铲齿成形铣刀设计举例

在X6 2W铣床上用铲齿成形铣刀铣削廓形如图1所示的工件，工件材料为45钢，铣刀的γf＝100, αf＝100，试设计高速钢铲齿成形铣刀。工件廓形曲线部分允许误差为士0.1mm, 角度允许误差为士15′

 

图1

一、铲齿成形铣刀结构尺寸确定

根据工件廓形计算成形铣刀的结构尺寸，计算步骤见表1，表1为加强槽底成形铣刀的结构尺寸。

表1 铲齿成形铣刀结构尺寸计算步骤

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>序　号

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt -6pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>项　目

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>数据来源或公式计算

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>采用值

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>修正值

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>1

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">容屑槽形式

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">由于工件廓形高度较大,为增加铣刀强度并减小铣刀直径, 采用加强式槽底．

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">ⅴ型

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>2

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">侧前角γ_f

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 0.1pt; TEXT-INDENT: -0.2pt">侧后角α_f

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">根据已知条件选取γ_f和 α_f

normal style="MARGIN: 0.35pt 10.8pt 0pt 0cm; LINE-HEIGHT: 15.6pt">γ_f＝10⁰

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">α_f＝10⁰

normal style="MARGIN: 0.35pt 10.8pt 0pt 0cm; LINE-HEIGHT: 15.6pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>3

normal style="MARGIN: 0cm -14.4pt 0pt -32.35pt">  铣刀　宽度B

normal style="MARGIN: 0cm -14.4pt 0pt -32.35pt">  齿形　深度h

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">B=Ｂ_ｗ+3 =37+3 = 4 value="0" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">0mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">h=h_ｗ＋（1~2）= 26+1=value="27" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">27mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">B= 4 value="0" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">0mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">h =value="27" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">27mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>4

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">孔径d

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">外径ｄ₀

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">齿数Z_k

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">铲削量K、K₁

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">由铲齿成形铣刀结构参数的确定中表2选取重切削，d=value="32" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">32mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">由铲齿成形铣刀结构参数的确定中表3选取ｄ₀ ＝value="125" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">125mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">由铲齿成形铣刀结构参数的确定中表4选取Z_k=9，修正后Z_k=9+1＝10

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">铲削量K＝πｄ₀tg a _f / Z_k＝3.14×125×tg10⁰ / 10＝value="6.9" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">6.9 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">修正后K＝value="7" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">7mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">K₁＝（1 .3~1 .5）K = value="10" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">10 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">d =value="32" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">32mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">ｄ₀ ＝value="125" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">125mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">Z_k=10

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">K= value="7" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">7mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">K₁= value="10" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">10mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">d =value="32" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">32mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">ｄ₀ ＝value="140" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">140mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">Z_k=10

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">K= value="8" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">8mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">K₁= value="11" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">11 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>5

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">容屑槽尺寸

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">容屑槽底半径r

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">容屑槽角θ

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt"> 

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">容屑槽深度H

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">r＝π[ｄ₀－2（h＋K）]／2AZ_k

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 4.5pt">＝3.14×［125－2（27＋7）］/2×4×10＝value="2.23" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">2.23 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 72pt">取 r＝value="2" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">2 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 72pt">取θ＝25⁰

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">选择ⅴ型容屑槽形式；具体画法见表

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">3—76选择I型齿背 H＝h+ r +( K+K₁)/2 =27+2 +8.5= value="37.5" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">37.5 mm取H＝value="38" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">38mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">查表3—77

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H₁=K+r+(1~4)=7+2+3=value="12" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">12mm       H₂ =h+r =27+2=value="29" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">29 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">r＝value="2" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">2mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">θ＝25⁰

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H = value="38" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">38 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H₁ =value="12" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">12 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H₂ =value="29" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">29mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">r＝value="3" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">3mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">θ＝25⁰

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H = value="40" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">40 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H₁ =value="14" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">14 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">H₂ =value="30" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">30 mm

nextpage二、校验铲齿成形铣刀

校验过程见表2：

表2 校验铲齿成形铣刀

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">序号

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">项目

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">数据来源或计算式

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">结果

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">1span>

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">铣刀壁厚m

normal style="MARGIN: 0cm 9.3pt 0pt 0cm; LINE-HEIGHT: 9.35pt">ｍ＝（ｄ₀－2H－ｄ）/2

normal style="MARGIN: 0cm 9.3pt 0pt 0cm; LINE-HEIGHT: 9.35pt">＝（125－2×38－32）/2= value="8.5" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">8.5 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">0.3 d=0.3×32=9.6

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">m＜0.3 d 不能满足

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">刀体强度不够，需增大外径，ｄ₀ ＝value="140" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">140mm，其它尺寸都需修正，使m＞0.3 d 能满足要求。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">2

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">后角后角a_ox

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">tg α_ox＝tg α_f sinκ_rx

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">＝span> tg10 °× sin15°

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">＝0.0456

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">α_ox ＝2.6°   满足要求

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">允许

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">3

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">齿根强度c

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 1.45pt">c≈3π(ｄ₀－2H)／4Z_k

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 1.45pt">≈3×3.14×（140－2×40）／4×10≈value="14.1" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">14.1 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 2.8pt">H= value="40" HasSpace="True" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">40 mm

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 2.8pt">C/ H = 14.1 / 40 =0.35＜0.8 强度不够

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">采用加强式槽底

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">4

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">铲磨干涉

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">按铲齿成形铣刀结构参数的确定中图4进行校验不干涉

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">允许

三、铲齿成形铣刀廓形计算

计算简图如图2，计算过程见表3、表4：

图2 成形铣刀计算简图

表3 轴向廓形计算

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表4 铣刀前面刃形计算

 

四、确定成形铣刀的技术条件

根据工件精度要求，取铣刀廓形公差为工件公差的1/3。铣刀曲线部分误差为士0.03mm，角度部分误差为士。其它技术条件参考有关刀具设计手册决定，见图2。

五、绘制成形铣刀设计图

见图3：

 

图3 铲齿成形铣刀设计图