01  引言

　　齒輪端面棱邊倒棱加工是針對齒輪的齒形在初加工后形成的尖角進行的小倒角加工，具有降低齒輪嚙合噪聲、提高嚙合精度、減少熱處理應力集中、美化齒輪外形和避免劃傷等作用。

　　對于盤類齒輪，可使用銼滾刀、片狀砂輪對其端面的棱邊進行倒棱加工。對于雙聯齒輪由于沒有足夠的回轉空間，可以使用盤狀擠棱刀進行加工。盤狀擠棱刀的缺點是制造難度大、價格高、調整時間長，且機床結構復雜購置價格高。本文所述盤狀銼齒齒輪倒棱刀由于刀具本身制造比較容易、對設備沒有特殊要求、倒棱效果好、棱邊均勻、沒有毛刺，因此是齒輪端面棱邊倒棱的理想刀具。

　　02  盤狀銼齒齒輪倒棱刀加工原理

　　盤狀銼齒齒輪倒棱刀的加工原理與珩齒加工相似，切削過程類似于銼刀的銼削加工。加工過程中，倒棱刀的軸線與被加工零件齒輪的軸線平行。在刀具與齒輪嚙合過程中，利用其齒面間的相對滑動和軸向進給壓力對棱邊進行切削加工。整個加工過程對機床無特殊要求，操作方便，只需在旋轉的過程中施以軸向微量進給，旋轉數周即可完成倒棱加工。切削加工過程不需液體冷卻，如有條件可使用壓縮空氣進行風冷的同時去除銼齒面上和零件表面的鐵屑，效果更好。

　　03  盤狀銼齒齒輪倒棱刀的結構設計

　　盤狀銼齒齒輪倒棱刀結構如圖1所示，被加工齒輪同一輪齒的兩個棱邊是兩個呈 V 形的切削面。切削面的每個斷面是由同一基圓形成的漸開線齒面，兩個齒面分別形似左旋和右旋圓柱斜齒輪的齒面。

圖1 盤狀銼齒齒輪倒棱刀結構

　　對于直齒輪或是斜齒輪齒廓倒棱，倒棱刀的齒形模數與被倒棱齒輪的齒形模數是相同的，即：m_刀 =m_齒 。

　　對直齒或斜齒圓柱齒輪倒棱，倒棱刀的 V 形切削面角度有所不同。加工直齒圓柱齒輪的齒廓棱邊時，倒棱刀的任意兩個切削面是對稱的;加工斜齒圓柱齒輪的齒廓棱邊時，倒棱刀兩切削面應根據斜齒輪的螺旋角而定。

　　直齒圓柱齒輪的齒廓棱邊倒棱刀設計：對直齒圓柱齒輪的齒廓棱邊倒棱時，齒廓棱邊倒角為45°，盤狀銼齒齒輪倒棱刀 V 形切削面由兩個螺旋角45°、旋向相反的斜齒輪齒面相交而成，相交后的兩個切削面夾角為90°，與直齒圓柱齒輪的兩個輪齒的齒廓棱邊接觸倒角后的角度是45°，如圖1所示。

　　斜齒圓柱齒輪的齒廓棱邊倒棱刀設計：

　　斜齒圓柱齒輪的齒廓銳角棱邊倒棱刀設計

　　對左旋或右旋斜齒圓柱齒輪倒棱，如果只對銳角棱邊倒角，則盤狀銼齒齒輪倒棱刀只需將一個方向的齒面加工成切削面。如被倒角斜齒圓柱齒輪的螺旋角為β，則盤狀銼齒斜齒輪倒棱刀切削面與軸線的角度為(45°-β/2)，旋向與斜齒輪螺旋角相反;另一個方向的齒面為非切削面，非切削面與軸線的角度為β，旋向與斜齒輪螺旋角相同。倒棱刀模數與被倒角斜齒輪模數相同。右旋斜齒輪進行倒棱的倒棱刀切削面角度如圖2所示，左旋與此相反。圖2中的γ為斜齒圓柱齒輪的齒面與端面夾角的平分角。

　　圖2 對右旋斜齒輪進行單側倒棱的倒棱刀切削面角度

　　斜齒圓柱齒輪齒廓雙側棱邊倒棱刀設計

　　對斜齒圓柱齒輪齒廓的銳角棱邊和鈍角棱邊都進行倒棱加工，則將盤狀銼齒齒輪倒棱刀兩個方向的齒面都加工成銼齒切削面。兩個切削面的角度分別為：倒銳角棱的邊切削面與軸線的角度為(45°-β/2)，旋向與斜齒輪螺旋角相反;倒鈍角棱邊的切削面與軸線的角度為 (45°+β/2)，旋向與斜齒輪螺旋角相同。倒棱刀模數與被倒角斜齒輪模數相同。對右旋斜齒輪進行倒棱的倒棱刀切削面角度如圖3所示，左旋與此相反。

　　圖3 對右旋斜齒輪進行雙側倒棱的倒棱刀切削面角度

　　盤狀銼齒齒輪倒棱刀的刀體設計: 盤狀銼齒齒輪倒棱刀的刀體結構如圖4所示。盤狀銼齒齒輪倒棱刀刀體主要尺寸與被倒棱齒輪相關聯。設倒棱刀參數如下：刀齒模數為 m_刀 ，齒頂圓直徑為D_a，齒根圓直徑為D_f，分度圓直徑為D，齒部切削部分高度為 H₁，齒部整體高度為 H₂。并設被倒棱齒輪參數如下：模數為m齒 ，齒數為Z齒 ，壓力角α=20°， 齒頂高系數h_a=1，齒頂隙系數c_n=0.25。刀體主要尺寸與被倒棱齒輪尺寸的關聯關系如下：

　　其中：n≥3，n為自然數。

　　上述關系式 D_a、D_f、D 計算公式中的“±”運算符號選取應一致，一般情況下倒棱刀直徑 D_a ≤200mm 為宜，式中的“±”取正號;如需 D_a >200mm 時，D_a、D、D_f 關系式中的“±”取負號。

　　圖4 盤狀銼齒齒輪倒棱刀的刀體結構

　　以上主要介紹了直齒輪齒廓銼齒面倒棱刀的外形結構和刀具尺寸與被倒棱齒輪尺寸的關聯關系。斜齒輪齒廓倒棱刀可照此按斜齒輪計算公式設計。

　　04  盤狀銼齒齒輪倒棱刀制造

　　直齒輪銼齒面齒廓倒棱刀的銼齒面是由兩個旋向相反、螺旋角為45°的漸開線螺旋面相交而成，如圖5所示。對于漸開線螺旋面，可以用加工中心通過編程逐一對單個螺旋面進行加工;也可以通過用近似圓弧代替螺旋面，用特制的成型刀加工。斜齒輪銼齒面齒廓倒棱刀每個齒的兩個螺旋面角度不同，只能逐一對每個齒的一側螺旋面加工之后再加工另一側。直齒輪銼齒面齒廓倒棱刀，兩側螺旋面角度皆為45°，可以找最接近的替代漸開線的近似圓弧，即可以同時加工相互對稱的兩個漸開線螺旋面，如圖6所示，圓環(huán)線1為近似度較高的圓弧，可同時替代兩個齒的漸開線，圓環(huán)線2、3為螺旋面的加工界限。

　　圖5 倒棱刀的銼齒面螺旋角

　　圖6 同時加工對稱的兩個漸開線螺旋面

　　圖7為直齒輪齒廓銼齒面倒棱刀的加工示意圖，依次按Z齒/360°的等分角度完成輪齒兩側螺旋面的加工。按圖8所示的加工方法，用片狀漸開線銑刀依次銑削兩個螺旋面之間的多余部分。之后，在每一個螺旋面上加工銼齒網紋，最后按刀具選擇的材料進行熱處理(刀具材料可以選用 W18Cr4V 等材料)，得出倒棱刀主體外形(如圖5所示)。

　　圖7 直齒輪齒廓銼齒面倒棱刀的加工示意圖

　　圖8 成形砂輪倒棱刀