一种粗精拉结构花键拉刀及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种粗精拉结构花键拉刀及其设计方法。所公开的拉刀包括花键切削齿，花键切削齿沿切削方向包括多个同心布置的刀齿环，相邻两个刀齿环构成一组刀齿环，每一组刀齿环由一粗拉刀齿环和一精拉刀齿环构成，粗拉齿齿顶两侧设有内凹圆角；同组的精拉齿与粗拉齿齿升量之和为本组刀齿的齿升量，并且各组刀齿环的齿升量相同，同组刀齿环的精拉齿齿升量小于粗拉齿齿升量。所公开的方法为本发明专利技术拉刀的设计方法。本拉刀对刀刃崩尖有一定的抵抗能力，出现崩尖时，由于粗拉齿不参与最终齿廓的形成，不会影响齿轮齿面的加工质量；精拉齿切削量较少，受力小，耐用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种粗精拉结构花键拉刀及其设计方法
本专利技术涉及一种机械加工用刀具，具体涉及一种精粗拉结构花键拉刀。
技术介绍
目前，国内外渐开线花键或矩形花键拉刀通常采用单齿渐成式加工结构，所有的刀齿为同心圆，在切削过程中，后一个刀齿比前一个刀齿高，每一个刀齿拉去一层金属，逐层完成花键齿形的加工，由于每一个刀齿都参与了花键齿廓的加工，所以拉刀上任意一个刀齿出现崩尖、磨损等异常现象后，都会造成齿轮齿廓上的粗糙度缺陷，当工件材料较硬或齿轮齿廓粗糙度要求较高时，拉刀刃磨一次加工数量很少，加工成本较高。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题与缺陷，本专利技术提供一种粗精拉结构花键拉刀。为此，本专利技术提供的精粗拉结构花键拉刀包括花键切削齿部，所述花键切削齿部包括多个同心布置的刀齿环，沿切削方向，相邻两个刀齿环构成一组刀齿环，每一组刀齿环由一粗拉刀齿环和一精拉刀齿环构成；所述粗拉刀齿环包括多个呈环状分布的粗拉齿，所述精拉刀齿环包括多个呈环状分布的精拉齿；各粗拉齿顶部两侧设有内凹圆角，同组的精拉齿齿升量与粗拉齿齿升量之和为本组刀齿的齿升量，并且各组刀齿环的齿升量相同，同时各组刀齿环的粗拉齿齿升量相同；即各组刀齿环的精拉齿齿升量也相同；同组刀齿环的精拉齿齿升量小于粗拉齿齿升量；具体的，粗精拉结构花键拉刀还包括后柄部、花键校准齿部、圆孔切削部、前柄部，所述后柄部、花键校准齿部、花键切削齿部、圆孔切削部、前柄部沿切削方向依次设置。同时本专利技术提供一种粗精拉结构花键拉刀设计方法。为此本专利技术所提供的设计方法包括：(1)根据待加工件的模数及材料抗拉强度确定单组齿升量af0；(2)确定单组刀齿中粗拉刀齿的齿升量和精拉刀齿的齿升量：af1+af2＝af0，同组的精拉齿齿升量小于粗拉齿齿升量；(3)确定粗拉齿上内凹圆角高度a。进一步，方法还包括：(4)根据被加工件的材料抗拉强度和步骤(2)中确定的粗拉齿齿升量确定粗拉齿容屑系数K；(5)确定拉刀容屑槽深度H。(6)确定同一粗拉刀齿环中周向上相邻的两个内凹圆角所属圆弧的半径Rs。可选的，同一组刀齿内，粗拉齿齿升量占单组齿升量的70％-90％，精拉齿齿升量占单组齿升量的10％-30％。可选的，H为花键切削齿部的容屑槽深度，单位：mm；af1为粗拉齿齿升量，单位：mm；K为粗拉齿容屑系统；L为待加工件的拉削长度，单位：mm。优选的，所述内凹圆角高度大于单组齿升量。优选的，同一粗拉刀齿环中周向上相邻的两个内凹圆角位于同一圆弧，该圆弧的半径Rs为：a为粗拉齿内凹圆角高度，a的取值范围是0.35-0.65mm；c为待加工件在拉刀外径为R时的齿顶弧齿厚度，单位：mm；b为粗切齿齿顶厚，b＝(0.5-0.6)*c，单位：mm；SR-a为拉刀为外径R-a时的齿弧齿厚，单位：mm。可选的，所述花键切削齿包括20-30组刀齿环。相对于现有技术，本专利技术的拉刀的将2个刀齿作为一组，前一个刀齿切除大部分金属，不参与最终齿廓的加工，虽然受力较大，但是结构强度好，不易崩尖，即使出现崩尖，由于不参与最终齿廓的形成，所以不会影响渐开线齿面的加工质量；后一个刀齿切削余量较小，完成渐开线齿廓的加工；受力小，不易崩尖，具有较强的抗拉伤性能；同时由于粗拉齿对刀刃要求不高，精拉齿磨损小，可一定程度的增加拉刀的单次加工数量；并且由于精拉齿磨损小，在可刃磨量一定的情况下，拉刀刃磨次数显著增加。附图说明图1为本专利技术的花键切削齿的结构示意图；图2为本专利技术的粗拉齿与精拉齿结构示意图；图3为本专利技术的粗拉齿结构示意图；图4为本专利技术的花键拉刀结构参考示意图。具体实施方式除非特殊情况有其他限制，否则下列定义适用于本说明书中使用的术语。此外，除非另行进行说明，否则本文所用的所有科技术语的含义与本阀门所属领域的技术人员通常理解是一样的。如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。对于本专利技术而言，本申请文件中所使用的一些术语的含义如下：如本文中所用，方向性术语“内”、“轴向”、“径向”与说明书附图纸面上的具体方向或附图中所示空间的相应方向一致。本专利技术针对传统的单齿渐成式拉刀易崩尖，寿命低的问题，设计出了一种粗精拉结构的渐开线花键拉刀，将2个刀齿作为一组，前一个刀齿切除大部分金属，但不参与最终花键齿廓的加工，称为为粗拉齿，粗拉齿切除大部分金属，虽然受力较大，但是结构强度好，对刀刃崩尖有一定的抵抗能力，而且即使出现崩尖，由于粗拉齿不参与最终齿廓的形成，不会影响齿轮齿面的加工质量；后一个刀齿完成花键齿廓的精加工，称为精拉齿，精拉齿切削量较少，受力小，耐用性好；本专利技术的花键切削齿整体轮廓成圆锥形，多组刀齿环根据待加工零部件(具体如：内孔、渐开线花键、矩形花键等)的尺寸要求分布在拉刀本体上。本专利技术的粗精拉结构花键拉刀结构参数包括每组刀齿齿升量、刀具槽型、粗切齿刀具形状参数外，其余参数(如齿距、前角、刃带结构，刀柄结构等)设计方法与传统设计方法相同。本专利技术所涉及术语的相关解释结合表1、图2和图3所示理解。表1本专利技术所述根据待加工件的模数及材料抗拉强度确定单组齿升量af0，一种具体示例如表2所示。表2af0推荐表(单位：mm)本专利技术所述根据被加工件的材料抗拉强度和粗拉齿齿升量确定粗拉齿容屑系数K；一种示例如表3所示，表3中选取粗拉齿容屑槽系数，其中内容为“/”的不建议采用本专利技术结构设计。表3粗拉齿容屑系数K推荐表本专利技术粗拉齿齿顶两侧设有内凹圆角以更好确保粗拉齿强度同时在发生崩尖时可避免影响加工质量，本专利技术粗拉齿齿顶上的内凹圆角高度值a优选大于齿升量af0。一种经验性示例是a取0.35-0.65mm。内凹圆角的后角(图3所示p-p)根据加工需求确定，如为8-15°。本专利技术所述的同一粗拉刀齿环中周向上相邻的两个内凹圆角所属圆弧的半径Rs取式(1)计算结果，允许合理范围内的误差，如±0.5mm。本专利技术所述待加工件在拉刀外径为R时的齿顶弧齿厚度c及其中拉刀外径为R根据现有刀具设计方法确定其取值。基于本专利技术的结构和设计方法，一种整体的花键拉刀结构如图4所示，包括后柄部、花键校准齿、花键切削齿、圆孔切削部和前柄部；所述后柄部、花键校准齿、花键切削齿、圆孔切削部、前柄部沿切削方向依次设置。实施例：该实施例的花键拉刀及其待加工花键相关参数如表4所示。结合表4所示参数在表2和表3中的示例性内容采用本专利技术的方法确定拉刀相关参数。如图1-4所示，该实施例型号1和2拉刀结构均由后柄部、花键校准齿部、花键切削齿部、圆孔切削部和前柄部构成。其花键切削齿部1是由刀体13和刀体上设的多个同心环布置的刀齿环构成，相邻刀齿环构成一组刀齿环，且切屑方向依次为一粗拉刀齿环11和一精拉刀齿环12，其中粗拉刀齿环是由多个环状分布的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗精拉结构花键拉刀，包括花键切削齿部，所述花键切削齿部包括多个同心布置的刀齿环，其特征在于，/n沿切削方向，相邻两个刀齿环构成一组刀齿环，每一组刀齿环由一粗拉刀齿环和一精拉刀齿环构成；/n所述粗拉刀齿环包括多个呈环状分布的粗拉齿，所述精拉刀齿环包括多个呈环状分布的精拉齿；各粗拉齿顶部两侧设有内凹圆角；/n同组的精拉齿齿升量与粗拉齿齿升量之和为本组刀齿的齿升量，并且各组刀齿环的齿升量相同，同时各组刀齿环的粗拉齿齿升量相同；/n同组刀齿环的精拉齿齿升量小于粗拉齿齿升量。/n

【技术特征摘要】
1.一种粗精拉结构花键拉刀，包括花键切削齿部，所述花键切削齿部包括多个同心布置的刀齿环，其特征在于，
沿切削方向，相邻两个刀齿环构成一组刀齿环，每一组刀齿环由一粗拉刀齿环和一精拉刀齿环构成；
所述粗拉刀齿环包括多个呈环状分布的粗拉齿，所述精拉刀齿环包括多个呈环状分布的精拉齿；各粗拉齿顶部两侧设有内凹圆角；
同组的精拉齿齿升量与粗拉齿齿升量之和为本组刀齿的齿升量，并且各组刀齿环的齿升量相同，同时各组刀齿环的粗拉齿齿升量相同；
同组刀齿环的精拉齿齿升量小于粗拉齿齿升量。


2.如权利要求1所述的粗精拉结构花键拉刀，其特征在于，同一组刀齿内，粗拉齿齿升量占单组齿升量的70％-90％，精拉齿齿升量占单组齿升量的10％-30％。


3.如权利要求1所述的粗精拉结构花键拉刀，其特征在于，H为花键切削齿部的容屑槽深度，单位：mm；af1为粗拉齿齿升量，单位mm；K为粗拉齿容屑系统；L为待加工件的拉削长度，单位：mm。


4.如权利要求1所述的粗精拉结构花键拉刀，其特征在于，所述内凹圆角高度大于单组齿升量。


5.如权利要求1所述的粗精拉结构花键拉刀，其特征在于，同一粗拉刀齿环中周向上相邻的两个内凹圆角位于同一圆弧，该圆弧的半径Rs为：



a为粗拉齿内凹圆角高度，a的取值范围是0.35-0.65mm；
c为待加工件在拉刀外径为R时的齿顶弧齿厚度，单位：mm；
b为粗切齿齿顶厚，b＝(0.5-0.6)*c，单位：mm；
SR-a为拉刀为外径R-a...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟峰，严鉴铂，赵艳文，任聪，朱殷达，
申请(专利权)人：西安法士特汽车传动有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61