單循環刀盤的改進

摘 要：單循環法是成形法的一種，它用于大量生產的傳動比大于2的弧齒錐齒輪及雙曲面錐齒輪副中的大齒輪，單循環刀盤在實際加工中存在的缺陷，通過對單循環的改進，將裝配刀盤的基距升量，由原來的刀頭帶升量，不可調整，其精度只能通過精密加工刀頭來完成，改為刀槽帶升量，通過微調螺釘可以進行精密調整，使刀頭的加工更加方便快捷，縮短了生產時間提高了生產率。

關鍵詞：單循環刀盤；刀齒；等分

園弧齒錐齒輪銑刀盤，它有按展成法工作的銑刀盤和按成形法工作的單循環刀盤和螺旋成形刀盤等。

園弧齒錐齒輪銑刀盤，目前普遍用來加工磨數0.5～15mm的園弧齒錐齒輪銑刀盤，沿刀盤體外緣的圓周上排列著許多刀齒，它們的切削刃運動所形成的表面是產形輪的牙齒表面，所以在機床搖臺上的刀盤，以展形法或成形法工作時，就能在工作上切出相應的牙齒表面。

單循環法銑刀是一種新型的雙面精切的高效刀具，屬于精加工大齒輪和成形法刀具，在加工的齒輪時，單循環法銑刀作旋轉運動來切削齒輪。

單循環法它用于大量生產的傳動比大于2的弧齒錐齒輪及雙曲面錐齒輪副中的大齒輪，這種加工方法在加工大齒輪時，銑刀軸線與大輪根錐切平面垂直，而加工小齒輪的銑刀軸線與小輪根錐切平面垂直，因此大小齒輪銑刀軸線不相平行，而相交成的角度等于大輪根錐母線與小輪根錐母線的夾角，加工大輪的銑刀刀齒的直線切削刃位于銑刀軸向平面內，在切削過程中，銑刀只作螺旋運動而沒有滾切運動，因此大輪齒面是一個圓錐面，它與根錐切平面的交線是一個園，齒面的縱向曲率取決于銑刀的半徑，刀齒的齒形角等于齒輪的根面壓力角。

單循環刀盤，有半精切、精切和分度空間三個部分，它是10等分但只有8個刀齒，4個外切刀齒，4個內切刀齒，2個無齒刀齒的等分部分作為分度空間，4個同名刀齒中，最后一個為精切刀齒，其余為半精切刀齒，它們在徑向和軸向都有齒升量，所有外刀齒工作側刃的徑相尺寸，從第一個開始逐漸增大，而內刀齒則逐漸減小，相鄰同名刀齒的尺寸差，即每齒徑向齒升量為0.03～0.07mm，同名刀齒徑向升量之和，即為齒輪牙齒單側的精切留量為0.13mm，銑刀轉一周，精切一個齒槽的兩側面，在分度空間輪坯分過一個齒，精切刀齒在軸向的高度比相鄰的半精切刀齒低0.05～0.1mm，使精切刀齒頂刃不參加切削，以利于提高切齒的精度。

刀頭是用雙凸肩支承，不用墊片和斜鍥，不能徑向調節，所以裝配比較牢固，刀齒的徑向尺寸是靠制造精確的各刀齒基距來保證，緊固螺釘2的軸線與刀盤體前端支承面有10°夾角，因此在拉緊力作用下，刀齒不必在頂刃預加壓力就能牢固地壓緊在支承面上。

刀盤體上的所有裝配面都磨過，制造精度高，刀盤體比普通刀盤厚1.5倍，故刀盤鋼性好，刀盤與機床主軸是以后端面和錐孔定位，錐孔后端有比較薄的環形凸緣，銑刀安裝在機床主軸上時，使錐孔產生彈性變形，可使銑刀端面和主軸端面緊密接觸，保證可定位，同時還避免在裝卸銑刀時主軸過分磨損。刀盤在前端裝有卸刀頂絲，當頂絲進入時，將刀盤從主軸上頂出，刀具的裝卸平穩方便。

此種刀盤存在的缺陷：

（1）單循環刀盤有8塊刀頭，其徑向尺寸調整，這樣形式的結構，鋼性好簡單，但刀塊制造復雜，刀齒的徑向尺寸是靠制造精確的各刀齒基距來保證，從而間接的增加了刀齒的制造難度。

（2）從刀盤的加工角度來講，因為分度空間的存在，在磨刀槽工序，使磨削難度和加工時間大幅度增加。從磨刀槽夾具上可以看出，由于有分度空間，必須在刀盤的后端芯胎上安上一個等分盤，將支板支在等分盤上才可加工刀槽。而等分盤也存在一定誤差，致使刀盤的等分相鄰0.015mm累積0.025mm很難達到，在每次安裝等分盤時，如檢測刀盤底徑、角度、一致性后及刀盤加工完畢安裝另一個時，需要重新調試夾具，確定位移參數，增加了輔助時間，從而使基本時間成為一個不確定數。沒有刀齒的分度空間相對于其他8個刀槽來講，其重量破壞了刀盤的靜平衡，當分度空間轉到不同的水平位置時，向下的重量會使其兩側的刀槽產生不同方向的傾斜，使底徑一致性產生了偏差。

為克服上述缺陷，解決加工中所遇到的各種問題，現重新設計一種新型右旋單循環刀體。

刀盤刀齒數目增多，可以減少每個刀齒的負荷，從而提高刀齒耐用度的生產率，但是單循環刀盤，由于內外刀齒所產生的切削力的方向相反，所以同時參加切削的刀齒數目多了，引起切削力變化頻繁，會發生振動，影響被切齒面的光潔度。因此，要求單循環刀盤在切削時，刀盤在整個齒圈寬度的范圍內，僅有一個刀齒工作，故將單循環刀盤設計成為12等分，但只有10個刀齒，5個外切刀齒，5個內切刀齒，2個無刀齒的分度空間在組裝調試時，用塞塊安裝。其中，1號、3號、5號、7號、9號齒為內切刀齒，內刀齒工作側刃的徑向尺寸從1號齒開始逐漸減小，2號、4號、6號、8號、10號為外刀齒，則逐漸增加。現將刀體設計成為帶有升量。而R齒不帶升量，則大大降低了R齒的加工難度，減少了加工時間。

在刀盤體的圓周槽內裝有10個刀齒及兩個塞塊，齒間角各等于30°，分度間隙為三個齒間角，內外齒相間排列，9號、10號槽為標準刀槽，標準刀槽底面平行于銑刀軸線，刀頭是用雙凸肩支承，不用墊片和斜鍥，不能徑向調整，所以裝配比較牢固，其余8個刀槽設計為斜槽，安裝刀齒時，刀齒下裝有墊片和斜鍥，并用螺釘擰緊，緊固刀齒的螺釘軸線與刀體端面成一定角度，緊刀時有軸向和徑向的分力使刀齒牢靠地緊固在刀體上。組裝后分別以標準刀齒9號、10號齒為準。通過精密的微調螺釘和調整斜鍥來調整內、外刀齒的徑向位置尺寸，徑向圓跳動和齒形角一致性。保證同名刀齒的徑向齒升量，還可保證銑刀在重磨使用和更換新刀齒后，刀齒的刀尖直徑不會變化，從而不會引起加工齒輪接觸區的變化。11號齒、12號齒分別和9號、10號齒加工為一致。刀體中間的錐孔是與機床主軸配合作定位用的，端面鍵槽傳遞扭矩。

把分度空間銑出刀槽，是為了方便加工刀體而設計的這樣，在磨刀槽時，就不必安裝等分盤時時刻刻去校對位移，只要用支板直接支在刀體的刀槽上就可加工，只要首件刀體的位移合格，支板就不用再動，刀體的重新裝夾及換活，不會影響到位移的尺寸，用支板直接支在刀體上進行加工，更能保證等分，底徑尺寸及底徑一致性等技術參數，縮矩了加工時間，使工作效率提高了一倍。

通過對單循環的改進，將裝配刀盤的基距升量，由原來的刀頭帶升量，不可調整，其精度只能通過精密加工刀頭來完成，改為刀槽帶升量，通過微調螺釘可以進行精密調整，使刀頭的加工更加方便快捷，縮短了生產時間提高了1倍的生產率。

將刀盤由原10等分8個刀槽，改為12等分，12個刀槽，其中2個刀槽用塞塊裝填，使刀盤安裝與加工的由于使用等分盤所帶來的種種弊端得以解決，使刀盤的安裝更加方便和迅速，加工精度得到提高，縮短了輔助時間，將生產率提高了1～3倍。

總之，刀盤的改進對于加工的經濟性，質量和效率都有著重要的作用。