及附加运动
滚刀的设计及应用
第一节 概述 第二节 滚刀参数的优化设计 第三节 滚齿加工参数的选取 第四节 滚刀的使用和管理 第五节 滚齿常见缺陷及消除方法
第一节 概述
• 一、齿轮滚刀的工作特点 • 二、齿轮滚刀的工作原理 • 三、齿轮滚刀的构造和规格
四、滚刀精度
几种不同结构的齿轮滚刀
图1 自制普通滚刀
图2 进口多头斜槽滚刀
三、齿轮滚刀的构造和规格
2.滚刀的主要参数 (1)滚刀外径 (3)滚刀螺旋升角 (5)滚刀的槽数 (6)模数和压力角
滚刀设计参数及工艺参数的选择
0 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 outside diameter of hob(mm)
滚刀槽数为12, 头数为2,采用不同的外圆直径可从上图看到其有效齿长不同: 当外圆直径为95mm时刀齿的有效齿长为5.9mm.可刃磨19-20次. 当外圆直径为65mm时刀齿的有效齿长为3 mm.可刃磨8-10次.
2020/5/2
计算齿轮齿形包絡误差
滚削齿形包絡偏差 滚刀的头数 齿轮的模数 齿轮的压力角 齿轮的齿数 滚刀的槽数
2020/5/2
采用多头滚刀提高被 切齿轮的齿形精度 下图比较12槽滚刀和24 槽滚刀所包絡齿形的误差,
12槽滚刀的理论包絡误差为—0.0015mm, 24槽滚刀的理论包絡误差为—0.0004mm
-要考虑被加工齿轮的模数,
-要考虑被加工齿轮的材料及其热处理条件
2020/5/2
Te m pe rature in °C
切削速度和切屑厚度对 Return
550 刀具刃口温升的影响
刀5具00刃口的温度在一定的范围内随切屑厚度的增大及切削速度的提高而
450
.升高
VC m/min
400
350
300
Chip thickness
77 70 56 42 36 35 34 32 21
29 28 27
2020/5/2
ASP30带TIN 涂层滚刀推荐的切削速度
刀具 材料 ASP3
0
易加工材料
强度 <700N/m
m2
中等强度材 料
强度 <900N/m
m2
难加工材料
强度 <1200N/m
m2
模数 粗加 精加 粗加 精加 粗加 精加 工 工工工 工 工
齿轮滚刀设计说明书总结
重庆工商大学毕业设计说明书课题名称：齿轮滚刀的设计院（系）应用技术学院专业年级2005级机电（高专）班学生姓名：刘青山学号： 2004405217 指导教师：唐全波(职称：副教授)刘胜军（职称：工程师）日期 2008年5月目录一．前言 (2)二. 齿轮滚刀设计 (3)1. 齿轮滚刀的特点及其发展趋势 (3)2. 齿轮滚刀的计算及其验证 (3)3.滚刀心轴设计计算及验证 (8)4. 齿轮滚刀心轴轴套设计 (9)5. 拉紧螺栓设计 (10)6. 齿轮滚刀心轴右端螺纹相配螺母设计 (11)7. 齿轮滚刀与心轴配合键的设计 (12)8.结论 (12)三. 滚刀加工工艺1．滚刀的加工工艺 (14)2．滚刀心轴的加工工艺 (16)3．滚刀轴套的加工工艺 (17)四．致谢 (18)五.参考文献 (19)六附录（图纸）前言毕业设计是在我学完整个大学课程，。
三年的机电一体化专业知识的学习，使我主要学习了工程制图、机械设计、机械制造、工程力学等基础知识，还进行了一定的实训课程，包括金工实训，齿轮减速箱的零件图，装配图的绘制，以及齿轮设计、工件夹具设计和AotoCAD/CAM实训。
这是对我们之前所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学的学习任务中占有非常重要的地位。
毕业设计在于，培养我们调查研究，熟悉有关技术的改革，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书进行设计计算、数据处理、编写技术文件及软件运用的独立工作能力。
通过毕业设计，使我们能够建立正确的设计思想，充分理解理论设计与现场加工的差距，使理论上的理解转化为加工中的实际操作，初步解决专业工程技术问题的方式和手段。
就我个人而言，通过本次的毕业设计，能对我将来从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析解决问题的能力。
齿轮滚刀的设计1.齿轮滚刀的特点及其发展趋势。
齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具。
它可以用来切斜齿齿轮；可加工非变位齿轮和变位齿轮。
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图1 自制普通滚刀进口多头斜槽滚刀图3 进口小径多槽加长整体镀层滚刀
图5 加工台阶轴或双联齿整体滚刀
轴向进给运动分齿运动及附加运动
切削运动
二、齿轮滚刀的工作原理
图8 啮合关系图
图
图10 棱度和波动图
三、齿轮滚刀的构造和规
格
1.滚刀的基本蜗杆
齿轮滚刀相当于一个齿数很少、螺旋
角很大，而且轮齿很长的斜齿圆
柱齿轮。
因此，其外形就像一个
蜗杆。
为了使这个蜗杆能起到切
削作用，需在其上开出几个容屑
槽(直槽或螺旋槽)，形成很多较短
的刀齿，因此而产生前刀面和切
削刃。
每个刀齿有两个侧刃和一
个顶刃。
同时，对齿顶后刀面和
齿侧后刀面进行了铲齿加工，从
11而产生了后角。
但是，滚刀的切
削刃必须保持在蜗杆的螺旋面
上，这个蜗杆就是“滚刀的产形蜗
杆”，也称为“滚刀的基本蜗杆”
(见图11)。
一共有三种基本形式
(1)渐开线蜗杆(2)法向直廓蜗杆
(3)阿基米德螺线蜗杆
图13 16 槽滚刀的理论包絡齿形
(1)轴向进刀
(2)径向进刀
(3)对角进刀
图15 切削方式
:
（2）逆铣（1）顺铣
根据滚刀进给方向相对于旋转方向的不同，分为逆铣和顺铣两种铣削方式
图17 滚刀与工件相对位置及运动方向
否则会影响加工精度，甚至发生打坏滚刀事故。
上图是滚刀与工件相对位置及运动方向
，
处端
图18 滚刀的安装校正
，如图所示。
齿轮的模数、压力角和精度等级及工艺要求，选择相应的滚刀。
滚刀安装好后必须检查滚刀轴台径向圆跳动，其跳动误
，且要求两轴台径向圆跳动方向一致。
当滚刀径向跳动量不太大时，可松开刀杆螺母，转动滚刀螺母，可
检查。
图17滚刀与工件相对位置及运动方向
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