滚齿刀以及使用该滚齿刀加工刮齿刀的方法

摘要

本发明提供一种滚齿刀，其是具有多个切削齿，所述切削齿更具有：一第一齿部，其是可于一工件上形成一第一渐开线轮廓，以及一第二齿部，其是可于所述工件上形成一曲线轮廓。利用所述滚齿刀，本发明更提供一种刮齿刀的形成方法，其是包括有下列步骤：于一待加工本体上设定两相互交错于一指定位置点的一第一渐开线路径与一曲线轮廓；使所述滚齿刀的旋转轴向与所述待加工本体的旋转轴向成一夹角；以及使所述滚齿刀依循一切削路径对所述待加工本体进行滚切，以所述第一与第二齿部形成具有一第一渐开线轮廓与一逃让区域轮廓的刮齿刀。

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚齿刀以及一种刮齿刀的形成方法，尤其涉及一种利用具有两不同轮廓构形的切削齿所形成的滚齿刀以及利用所述滚齿刀加工具有渐开线构形的刮齿与刮齿根部逃让区域的一种滚齿刀以及使用所述滚齿刀加工刮齿刀的方法。

背景技术

传统切削齿轮，是由工件与刀具的创成运动以切削齿形，先通过蜗杆形状的滚齿刀作半精加工刀，再通过具有齿轮形状刮齿刀精加工以精修齿轮，请参阅图1所示，所述图为传统刮齿刀外型，所述刮齿刀10具有一圆盘型本体11，于本体11外周缘设有刮刀齿12，两刮刀齿12之间具有齿槽13，所述齿槽13的成型主要包括钻孔及滚齿两步骤，如图2所示，首先于本体11上的一定距离处钻孔131，钻孔131的位置及尺寸依刮齿刀实际规格而定，完成本体11的钻孔制程后，再以滚刀(图中未示出)对称于钻孔131中心两侧以渐开线路径L1、L2滚齿，使形成刮刀齿12的侧边121，通过钻孔131达到刮齿根部123逃让的效果。逃让的主要目的有二：(1)提供将来于刮齿刀上制作锯齿区域(serration)时，避免所述锯齿刀具于制作锯齿区域撞击到刮齿刀本体；(2)提供将来刮齿刀于切削滚齿刀时切削屑排除的空间。

由于传统制程分为钻孔及滚齿两步骤，导致其存在以下弊端：

1.钻孔131直径d1大于刮刀齿12齿根间距d2，使得刮刀齿12形成一较细的颈部122，此颈部122的存在，导致刮刀齿12强度降低，容易由颈部122造成断裂。

2.本体11于钻孔完成移至滚齿机台后，必须再作对位方能准确滚齿，费工、费时。

3.必须设置钻孔机台及滚齿机台，设备成本高且占用空间。

4.本体11体积庞大且重量重，于钻孔机台及滚齿机台间上下搬运极为不便，耗费人力及工时，并且容易因碰撞造成本体损坏。

为了解决上述的问题，于是设计出具有两不同曲线轮廓141、142齿形的刮齿刀14(如图3所示)，通过曲线142所形成的逃让区域143以达到刮齿根部逃让的效果。然而图3的刮齿刀在现有的技术中，主要是利用两次滚齿加工来达到形成两不同曲线141、142的齿形，不过这样的制程在加工程序上费时，且无形中增加生产成本与人力的消耗。

综合上述，因此亟需一种滚齿刀以及使用所述滚齿刀加工刮齿刀的方法来解决现有技术所产生的问题。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一种滚齿刀以及使用所述滚齿刀加工刮齿刀的方法，所述滚齿刀是的切削齿上同时具有两不同轮廓构形，达到可以同时于一加工件上形成具有两种不同曲线的齿形轮廓的目的。

本发明的次要目的，是提供一种滚齿刀以及使用所述滚齿刀加工刮齿刀的方法，利用具有两不同轮廓构形切削齿所形成的滚齿刀来加工刮齿刀，达到使所述刮齿刀的逃让区域一次成形的目的。。

为了达到上述的目的，本发明提供一种滚齿刀，其是包括：一滚齿刀本体，其是具有多个容屑槽；以及多个切削齿，其是形成于所述滚齿刀本体上且位于所述容屑槽的两侧，所述切削齿更具有：一第一齿部，其是形成于所述滚齿刀本体上，所述第一齿部可于一工件上形成一第一渐开线轮廓；以及一第二齿部，其是可于所述工件上形成一曲线轮廓。

较佳的是，所述第二齿部是形成于所述第一齿部的上。

较佳的是，所述曲线轮廓为所述第二齿部过切所造成的轮廓。

较佳的是，所述曲线轮廓为渐开线轮廓。

较佳的是，所述工件为一刮齿刀。其中所述曲线轮廓所形成的区域为所述刮齿刀的逃让区域。

为了达到上述的目的，本发明更提供一种滚齿刀加工方法，其是包括

第一齿部，其是形成于所述滚齿刀本体上，所述第一齿部可于一工件上形成一第一渐开线轮廓；以及一第二齿部，其是可于所述工件上形成一曲线轮廓。

较佳的是，所述第二齿部是形成于所述第一齿部的上。

较佳的是，所述曲线轮廓为所述第二齿部过切所造成的轮廓。

较佳的是，所述曲线轮廓为渐开线轮廓。

较佳的是，所述工件为一刮齿刀。其中所述曲线轮廓所形成的区域为所述刮齿刀的逃让区域。

为的达到上述的目的，本发明更提供一种刮齿刀的形成方法，其是包括有下列步骤：提供一待加工本体，于所述待加工本体上设定两相互交错于一指定位置点的一第一渐开线轮廓的路径与一逃让区域轮廓的路径；提供一滚齿刀，其是具有多个切削齿，所述切削齿更具有：一第一齿部以及一第二齿部；以及使所述滚齿刀依循一切削路径对所述待加工本体进行滚切，以所述第一齿部形成所述第一渐开线轮廓以及以所述第二齿部形成所述逃让区域轮廓，从而形成所述刮齿刀。

较佳的是，所述第一渐开线轮廓的路径与所述逃让区域轮廓的路径的决定方式更包括有下列步骤：先决定所述第一渐开线轮廓的路径；于所述第一渐开线轮廓的路径上设定所述指定位置点；以及计算所述指定位置点的齿厚并设定所述指定位置点压力角，再以指定位置点的直径、压力角、齿厚及螺旋角，以求得绘制所述逃让区域轮廓。

较佳的是，所述逃让区域轮廓为所述第二齿部过切所造成的轮廓。

较佳的是，所述逃让区域轮廓为渐开线轮廓。

附图说明

图1为现有技术的刮齿刀示意图；

图2为现有技术的刮齿刀齿形以及根部逃让区域示意图；

图3为现有的具两不同曲线刮齿刀齿形以及根部逃让区域示意图；

图4A为本发明的滚齿刀立体示意图；

图4B为本发明的滚齿刀的切削齿形轮廓示意图；

图5为本发明的刮齿刀形成方法较佳实施例流程示意图；

图6A为于所述待加工体上的加工路径轮廓示意图；

图6B为本发明的滚齿刀与待加工本体相对位置示意图；

图6C为本发明的滚齿刀加工所述待加工本体时的创成路径图；

图6D为本发明的滚齿刀加工所述待加工本体形成刮齿刀示意图。。

附图标记说明：10-刮齿刀；11-圆盘型本体；12-刮刀齿；121-侧边；122-颈部；123-刮齿根部；13-齿槽；131-钻孔；14-刮齿刀；141-渐开线轮廓；142-曲线轮廓；143-逃让区域；d1-直径；d2-齿根间距；L1、L2-渐开线路径；2-滚齿刀；20-滚齿刀本体；21-容屑槽；22-切削齿；220-第一齿部；221-第二齿部；23-中心轴；3-刮齿刀形成方法；30～33-流程；4-待加工本体；40-中心轴；L5-第一渐开线；L6-曲线轮廓；L7-余摆线；P-指定位置点。

具体实施方式

为了对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的系统的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以使得可以了解本发明的特点，详细说明陈述如下。

请参阅图4A所示，所述图为本发明的滚齿刀立体示意图。所述滚齿刀2包括一滚齿刀本体20以及多个切削齿22。所述滚齿刀本体20，其是具有多个容屑槽21。所述多个切削齿22，其是形成于所述滚齿刀本体20上且位于所述容屑槽21的两侧。请参阅图4B所示，所述图为本发明的滚齿刀的切削齿形轮廓示意图。所述切削齿22更具有一第一齿部220以及一第二齿部221。所述第一齿部220其是形成于所述滚齿刀本体20上，所述第一齿部220可于一工件上形成一第一渐开线轮廓。所述第二齿部221，其是形成于所述第一齿部220上，所述第二齿部221可于所述工件上形成一曲线轮廓。所述曲线轮廓可为渐开线轮廓或者是所述第二齿部221过切所述工件所形成的轮廓。所述容屑槽是与所述滚齿刀本体的轴线成一夹角，视所述夹角可以决定所述滚齿刀为直边容屑槽或者是具有螺旋角的容屑槽。

利用所述滚齿刀2，本发明更提供一种制作刮齿刀的方法。请参阅图5所示，所述图为本发明的刮齿刀形成方法较佳实施例流程示意图。所述方法3是包括有下列步骤，首先进行步骤30，提供一待加工本体。接下来，以步骤31决定出所述刮齿刀的齿形，于所述待加工本体上设定两相互交错于一指定位置点的一第一渐开线的路径与一逃让区域轮廓的路径。所述逃让区域轮廓可以选择为渐开线轮廓或者是一过切轮廓。请参阅图6A所示，所述图为于所述待加工体上的加工路径轮廓示意图。所述待加工本体4上规划出一第一渐开线L5以及一曲线轮廓L6。所述曲线轮廓L6在本实施例中，为滚齿刀加工时过切所产生的轮廓。渐开线L5与曲线轮廓L6相交于一指定位置点P。所述第一渐开线L5的位置是代表将来刮齿刀成形时，刮齿刀的刮齿与工件啮合的区域，而曲线轮廓L6则代表逃让区域轮廓。

所述第一渐开线L5以及所述曲线轮廓L6的决定方式如下，再请参阅图6A，先设定一第一渐开线L5路径为原始切削路径，并于第一渐开线L5上设定一指定位置点P，所述第一渐开线的决定方式可视刮齿刀的齿形，于所述待加工本体4上决定一基圆，然后根据所述基圆产生所述第一渐开线L5，由基圆产生渐开线的方法为现有技术，在此不做赘述。此外，所述指定位置点P的决定原则亦是根据刮齿刀的逃让区域的需求来决定；一般而言，所述指定位置点P通常位于渐开线起始径(Starting Active profile，SAP)的下方，而SAP的位置则视规格需求而定，此为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。然后在依据下列方程式：

T＝2r((T1/2R1)+invψ1-invψ)

T＝指定点的齿厚；

r＝指定点半径；

T1＝节圆位置的齿厚；

R1＝节圆半径；

invψ1＝节圆向量角；

invψ＝指定点向量角；

如此，可求得指定位置点P的齿厚T。接着，设定一指定位置点P的压力角ψ，再以指定位置点P的直径ODi及螺旋角HAi，依循下列方程式来决定第二齿部221的模数Mni：

Mni＝ODiCos(HAi)/Z

Z＝齿轮齿数；

如此，再将压力角ψ、齿厚T以及前述的模数Mni即可求出绘制所述曲线轮廓L6。

再回到图5所示，接下来进行步骤32，提供如图4A的滚齿刀，依照图6B的配置，以进行加工。在图6B中，所述滚齿刀2的中心轴23与待加工本体4的中心轴40是成一歪斜关系，如果所述歪斜的角度(亦即将所述两轴23、40投射至一平面上时，所述两轴23、40间的夹角)为90度的话，则加工出来的刮齿刀的则无螺旋角，反之如果不为90度的话，则所述刮齿刀会具有螺旋角。再回到图4B所示，其中所述滚齿刀的切削齿22上的第一齿部220与第二齿部221为配合所述渐开线L5、曲线轮廓L6而设计的齿形轮廓。然后以步骤33使所述滚齿刀依循一切削路径对所述待加工本体进行滚切，以所述第一与第二齿部形成具有所述两相互交错的第一渐开线外形轮廓与曲线轮廓的刮齿刀。其中，所述切削路径为一余摆线路径。所述第一渐开线外形轮廓为所述第一齿部所加工出来的轮廓，而所述曲线轮廓为所述第二齿部过切所述待加工体所形成的轮廓。此外，所述曲线轮廓也可为一渐开线轮廓，其设计的方式亦透过前述的齿厚以及模数的方程式来决定。

请参阅图6C所示，所述图为本发明的滚齿刀加工所述待加工本体时的创成路径图。所述滚齿刀的切削齿22所形成的齿条(rack)如图6C所示，图中仅显示一部。请配合图6B所示，当所述滚齿刀2转动时，所述滚齿刀2上的切削齿会产生如图6C的创成路径，当所述滚齿刀滚切的过程中，所述切削齿所形成的齿条，通过如图6C中的切削路径可将图6A中的第一渐开线L5、曲线轮廓L6所形成的刮齿刀齿形轮廓一次创成而成形；此外由于所述切削路径为余摆线路径，因此在所述曲线轮廓端部会形成余摆线L7的轮廓。经由上述加工动作，最后可形成如图6D中所示的刮齿刀。

综上所述，本发明的结构特征及各实施例皆已详细揭示，而可充分显示出本发明仅利用具有特殊齿形轮廓的滚齿刀在一次滚切制成中即可成行具有两不同曲线轮廓的刮齿刀，可见其在目的及功效上均深富实施的进步性，极具产业的利用价值。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限定本发明所实施的范围，即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应仍属于本发明专利涵盖的范围内。