超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀

1.本发明涉及机加工技术领域，特别涉及一种超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀。


背景技术：

2.高性能小模数齿轮广泛应用于航空航天、武器装备、通信等领域装备关键基础件。高性能小模数齿轮的显著材料特性为高强度、高硬度。采用传统的包络切齿工艺，加工精度低。拉削加工在加工具有多个相同结构的零件中具有显著的加工效率与精度优势。在拉削加工中增加超声辅助能够极大地改善拉削力热，提高加工精度、降低刀具磨损。超声辅助拉削加工高强度齿轮过程中，刀齿切入切出零件，这种断续的切削会对刀齿产生冲击，从而导致切削力产生波动，切削力波动会让刀具受切削力反作用力影响出现受力冲击，加速磨损甚至断裂，而零件则会突破自身刚性约束出现颤振，导致加工表面质量下降，现有的拉刀难以减少刀齿切入切出造成的切削力波动。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，解决了现有即使的拉刀难以减小刀齿切入切出造成切削力波动的问题。
4.根据本发明实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，包括：
5.拉刀本体；
6.多个拉刀单元，可拆卸的安装在所述拉刀本体上，多个所述拉刀单元沿所述拉刀本体的轴向分布，所述拉刀单元包括多个刀齿，多个所述刀齿沿所述拉刀本体的周向间隔设置，所述刀齿的刃倾角大于零；
7.其中，相邻两个所述拉刀单元沿所述拉刀本体的轴向的距离为a，待加工齿轮的齿厚为b，则2a≤b。
8.根据本发明实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，至少具有如下有益效果：
9.多个拉刀单元可拆卸的安装在拉刀本体上，多个拉刀单元沿拉刀本体的轴向分布，通过在拉刀单元上安装不同直径的拉刀单元，调节拉削切削深度。刀齿的刃倾角大于零，刀齿的切削刃结构为倾斜状，倾斜角度即刃倾角，使得随着刀齿的切入，切削量缓慢增加，刀齿切出时，缓慢降低，减少由于刀齿切入切出造成切削力波动，相邻两个拉刀单元沿拉刀本体的轴向的距离的两倍小于或等于待加工齿轮的齿厚，使得加工过程中切出量等于切入量，保证对工件进行切削的切削量始终保持不变，可以确保加工的连续性，避免切削时产生跳跃交变力，进一步降低切削力的冲击，不会对拉刀本体造成交变冲击，可大大提高加工稳定性和加工精度。
10.根据本发明的一些实施例，所述待加工齿轮的节圆直径为d，所述拉刀本体呈圆柱
状，所述拉刀本体的直径的范围为(0.5-0.7)d。
11.根据本发明的一些实施例，多个所述拉刀单元沿所述拉刀本体的轴向依次分为第一校正段、粗加工段、第二校正段、精加工段、第三校正段、齿形加工段，所述齿形加工段的刀齿的形状与所述待加工齿轮的齿形一致，所述齿形加工段用于粗加工与精加工完成后的修形加工。
12.根据本发明的一些实施例，多个所述拉刀单元上用于加工待加工齿轮上同一齿槽的所述刀齿形成齿排，所述精加工段的所述齿排的齿升量为h
lim
um，所述第二校正段的所述齿排的齿升量为h
lim
um-(h
lim
+1)um，所述粗加工段的所述齿排的齿升量为(h
lim
+3)um，所述第一校正段的所述齿排的齿升量为(h
lim
+1)um-(h
lim
+2)um，所述第三校正段(260)的所述齿排的齿升量为(h
lim
+0.2)um，所述齿形加工段(270)的齿升量为(h
lim
+0.3)um。
13.根据本发明的一些实施例，所述待加工齿轮的待加工余量为s，所述第一校正段的齿升量s1，所述粗加工段的齿升量s2，所述第二校正段的齿升量为s3，所述精加工段的齿升量为s4，所述第三校正段的齿升量为s5，所述齿形加工段的齿升量为s6，所述拉刀单元的总的数量为n，所述第一校正段的拉刀单元数量为n1，所述粗加工段的拉刀单元数量为n2，所述第二校正段的拉刀单元的数量为n3，所述精加工段的拉刀单元数量为n4，所述第三校正段的拉刀单元的数量为n5，所述齿形加工段的拉刀单元数量为n6，则：
14.s＝s1*n1+s2*n2+s3*n3+s4*n4+s5*n5+s6*n615.n＝n1+n2+n3+n4+n5+n6。
16.根据本发明的一些实施例，多个所述刀齿的前角范围均为8
°‑
23
°
；
17.所述第一校正段和所述第二校正段中的所述刀齿的后角为5
°‑7°
，所述粗加工段的所述刀齿的后角为3
°‑4°
，所述精加工段中的所述刀齿的后角为3
°‑4°
。
18.根据本发明的一些实施例，所述刀齿具有两个主切削刃，所述刀齿的前刀面上设置有第一微观结构，所述第一微观结构包括两个断屑槽和第一导液槽，两个所述断屑槽相连通且分别与两个所述主切削刃平行，所述第一导液槽连通两个所述断屑槽，所述第一导液槽沿两个所述断屑槽向所述刀齿的前刀面中部延伸，所述第一导液槽包括多个交叉连通的通槽段。
19.根据本发明的一些实施例，所述断屑槽与对应所述主切削刃的距离为大于等于40um，所述断屑槽和所述第一导液槽的宽度大于等于20um，所述断屑槽和所述第一导液槽的深度范围为4um-10um，相邻两个所述断屑槽与所述第一导液槽的连通处之间的距离范围为180um-220um。
20.根据本发明的一些实施例，所述刀齿具有两个后刀面，所述后刀面上设置有第二微观结构，所述第二微观结构的边缘与所述刀齿的主切削刃和副切削刃平行，所述第二微观结构包括第二导液槽，所述第二导液槽包括交叉连通的多个第一通槽、多个第二通槽和多个第三通槽，所述第一通槽与所述第二通槽倾斜于所述主切削刃设置，所述第三通槽垂直于所述主切削刃设置。
21.根据本发明的一些实施例，所述第二微观结构的边缘距离所述主切削刃的距离为大于等于30um，所述第二微观结构的边缘距离所述副切削刃的距离大于等于20um，所述第二导液槽的宽度范围为5um-15um，所述第二导液槽的深度范围为2um-10um，所述第一通槽与所述第二通槽之间的夹角范围为20
°‑
40
°
，相邻两个所述第一通槽、所述第二通槽和所述
第三通槽的连通处在所述主切削刃的延伸方向上的距离范围为220um-280um，相邻两个所述第一通槽、所述第二通槽和所述第三通槽的连通处在所述副切削刃的延伸方向上的距离范围为100um-150um。
22.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
24.图1为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的主视结构示意图；
25.图2为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的刀齿的结构示意图；
26.图3为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的刀齿与待加工齿轮的齿槽对应的结构示意图；
27.图4为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的一个齿排加工同一齿槽的结构示意图；
28.图5为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的相邻两个拉刀单元连接在拉刀本体上的结构示意图；
29.图6为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的第一微观结构的结构示意图；
30.图7为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的第二微观结构的结构示意图；
31.图8为本发明一种实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀的拉削加工稳定区域示意图。
32.附图标号：
33.100、拉刀本体；
34.200、拉刀单元；210、刀齿；211、主切削刃；212、副切削刃；213、前刀面；214、后刀面；220、第一校正段；230、粗加工段；240、第二校正段；250、精加工段；260、第三校正段；270、齿形加工段；
35.310、第一微观结构；311、断屑槽；312、第一导液槽；320、第二微观结构；321、第二导液槽；3211、第一通槽；3212、第二通槽；3213、第三通槽；
36.400、待加工齿轮；410、齿槽；
37.a、相邻两个拉刀本体沿拉刀本体轴向的距离；b、待加工齿轮的齿厚；z、拉刀本体轴向；y、拉刀本体径向；x、与y轴和z轴垂直的坐标轴；θ、刃倾角；α、前角；β、后角；h、齿升量；d1、断屑槽与主切削刃的距离；d2、第二微观结构边缘距离副切削刃的距离；d3、第二微观结构边缘距离主切削刃的距离。
具体实施方式
38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.请参阅图1、图2、图3、图4，根据本发明实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，包括拉刀本体100和多个拉刀单元200，多个拉刀单元200可拆卸的安装在拉刀本体100上。多个拉刀单元200沿拉刀本体100的轴向分布，相邻两个拉刀单元200沿拉刀本体100的轴向的距离a的两倍小于或等于待加工齿轮400的齿厚b，即2a≤b。拉刀单元200包括多个刀齿210，多个刀齿210沿拉刀本体100的周向间隔设置，刀齿210的刃倾角θ大于零。
42.多个拉刀单元200可拆卸的安装在拉刀本体100上，多个拉刀单元200沿拉刀本体100的轴向分布，通过在拉刀单元200上安装不同直径的拉刀单元200，调节拉削切削深度。刀齿210的刃倾角大于零，刀齿210的切削刃结构为倾斜状，倾斜角度即刃倾角θ，使得随着刀齿210的切入，切削量缓慢增加，刀齿210切出时，缓慢降低，减少由于刀齿210切入切出造成切削力波动。相邻两个拉刀单元200沿拉刀本体100的轴向的距离的两倍小于或等于待加工齿轮400的齿厚，使得加工过程中切出量等于切入量，保证对工件进行切削的切削量始终保持不变，可以确保加工的连续性，避免切削时产生跳跃交变力，进一步降低切削力的冲击，不会对拉刀本体100造成交变冲击，可大大提高加工稳定性和加工精度。
43.拉刀本体100上设置有多个连接槽，拉刀单元200卡入连接槽内，拉刀单元200通过螺栓和垫圈固定在拉刀本体100上。
44.z为拉刀本体100的轴向，y为拉刀本体100的径向，后角是后刀面214与切削速度方向的夹角，这个夹角为锐角。
45.因为是斜齿加工，若以副切削刃212与主切削刃211的交点为中心点，垂直z向的平面为法平面，则刃倾角θ均幅值，可设为30
°
～60
°
。副切削刃212一般与z向(轴向)在同一个平面上，考虑到切削刃强度，副切削刃212与z轴的角度一般为5
°
～8
°
。
46.在一些实施例中，待加工齿轮400的节圆直径为d，拉刀本体100呈圆柱状，拉刀本体100的直径的范围为(0.5-0.7)d。若拉刀本体100的直径太小，会导致拉刀本体100的轴向刚度不足，会导致拉刀本体100上的拉刀单元200发生周期性振动，形成颤振等不稳定切削，造成刀具崩刃，损坏刀具、工件等问题，设置拉刀本体100直径约为模数齿轮节圆直径的
0.5-0.7倍，可以保障拉刀本体100的刚度，方便调节拉刀单元200在拉刀本体100上的位置，形成不同的切削深度。
47.在一些实施例中，参阅图1、图2、图3和图4，多个拉刀单元200沿拉刀本体100的轴向依次分为第一校正段220、粗加工段230、第二校正段240、精加工段250、第三校正段260、齿形加工段270。通过改变相邻拉刀单元200的直径调节拉削切削深度，形成具有不同功能的拉刀段。先进行粗加工，切削深度大，去除材料多，进给量和吃刀量大，尺寸精度低、表面质量低。后再进行精加工，切削深度小，去除材料少，进给量和吃刀量小，保证最终尺寸精度、表面质量。
48.齿形加工段270用于粗加工与精加工完成后的修形加工,齿形加工段270的刀齿210的形状与待加工齿轮400的齿形一致，即齿形加工段270的刀齿210的横截面轮廓形状与待加工齿轮400(内齿轮)的齿槽410的横截面轮廓形状一致。小模数内齿轮中，齿槽410的轮廓与齿的轮廓大致相同，刀齿210的数量和待加工齿轮400的数量一致，刀齿210模数与待加工齿轮400的模数一致，保障加工精度。
49.在一些实施例中，请参阅图1、图2、图3、图4和图5，精加工段250的拉刀单元200的齿升量h为h
lim
um，此范围的齿升量h在精加工过程中既能满足较高的材料去除率，又能满足加工过程中待加工齿轮400尺寸及表面质量要求。第二校正段240的拉刀单元200的齿升量h为h
lim
um-(h
lim
+1)um，此范围的齿升量h在校正齿精加工过程中能够使得由于待加工齿轮400表面的不平造成拉削力峰值小于其极限值，从而提高加工精度与刀具使用寿命。粗加工段230的拉刀单元200的齿升量h为(h
lim
+3)um，此范围的齿升量h在粗加工过程中既能满足较高的材料去除率，又不会影响工件的加工精度。第一校正段220的拉刀单元200的齿升量h为(h
lim
+1)um-(h
lim
+2)um，此范围的齿升量h在校正齿粗加工过程中能够使得由于待加工齿轮400表面的不平造成拉削力峰值小于其极限值，从而提高加工精度与刀具使用寿命。第三校正段260的齿排的齿升量为(h
lim
+0.2)um，此范围的齿升量h在校正齿修形加工过程中能够使得由于待加工齿轮400表面的不平造成拉削力峰值小于其极限值，从而提高加工精度与刀具使用寿命。齿形加工段270的齿升量为(h
lim
+0.3)um。此范围的齿升量h既能满足较高的材料去除率，又能满足加工过程中待加工齿轮400尺寸及表面质量要求，满足修形加工的需求。
50.参阅图8，图8为本发明实施例的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀拉削加工稳定区域示意图，其中横坐标为拉削速度，纵坐标为切削深度，等效为齿升量。
51.齿升量由切削加工系统动力学方程，依据频域法或时域法，求解获得加工系统稳定性区域后，依据该稳定性区域及常用的拉削速度确定齿升量区域h。其中动力方程中的模态参数可通过模态试验获得。
52.开展不同切削深度在常用拉削速度下的切削试验，试验用的刀具与工件材料，与拉刀，齿轮工件材料一致。得到切削剪切去除材料的最低切削深度hs，当切屑形状为连续状且剪切区域材料为塑性流动时，此时的切削深度为最小切削深度。
53.则齿排的齿升量为常用切削速度下切削稳定区域且大于最低切削深度的值。
54.依据能量法，计算拉削中塑性断裂向脆性断裂转换的切削速度400m/min时，临界切削深度为0.4微米，将拉削加工速度初步设为40m/min，则临界切削深度h
lim
为4um。
55.在一些实施例中，请参阅图1、图2、图3、图4和图5，粗加工段230、精加工段250、齿
形加工段270的拉刀单元200数量可按照最大的待加工余量计算需要的拉削刀齿210单元数。相邻拉刀本体100上的刀齿210最大外径之差为切削深度，依据待加工余量s，按照前面的第一校正段齿升量s1、粗加工段230齿升量s2、第二校正段240齿升量s3、精加工段250的齿升量s4、第三校正段260齿升量s5和齿形加工段270齿升量s6进行配置，经过拉削加工的实验测试，按照以下关系：
56.s＝s1*n1+s2*n2+s3*n3+s4*n4+s5*n5+s6*n657.n＝n1+n2+n3+n4+n5+n6。
58.其中n为总的拉刀单元200数量，n1为第一校正段拉刀单元200数量，n2为粗加工段230拉刀单元200数量，n4为精加工拉刀单元200数量，n5为第三校正段260的拉刀单元200的数量，n6为齿形加工段270的拉刀单元200的数量。
59.在一些实施例中，请参阅图1、图2、图3、图4和图5，多个刀齿210的前角α范围均为8
°‑
23
°
。在超声辅助切削高强度齿轮钢时，剪切角度一般为37
°
，为了确保刀具的剪切强度，刀齿210的前角α范围为8
°‑
23
°
。由于斜齿拉削加工时，刀齿210后刀面214与已加工表面长时间接触，在满足刀具强度的基础上，增大后刀面214与刀具的空隙，即刀具后角β增加，后刀面214与刀具的空隙增加，有利于散热。开展超声辅助斜角切削试验，后角β分别为1
°
、3
°
、5
°
、7
°
、9
°
，切削厚度分别为4um、5um、6um、7um下的切削试验，检测单位长度内的刀具磨损量，得到了最优的切削厚度与后角β关系。基于该关系，第一校正段220和第二校正段240中的刀齿210的后角β为5
°‑7°
，粗加工段230的刀齿210的后角β为3
°‑4°
，精加工段250中的刀齿210的后角β为3
°‑4°
。
60.在一些实施例中，参阅图1、图2和图6，刀齿210具有两个主切削刃211，刀齿210的前刀面213上设置有第一微观结构310，第一微观结构310包括两个断屑槽311和第一导液槽312，两个断屑槽311相连通且分别与两个主切削刃211平行，第一导液槽312连通两个断屑槽311，第一导液槽312沿两个断屑槽311向刀齿210的前刀面213中部延伸，第一导液槽312包括多个交叉连通的通槽段。
61.考虑到前刀面213是切屑与刀具(刀齿211)接触的主要面，在本发明专利中的临界工艺参数，使得切削由塑性变形向脆性断裂，降低了切屑与刀具的接触，从而降低刀具的磨损。在前刀面213设置断屑槽311和第一导液槽312会有利于切削液体的深入，但会降低前刀面213表面的接触强度。断屑槽311用于断屑，第一导液槽312用于供切削液体流入，降低刀具切削刃的温度，降低刀具磨损。
62.在一些实施例中，参阅图1、图2和图6，断屑槽311与对应主切削刃211的距离d1为大于等于40um，断屑槽311和第一导液槽312的宽度大于等于20um，断屑槽311和第一导液槽312的深度范围为4um-10um，相邻两个断屑槽311与第一导液槽312的连通处之间的距离范围为180um-220um。
63.基于切削试验结果，发现了刀具切削液体无法深入粘结区域，则断屑槽311距离切削刃边缘的距离不低于刀具与切屑接触粘结区域的长度，断屑槽311与对应主切削刃211的距离d1为大于等于40um，可以避免刀具磨损。由于刀具在超声振动的作用下，形成往复运动，形成低压虹吸效应，促进切削液体的深入，降低刀具切削刃温度，降低刀具磨损。由于切削厚度为最小为4微米，最大为7微米，为了确保可能落到前刀面213的断屑槽311和第一导液槽312，不堵塞断屑槽311和第一导液槽312内液体的传输，断屑槽311和第一导液槽312的
宽度至少大于2倍的切削厚度，优化设为断屑槽311和第一导液槽312的宽度大于等于20um，考虑到一个刀齿210的另外2个侧面均为后刀面214，避免由于断屑槽311和第一导液槽312的加工造成的强度降低，设置断屑槽311和第一导液槽312的深度范围为4um-10um。
64.在一些实施例中，参阅图1、图2和图7，刀齿210具有两个后刀面214，后刀面214上设置有第二微观结构320，第二微观结构320的边缘与刀齿210的主切削刃211和副切削刃212平行，第二微观结构320包括第二导液槽321，第二导液槽321包括交叉连通的多个第一通槽3211、多个第二通槽3212和多个第三通槽3213，第一通槽3211与第二通槽3212倾斜于主切削刃211设置，第三通槽3213垂直于主切削刃211设置。
65.增加第二导液槽321，提高在超声振动形成的虹吸效应下，促进切削液在侧面深入切削刃，降低温度，降低刀具磨损。
66.在一些实施例中，参阅图1、图2和图7，第二微观结构320的边缘距离主切削刃211的距离d3为大于等于30um，第二微观结构320的边缘距离副切削刃212的距离d2大于等于20um，第二导液槽321的宽度范围为5um-15um，第二导液槽321的深度范围为2um-10um，第一通槽3211与第二通槽3212之间的夹角范围为20
°‑
40
°
，相邻两个第一通槽3211、第二通槽3212和第三通槽3213的连通处在主切削刃211的延伸方向上的距离范围为220um-280um，相邻两个第一通槽3211、第二通槽3212和第三通槽3213的连通处在副切削刃212的延伸方向上的距离范围为100um-150um。
67.由于后刀面214与已经加工面接触，但是前刀面213与后刀面214共一个主切削刃211，直接与切削材料接触，为了确保刀具切削刃强度，在切削深度为4微米-10微米，切削速度为40-100米/分钟的超声切削试验下，发现刀具磨损后刀面214的宽度不超过30微米，则第二微观结构320边缘应与主切削刃211保持30um的距离。由于后刀面214与已加工面接触，基本不存在切屑，第二导液槽321的宽度范围为5um-15um，深度范围为2um-10um。第一通槽3211与第二通槽3212之间的夹角范围为20
°‑
40
°
，有利于切削液体的流动，降低热阻。
68.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，包括：拉刀本体；多个拉刀单元，可拆卸的安装在所述拉刀本体上，多个所述拉刀单元沿所述拉刀本体的轴向分布，所述拉刀单元包括多个刀齿，多个所述刀齿沿所述拉刀本体的周向间隔设置，所述刀齿的刃倾角大于零；其中，相邻两个所述拉刀单元沿所述拉刀本体的轴向的距离为a，待加工齿轮的齿厚为b，则2a≤b。2.根据权利要求1所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，所述待加工齿轮的节圆直径为d，所述拉刀本体呈圆柱状，所述拉刀本体的直径的范围为(0.5-0.7)d。3.根据权利要求1所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，多个所述拉刀单元沿所述拉刀本体的轴向依次分为第一校正段、粗加工段、第二校正段、精加工段、第三校正段、齿形加工段，所述齿形加工段的刀齿的形状与所述待加工齿轮的齿形一致，所述齿形加工段用于粗加工与精加工完成后的修形加工。4.根据权利要求3所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，多个所述拉刀单元上用于加工待加工齿轮上同一齿槽的所述刀齿形成齿排，所述精加工段的所述齿排的齿升量为h
lim
um，所述第二校正段的所述齿排的齿升量为h
lim
um-(h
lim
+1)um，所述粗加工段的所述齿排的齿升量为(h
lim
+3)um，所述第一校正段的所述齿排的齿升量为(h
lim
+1)um-(h
lim
+2)um，所述第三校正段的所述齿排的齿升量为(h
lim
+0.2)um，所述齿形加工段的齿升量为(h
lim
+0.3)um。5.根据权利要求4所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，所述待加工齿轮的待加工余量为s，所述第一校正段的齿升量为s1，所述粗加工段的齿升量为s2，所述第二校正段的齿升量为s3，所述精加工段的齿升量为s4，所述第三校正段的齿升量为s5，所述齿形加工段的齿升量为s6，所述拉刀单元的总的数量为n，所述第一校正段的拉刀单元数量为n1，所述粗加工段的拉刀单元数量为n2，所述第二校正段的拉刀单元的数量为n3，所述精加工段的拉刀单元数量为n4，所述第三校正段的拉刀单元的数量为n5，所述齿形加工段的拉刀单元的数量为n6，则：s＝s1*n1+s2*n2+s3*n3+s4*n4+s5*n5+s6*n6n＝n1+n2+n3+n4+n5+n6。6.根据权利要求4所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，多个所述刀齿的前角范围均为8
°‑
23
°
；所述第一校正段和所述第二校正段中的所述刀齿的后角为5
°‑7°
，所述粗加工段的所述刀齿的后角为3
°‑4°
，所述精加工段中的所述刀齿的后角为3
°‑4°
。7.根据权利要求1所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，所述刀齿具有两个主切削刃，所述刀齿的前刀面上设置有第一微观结构，所述第一微观结构包括两个断屑槽和第一导液槽，两个所述断屑槽相连通且分别与两个所述主切削刃平行，所述第一导液槽连通两个所述断屑槽，所述第一导液槽沿两个所述断屑槽向所述刀齿的前刀面中部延伸，所述第一导液槽包括多个交叉连通的通槽段。8.根据权利要求7所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在
于，所述断屑槽与对应所述主切削刃的距离40um，所述断屑槽和所述第一导液槽的宽度大于等于20um，所述断屑槽和所述第一导液槽的深度范围为4um-10um，相邻两个所述断屑槽与所述第一导液槽的连通处之间的距离范围为180um-220um。9.根据权利要求7所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，所述刀齿具有两个后刀面，所述后刀面上设置有第二微观结构，所述第二微观结构的边缘与所述刀齿的主切削刃和副切削刃平行，所述第二微观结构包括第二导液槽，所述第二导液槽包括交叉连通的多个第一通槽、多个第二通槽和多个第三通槽，所述第一通槽与所述第二通槽倾斜于所述主切削刃设置，所述第三通槽垂直于所述主切削刃设置。10.根据权利要求9所述的超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，其特征在于，所述第二微观结构的边缘距离所述主切削刃的距离为大于等于30um，所述第二微观结构的边缘距离所述副切削刃的距离大于等于20um，所述第二导液槽的宽度范围为5um-15um，所述第二导液槽的深度范围为2um-10um，所述第一通槽与所述第二通槽之间的夹角范围为20
°‑
40
°
，相邻两个所述第一通槽、所述第二通槽和所述第三通槽的连通处在所述主切削刃的延伸方向上的距离范围为220um-280um，相邻两个所述第一通槽、所述第二通槽和所述第三通槽的连通处在所述副切削刃的延伸方向上的距离范围为100um-150um。

技术总结
本发明公开了一种超声辅助高速拉削硬齿面小模数齿轮的成型拉刀，包括拉刀本体和多个拉刀单元，多个拉刀单元可拆卸的安装在拉刀本体上，多个拉刀单元沿拉刀本体的轴向分布，相邻两个拉刀单元沿拉刀本体的轴向的距离的两倍小于或等于待加工齿轮的齿厚，拉刀单元包括多个刀齿，多个刀齿沿拉刀本体的周向间隔设置，刀齿的刃倾角大于零。本发明可以通过在拉刀单元上安装不同直径的拉刀单元，调节拉削切削深度，可以减少由于刀齿切入切出造成切削力波动，可以确保加工的连续性，进一步降低切削力的冲击，可大大提高加工稳定性和加工精度。可大大提高加工稳定性和加工精度。可大大提高加工稳定性和加工精度。


技术研发人员：唐进元 陈雪林 胡泽华 陈留洋
受保护的技术使用者：中南林业科技大学 长沙思胜智能设备有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/20