蜗轮滚刀

蜗轮滚刀加工蜗轮，模拟着蜗杆与蜗轮的啮合过程，因此蜗轮滚刀基本蜗杆的类型、主要尺寸等都要与原来的蜗杆相同：蜗杆是阿基米德的，蜗轮滚刀基本蜗杆也必须是阿基米德的；蜗杆是以轴向模数表示的，则蜗轮滚刀也必须以同样的轴向模数来表示；滚刀的齿形角、螺纹升角、螺旋方向、头数、齿距、分度圆柱直径等也都与原蜗杆相等。

由于蜗轮滚刀的直径受蜗杆的限制，当蜗杆直径较大时，滚刀的直径也较大，此时滚刀可以制成带孑L的；假如蜗杆直径较小，则滚刀的直径也较小，为了保持滚刀的强度和刀杆的刚度，此时滚刀只能制成带柄的。

蜗轮滚刀是采用蜗杆与蜗轮啮合原理工作的，所以蜗轮滚刀产形蜗杆的参数均应与工作蜗杆相同。加工时蜗轮滚刀与蜗轮的轴交角、中心距也应与蜗杆副工作状态相同。

如图1所示，阿基米德蜗杆与蜗轮啮合时，通过中心的剖面O-O相当于齿条齿轮啮合。离中心的A-A、B-B剖面均为非渐开线的共轭齿廓啮合。各剖面中的啮合点连成一条空问曲线，就是蜗杆与蜗轮啮合的接触线。由于蜗杆与蜗轮啮合呈曲线接触，故滚刀工作时不允许有沿蜗轮轴向的移动，也就是加工时只允许采用沿蜗轮的径向或切向进给。

加工蜗轮可以使用蜗轮飞刀代替蜗轮滚刀。飞刀相当于切向进给蜗轮滚刀的一个刀齿，属于切向进给加工蜗轮的刀具。

蜗轮飞刀需经专门设计刃磨齿形，安装在刀轴上，如图2所示。

飞刀只能用非常小的进刀量，切削效率较低。但结构简单，刀具成本低。选用很小的进给量也可使蜗轮的加工精度达到7～8级，适合单件生产。

在工厂中，广泛使用着蜗杆蜗轮传动装置。蜗杆通常采用车、铣工艺来加工；而蜗轮的齿形在大批生产条件下是用蜗轮滚刀加工的，只有在单件或小批生产时才用飞刀加工。

在蜗轮蜗杆传动副中，有一种做分度用的、精度要求很高而传递载荷不大的多头蜗轮。对于这种多头蜗轮，原则上应该用与其头数相等的多头蜗轮滚刀来加工。但要制造高精度的多头蜗轮滚刀是极其困难的。为了解决多头蜗轮的制造问题，某些工厂已有用单头蜗轮滚刀加工多头蜗轮的良好经验，并取得了满意的效果。这种滚刀不同于一般的蜗轮滚刀，因此必须进行特殊设计。

此外，在一些机构设计中，已采用了双导程蜗杆蜗轮副传动。这种蜗轮一个很大的优点是极易调整其齿侧啮合间隙。对于双导程蜗轮，则需要用专门的蜗轮滚刀或飞刀来加工。

由于在工厂生产中常常需要设计蜗轮滚刀，故透彻地了解蜗轮滚刀及蜗杆传动的特点是非常必要的。

蜗轮滚刀是根据工作蜗杆副参数设计的专用滚刀。外形结构上与齿轮滚刀比较有如下的特点。

(1)蜗轮滚刀产形蜗杆类型、分圆直径、头数、旋向、齿形角等参数均应与工作蜗杆相等。

(2)由于直径受工作蜗杆的制约，当滚刀强度不足时可将键槽开到端面上，而直径再小的滚刀只能作成带柄的形式。

(3)由于直径受工作蜗杆的制约，往往螺旋升角较大，常用螺旋槽的结构。一般又多采用零前角，以减少设计制造误差。

(4)注意有切削锥的蜗轮滚刀，大多需用切向进给的工艺。而且要验算蜗杆副的参数是否满足径向装配条件。

常用的蜗轮加工刀具。蜗轮滚刀基本蜗杆(见蜗杆传动)的类型和主要参数(模数﹑齿形角﹑分度圆直径﹑螺旋升角和螺纹头数等)应当与工作蜗杆相同﹐因此蜗轮滚刀常是专用的。当外径较大时﹐滚刀制成套装式﹔外径较小时将滚刀制成与心轴一体的带柄式结构(图3 蜗轮滚刀 )。

非渐开线展成滚刀 工作原理与齿轮滚刀相同。花键滚刀可用于加工矩形齿﹑渐开线齿或三角形齿的花键轴﹐其加工精度和生产率较成形铣刀高。非渐开线展成滚刀还可加工圆弧齿轮﹑摆线齿轮和链轮等。

定装滚刀 各齿齿形不同﹐只有最后一个齿是精切齿。齿形和工件的齿槽相同﹐以成形铣削法切削工件的齿槽﹐因此定装滚刀必须相对工件的轴线安装在固定的位置上。滚刀上其馀的刀齿都是粗切齿。加工时的运动关系与齿轮滚刀相同。成形滚刀可避免用展成刀具加工时齿根部产生的过渡曲线。棘轮滚刀是常用的定装滚刀(图4 定装滚刀 )。

常用的加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮的刀具。加工时﹐滚刀相当于一个螺旋角很大的螺旋齿轮﹐其齿数即为滚刀的头数﹐工件相当于另一个螺旋齿轮﹐彼此按照一对螺旋齿轮作空间啮合﹐以固定的速比旋转﹐由依次切削的各相邻位置的刀齿齿形包络成齿轮的齿形。常用的滚刀大多是单头(见螺纹)的﹐在大量生产中﹐为了提高效率也常采用多头滚刀。

刀转一转﹐齿轮绕本身轴线转过一个齿﹔多头滚刀转一转﹐齿轮转过的齿数与滚刀头数相等。蜗轮滚刀的滚刀在螺旋升角小于5°时﹐常制成直容屑槽﹐便于制造和刃磨﹔螺旋升角大的滚刀常制成螺旋容屑槽﹐以免刀齿的一侧刃以大负前角(见刀具)切削的不利情况。 用高速钢制造的中小模数齿轮滚刀一般采用整体结构。模数在10毫米以上的滚刀﹐为了节约高速钢﹑避免锻造困难和改善金相组织﹐常采用镶片结构(图1 齿轮滚刀 )。镶片滚刀的结构形式很多﹐常用的为镶齿条结构﹐即刀齿部分用高速钢制成齿条状﹐热处理后紧固在刀体上。用硬质合金制造滚刀﹐可以显著提高切削速度和切齿效率。整体硬质合金滚刀已在钟表和仪器制造工业中广泛地用于加工各种小模数齿轮。中等模数的整体和镶片硬质合金滚刀已用于加工铸铁和胶木齿轮。模数小于 3毫米的硬质合金滚刀也用于 加工钢齿轮。硬质合金滚刀还可加工淬硬齿轮(硬度为 HRC50～62)。这种滚刀常采用单齿焊接结构﹐制有30°的负前角﹐切削时刮去齿面的一层留量。 生产滚刀的厂家跟交易市场全国各地都有，如专业制作齿轮刀具的国营企业：重庆工具厂、汉江工具厂、哈尔滨第一工具厂。浙江温岭等地则多为民营企业，如《温岭市开元工具厂》《浙江工量刃具交易市场》《重庆兴旺工具制造厂》等。。国家把滚刀的精度等级分为 AA级﹑A级和 B级。一般国标滚刀采用AA级。部标跟企标采用A级。链轮滚刀要求精度不高，一般采用B级。为了加工特别精密的齿轮﹐有的国家还有AAA级滚刀。在切齿过程中﹐滚刀的制造误差主要影响齿轮的齿形误差和基节偏差。 剃齿前加工齿轮齿形用的滚刀称为剃前滚刀。剃前滚刀的齿形﹐要按剃齿馀量形式的要求制成特殊的形状(图2 剃前滚刀的齿形 )。齿顶带凸角﹑齿根带倒角的滚刀齿形是一种较常用的留剃形式﹐它使被加工齿轮的齿根处有些挖根﹐齿顶处有些倒角﹐中间部分剃齿馀量均匀。(见彩图 硬齿面齿轮的精加工刀具──硬质合金刮削滚刀 ﹑ 齿轮加工刀具──滚刀﹑插齿刀﹑剃齿刀)