滚齿刀、插齿刀课程设计

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1、南 华 大 学课程设计说明书 课程名称：机械设计制造及其自动化专业课程设计 学生姓名： 专业班级： 这是我们学校特有的题目，所以放心吧！学弟or学妹 指导教师： 学长只能帮你到这了 学 院： 机械工程学院 起止时间：2012年12月17日至2013年1月7日2013年1月5日 南 华 大 学课程设计任务书 题 目：齿轮滚刀、插齿刀设计及其加工工艺 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 学 院： 机械工程学院 起止时间：2012年12月17日至2013年1月7日一、课程设计内容及要求：1齿轮滚刀、插齿刀的设计，包括参数计算、结构设计、刀具加工工艺的设计2插齿刀零件图（2#图一张）3滚刀零件图（2#

2、图一张）4插齿刀、滚刀加工工艺5课程设计说明书：应阐述整个课程设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。应有目录、摘要及关键词、正文、参考文献等内容，字数一般不少于6000字。二、主要参考资料有关复杂刀具参数计算及结构设计、机械制造工艺与设备的手册与图册。三、课程设计进度安排阶段阶 段 内 容起止时间1布置任务，准备资料1天(12月17日)2方案设计1天(12月18日)3设计计算4天(12月1923日)4结构设计及绘图8天(12月241月1日)5工艺编制2天(1月2日3日)6编写设计说明书3天(1月3日6日)7准备答辩和正式答辩1天(1月7日)指导教师（签名）： 时间： 教研室主任(签名

3、)： 时间： 院 长（签名）： 时间： 专 业 课 程 设 计 刀 具 方 向 第 一 组任 务 书题目1：外啮合盘形直齿插齿刀的设计已知条件名称被切齿轮参数共轭齿轮参数符号数值符号数值模数44分圆压力角2727齿数1911齿顶高3.63.6齿根高4.64.6齿全高8.28.2分圆弧齿厚6.286.28变位系数00齿顶圆半径41.625.6根圆半径33.417.4分圆半径3822基圆半径33.85819.602要求：（1）设计公称分圆100的外啮合A级盘形直齿插齿刀，前角=5，齿顶后角=6，齿数=25，齿顶高系数=1.15，=0。（2）编制该刀具加工工艺。题目2：齿轮滚刀的设计已知条件名称被切

4、齿轮参数符号数值法向模数4.25分圆法向压力角17.5齿数47齿顶高系数1径向间隙系数0.25分圆法向弧齿厚6.68变位系数0分圆螺旋角51410螺旋方向右旋精度等级8FJ GB10095-88要求：（1）设计A级型单头右旋齿轮滚刀，=90或95，前角=0，顶刃后角=1012，侧刃后角不小于3，有第二铲背量K2，滚刀螺旋角5。（2）编制该刀具加工工艺。目 录1、 齿轮滚刀部分5 1.1设计原理5 1.2结构设计5 1.3参数计算7 1.4工艺设计 102、 插齿刀部分12 2.1 设计原理12 2.2 结构设计14 2.3 参数计算14 2.4 工艺设计 203、 刀具现状与发展方向 21四、

5、设计总结23五、主要参考文献 25一、齿轮滚刀部分1.1设计原理（1）齿轮滚刀简单介绍齿轮滚刀是加工直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具之一。一般地说，滚齿的生产率比插齿高。按其结构不同有整体式和镶片式。按模数的大小有小模数滚刀、中模数滚刀和大模数滚刀（m8）。按加工用途可分为粗加工滚刀和精加工滚刀。按精度等级又可分为四种：AA级（用于加工7级精度齿轮）；A级（用于加工8级精度齿轮）；B级（用于加工9级精度齿轮）；C级（用于加工10级精度齿轮）。 滚刀很少做成双头刀，因为双头滚刀加工出来的齿轮容易出现相邻齿齿距误差超差情况，难以满足运动精度，传动精度。（2）加工齿轮原理齿轮滚刀加工齿轮的原理，犹如一

6、对螺旋齿轮的啮合过程。滚刀就是具有一定切削角度的渐开线斜齿圆柱齿轮，滚刀的头数即相当于螺旋齿轮的齿数。这种齿数极少、螺旋角很大、牙齿能绕轴线很多圈的变态斜齿圆柱齿轮，其实质就是一个蜗杆。滚刀切削刃位在该蜗杆的螺纹表面上，这种切削刃所在的蜗杆称为基本蜗杆。滚刀要滚出正确的渐开线齿形，作为滚刀的基本蜗杆，应该是渐开线蜗杆。但是由于渐开线滚刀在制造上存在很多困难。工业上采用易于制造和检验，而端截面又近似于渐开线的蜗杆，作为滚刀的基本蜗杆。端面的齿形为阿基米德螺旋线。用这种近似蜗杆作为基本蜗杆的滚刀，称为阿基米德滚刀。但其存在造型误差 1.2结构设计： (1)滚刀的外径 齿轮滚刀的外径是一个很重要的结

7、构尺寸，其大小直接影响到其他结构参数的合理性。精度高的齿轮，滚刀的外径应愈大；反之可选择小一些。但滚刀外径愈大，则滚刀分圆螺纹升角愈小，因而可使滚刀的近似造型误差愈小，提搞齿形的设计精度。但是国外普遍采用小外径的滚刀。减少进给时间，效率高，精度低。但是靠剃齿提高精度。从而总工时少，精度反而更高。(2)滚刀的长度 滚刀螺纹部分出去两端不全齿以外，应至少具有包络出被切齿面两侧完整齿形的所需长度，以及切削斜齿齿轮时所必须的增加量。 除的II型滚刀长度略小于滚刀外径以外，其余滚刀长度均等于其外径(3)齿轮的容屑槽 除花键滚刀做成螺旋槽形式。滚刀的容屑槽一般做成与轴心线平行的直槽形式。提高制造和刃磨精度

8、。直槽滚刀左右两侧刃的切削条件不一致。当滚刀螺纹升角时，直槽滚刀并不引起被加工齿轮齿面质量有明显差别。时容屑槽做成垂直于滚刀螺纹的螺旋槽形式。当滚刀的容屑槽数关系到切削过程的平稳性、齿形精度和齿面光洁度，以及滚刀的每次重磨后的耐用度和使用寿命容屑槽数愈多。切削重叠系数愈大，分配在每个刀齿的负荷越小，因此切削过程愈平稳，滚刀耐用度愈高。但是槽数过多，刀齿的宽度减小，会使滚刀的可重磨次数减少。(4)滚刀的切削角度： 滚刀的前角：精加工滚刀和标准滚刀为便于制造和测量，一般都采用前角（非标刀同样适用）。负前角用于切削铸铁、硬齿面齿轮。正前角主要用于粗加工，精加工还是用前角 滚刀的后角: 齿轮滚刀的顶刃

9、后角和侧刃后角应保持一定的关系，侧刃后角小于顶刃后角。使滚刀重磨后齿形不发生变化。因此，滚刀的顶刃与侧刃必须采用相同的铲背量。其值用下式计算： 式中 滚刀径向铲背量； 滚刀外径； 滚刀容屑槽数； 滚刀顶刃后角。为使滚刀铲磨时有砂轮空刀，滚刀必须进行双重铲齿。K22.533.544.555.566.57891012K20.6-0.70.7-0.80.8-0.9简单结构图如下：结构设计参考一般齿轮滚刀的结构参数。具体参数，请看所附零件图。1.3参数计算齿轮滚刀的设计步骤及计算已知条件被加工齿轮参数： 齿顶高系数f=1 变位系数 分度圆螺旋角 螺旋方向：右旋精度等级：8FJ GB10095-88序号

10、计算项目符号计算公式或选取方法计算精度计算举例1滚刀精度等级按齿轮精度等级选定滚刀精度等级A级2基本尺寸（1） 外径（2） 孔径（3） 全长（4） 容屑槽数dL根据滚刀精度等级为AA级，按表2-2-1选取基本尺寸3法向齿形尺寸（1） 齿顶高（2） 齿根高（3） 齿全高（4） 法向齿距（5） 法向齿厚0.010.010.0010.014切削部分（1） 前角（2） 铲背量第一铲背量侧刃后角第二铲背量（3） 容屑槽深度（4） 槽底半径（5） 槽形角KHR采用前角滚刀前刃面偏位值：0.1圆整到0.5圆整到0.5圆整到0.5圆整到0.25 e=0取K=6取5作图校验见注略6分圆直径0.017分圆螺纹升角

11、8容屑槽螺旋角 直槽9容屑槽导程T直槽滚刀T=110轴向齿形尺寸（1） 轴向齿距（2） 轴向齿厚（3） 齿顶圆弧半径（4） 齿根圆弧半径0.0010.010.10.111轴向齿形角直槽滚刀（左右侧齿形角相等）12滚刀螺纹方向右旋13轴向尺寸（1） 直径（2） 长度（3） 倒棱按表2.2-1按表2.2-1按总附录表V14键槽尺寸（1） 键宽（2） 键高（3） 圆弧按总附录表按总附录表按总附录表15内孔空刀尺寸（1） 空刀直径（2） 磨光部分长度按总目录表V按总目录表V1.4工艺设计 本设计非标齿轮滚刀采用高速钢W6Mo5Cr4V2，硬度为6366HRC，红硬比较好，韧性也不错。由于此材料含W、M

12、o故提高了回火稳定性，但是须经过一次淬火、三次回火才能达要求，所以在工艺设计热处理中要考虑这个问题。原材料须经过锻造使晶粒细化，同时要愋慢冷却避免形成马氏体。为了便于加工，还必须退火以降低硬度(一般采用等温退火)。退火之后会形成索氏体和细粒状碳化物。当车削加工完成之后，需淬火、回火以提高硬度，符合刀具的硬度要求。其中要注意加热时要在盐炉中，还须预热两至三次，采用油淬火。进行多次回火使其弥散硬化。南 华 大 学 机 械 工 程 学 院 零 件 加 工 工 艺 卡图 号零 件 名 称材 料GD0001齿轮滚刀W6Mo5Cr4V2工序号工 序 名 称 及 内 容设备型号工装夹具、刃具、量具工时定额备

13、 注一锻造：9595二正火三粗车：清一头端面，光大部分外圆，打两端中心孔CA614025四钻：内孔钻至29（双边余量留3mm）Z3510五车：内孔至，精度留0.3mm的余量，大外圆留0.6mm，凸台外圆留0.3mm，两端各留0.2mm，内孔中间凹槽做出CA61401.20六插：键槽，注意内孔余量，去毛刺B5032专用键槽刀25七磨：粗磨内孔至M212015八粗磨：穿锥度心轴，光大外圆，靠两端面见光M131W10九车：螺旋槽，深度至尺寸，分圆齿厚留0.6mmC6140A带键锁紧心轴，专用车铲刀2.40转工序1.00十铣：容屑槽X62W带键心轴，成形铣刀1.00十一钳：去不全齿，去毛刺20十二铲：

14、铲顶，齿形，齿厚留0.3mm=1.1139333=0.89771=，i=C8955带键锁紧心轴，成形车铲刀2.30转工序2.00十三热处理：一次淬火，三次回火，6366HRC十四磨：内孔留0.010.02mm的余量M2120开口套20十五研磨：内孔至尺寸1.00十六磨：穿锥度心轴，磨两凸台、外圆，靠两端面至尺寸M131锥度心轴20十七磨：刃磨前刀面MG642525十八铲磨：齿形至尺寸C89554.00转工序2.00十九送检二十液体喷砂二十一激光打标二十二浸蜡，真空包装工艺说明： 工序九、十用带键锥度芯轴是因为车螺纹槽和铣容屑槽时切削力过大，用锥度芯轴容易打滑。 工序八和工序十在配挂轮时，值应取

15、计算机默认值，而不是3.14，因为i值至少取到小数点后五位，3.14不一定达到精度。挂轮 滚刀计算轴向齿距是为了便于检测二、插齿刀部分2.1设计原理 插齿刀实际是变型的变位齿轮。插齿刀的设计重点在变位系数的确定。变位系数越大，那么加工出来的齿轮表面精度越高。但是变位系数的增大会相应的带来两个问题。第一是插齿刀的齿顶变尖使刀具的耐用度降低；第二是插出齿轮的齿根过渡曲线与啮合齿轮的齿顶发生干涉。所以在设计时我们要充分的考虑这两个因素，以确定变位系数的最大值。 变位系数越小，则有利于插齿刀的重磨次数，即可提高使用寿命。但的减小又会引起两个问题。第一是加工少齿数的齿轮时，容易产生根切；第二是加工多齿数

16、齿轮时易产生顶切。因此设计插齿刀时也必须考虑这两个因素，以确定变位系数的最小值。 最大变位系数的确定，可参考以下的几道公式： (1)齿顶变尖的限制：(2)齿轮过渡曲线干涉的限制：式中 被切齿轮与共轭齿轮啮合时的中心距；被切齿轮与共轭齿轮啮合时的啮合角；共轭齿轮的齿顶圆半径；共轭齿轮的基圆半径；插齿刀切削齿轮时的中心距；插齿刀切削齿轮时的啮合角；插齿刀齿顶圆半径；插齿刀基圆半径；齿轮分圆压力角；被切齿轮与共轭齿轮齿数；被切齿轮与共轭齿轮变位系数。最小变位系数的确定，也可参考以下的几道公式：(1)齿轮根切的限制：齿轮的齿数越少或它的变位系数越小，越易发生根切。当插齿刀的齿数越多、变位系数越小以及齿

17、顶高越大时，越易发生根切。(2)齿轮顶切的限制：式中 插齿刀切齿时保证被切齿轮不发生顶切的最小啮合角； 被切齿轮齿顶圆和基圆半径。确定最小变位系数的方法，先求出保证被切齿轮不发生顶切的值，然后代入限制根切的不等式进行计算。如果不等式成立，则此时的可以保证不发生顶切和不发生根切。如果不等式不成立，则将发生根切。那就要相应的增大然后重新计算。当不等式左右相等时，即为最小值。 另一重点是插齿刀前角和齿形的修正。插齿刀有前角可以改善切削条件，但这将造成齿形误差，必须修正齿形以减少齿形误差。插齿刀切削齿轮时，切削刃上下运动的轨迹包络形成齿轮的渐开线齿形。故切削刃在基面上的投影应是渐开线才没有理论上的误差

18、。但是由于有了前角和变位，这种误差就不可避免。如下为修正公式：tan = 式中 修正后齿形角； 分圆压力角；齿顶后角；前角。附：MAAG制和径节制模数，以弥补公制数离散点间隔过大的缺陷。MAAG制模数部分系列如下表：5系列5.15.25.35.45.55.65.75.85.96系列6.16.26.36.46.56.66.76.86.92.2结构设计根据题目要求为盘形插齿刀，分圆直径为。模数为4.齿数为可以查的相关的结构参数。 结构图如下： 结构设计参考工称直径125mm碗形插齿刀的结构参数。具体参数，请看所附零件图。2.3参数计算齿轮插刀的设计步骤及计算序号计算项目符号计算公式或选取方法计算精

19、度结果1顶刃前角通常取2顶刃后角3齿数根据模数按标准插齿刀（表2.4-3）选取采用公称分圆的盘形插齿刀4齿顶高系数式中为被切齿轮原始齿条的齿根高系数0.01求最大变位系数5允许齿顶厚0.016计算参数0.017求据设计要求0.018共轭齿轮的啮合角0.00000019共轭齿轮中心距0.00110被切齿轮和插齿刀的啮合角0.000000111被切齿轮和插齿刀的中心距0.00112插齿刀基圆半径0.00113插齿刀基圆半径14计算参数将813项的计算结果带入下面不等式中：如不等式不成立，则说明发生过度曲线干涉，此时必须减少值或增加插齿刀的齿数后重新计算0.001左边=右边=，符合不等式要求，故取求

20、最小变位系数15保证被切齿轮不发生顶切时插齿刀与被切齿轮的最小啮合角0.0000001Sin=0.2945794Cos=0.955627016保证被切齿轮不发生顶切的最小变位系数0.0117验算插齿刀在切削齿轮时是否发生根切将带入下列公式中验算是否发生根切：0.0010.001 0.001符合公式要求，所以18原始截面到前端面距离0.119厚度的尺寸还受到工艺因素的限制，不宜取过大，参照表2.4-6选取整数按表2.4-3取B=2420修正后齿形角或21侧刃后角0.000000122分圆直径0.00123齿形角修正后的基圆直径0.001原始截面上的齿形尺寸24齿顶高0.0125分圆弧齿厚0.00

21、126齿全高0.01前端面上的齿形尺寸27齿顶高0.0128分圆弧齿厚0.0129顶圆直径0.0130根圆直径0.0131前刃面齿顶高0.0132其他结构尺寸按表2.4-3选取在距前端面2.5毫米处进行齿形检验，计算检验用的展开角33顶圆上的展开角式中齿顶圆压力角0.000000134齿形有效部分起始点展开角式中齿形有效部分起始点压力角式中被切齿轮的原始齿条齿顶高系数0.000000135有效部分展开角36齿根圆压力角当时，以处计算齿间宽0.0000001由于，以处计算37根圆齿厚0.01本设计以基圆直径代入，所得为基圆齿厚38根圆齿间宽如，磨齿形时有困难，可适当减少0.01本设计以基圆直径代

22、入，所得齿间宽为基圆齿间宽 2.4工艺设计 本设计盘形插齿刀采用高速钢W6Mo5Cr4V2，硬度为HRC6768，红硬比较好，韧性也不错。由于此材料含W、Mo故提高了回火稳定性，但是须经过一次淬火、三次回火才能达要求，所以在工艺设计热处理中要考虑这个问题。 原材料须经过锻造使晶粒细化，同时要愋慢冷却避免形成马氏体。为了便于加工，还必须退火以降低硬度(一般采用等温退火)。退火之后会形成索氏体和细粒状碳化物。当车削加工完成之后，需淬火、回火以提高硬度，符合刀具的硬度要求。其中要注意加热时要在盐炉中，还须预热两至三次，采用油淬火。进行多次回火使其弥散硬化。南 华 大 学 机 械 工 程 学 院 零

23、件 加 工 工 艺 卡图 号零 件 名 称材 料CD002插齿刀W6Mo5Cr4V2工序号工 序 名 称 及 内 容设备型号工装夹具、刃具、量具工时定额备 注一锻造：11529，孔可不冲出二正火三车：车外圆锥面、内孔，要预留0.3mm，内外支承面各留0.15，外支承面内孔装夹定位，外锥面、内孔、内支承面、前刀面一次装夹做出，其余按图纸要求CA61401.20四滚齿：外支承面要朝下，找正外锥面，滚出锥底，测量高度在原图纸尺寸上加大0.15，测量齿厚在原图纸尺寸上加大0.3mmY38走刀样板40转工序40五钳：去毛刺，不得伤到刀刃8六热处理:一次淬火，三次回火，6366HRC七磨：内孔使用开头弹性

24、套，找正节圆，前刀面磨内孔至，磨内支承面，在前刀面上磨出宽度1.5至2mm的环状平面M2120珠棒40八磨：外支承面，以环状面定位M712020九研磨：内孔至尺寸1.00十磨：外锥面至图纸要求M131锥度心轴25十一磨：前刀面M6025C插齿刀心轴碗形砂轮25十二磨：齿形至图纸要求，齿厚按K向检测，基圆直径，侧后刀面基圆螺旋角M7132插齿刀心轴4.00转工序4.00十三送检：齿形精度（在距前刀面2.5mm处检查齿形），K向齿厚渐开线检查仪转工序4.00十四除内孔外表面涂镀TiN十五浸蜡，真空包装三、刀具现状与发展方向我国是国际上公认的制造业大国,但并不是制造业的强国,制造业的水平并不是很高,

25、能够独立制造的产品种类少,附加值和技术含量较低。有些产品不是设计不出来,而是制造精度不够,达不到设计的要求。而制造精度的高低在一定程度上取决于常用制造机器的基本零部件的设计、制造和装配的能力。齿轮传动是最常见的一种机械传动,是传递机器动力和运动的一种重要形式。它与带、链、摩擦、液压等机械传动相比,具有功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、结构尺寸小等一系列特点。齿轮已成为许多机械产品的重要基础零件,它的设计与制造水平将直接影响到机械产品的性能和质量,而决定齿轮加工质量的关键因素是齿轮刀具的设计、制造等。目前我国齿轮刀具设计还是比较传统,齿轮刀具设计仍然是人工计算、用手工画

26、图,标注尺寸和公差;有的根据人工设计结果,在AutoCAD中绘图,设计思想仍然延用传统的方法,计算机仅用于绘图。但实际上早在20世纪50年代，美国的Barter Colman公司和Fellows公司等，就已经应用计算机进行齿轮刀具齿形的设计计算，有效地提高了齿轮刀具的设计速度和精度。我国起步较晚，渐渐的开始与国际接轨。例如应用CAD技术，宏LISP语言编制剃齿刀专家系统，初步实现智能化。到了20世纪末，复杂刀具CAD技术基于DOS系统环境下，主要侧重于CAD系统的模型建立、算法研究、参数化绘图和系统构成的讨论。进入21世纪后，面向日趋应用广泛的复杂刀具CAD系统。逐渐开始要求该系统具有良好的人

27、机对话功能。第一汽车集团公司工具厂尹宏伟利用VB6.0和AutoCAD开发出一套集设计计算、参数查询、绘图输出、刀具信息管理和齿形包络模拟等功能于一体的集成化插齿刀CAD系统，提高了插齿刀的设计效率和品质；四川大学王玫等人根据渐开线插齿刀设计的特点，分析了渐开线插齿刀设计的关键参数，即变位系数和齿数的合理选择，进而提出了一种实用的渐开线插齿刀的方法。近几年产品设计从二维绘图发展到三维建模不能不说是个质的飞跃，对机械制造业来说具有不可代替的深远意义，同期国内外出现了众多优秀的商业化三维建模软件，如美国EDS公司的UG、Theorem公司的Solidworks,PTC公司的Pro/ENGINEER

28、，国内北航海尔软件有限公司的CAXA实体设计等。这些软件为复杂刀具的CAD技术提供了新的平台，国内许多高校都展开了针对复杂刀具三维建模技术的研究工作。西北工业大学吴占阳等人在UG环境下通过对矩形花键滚刀三维参数化建模过程的分析，提出了将特征参数化和草图参数化结合进行三维建模的方法，实现了复杂刀具参数化三维建模。 传统齿轮制造一般是湿切法，环保干切在齿轮加工方面已得到应用，国内外主机厂如美国Gleason公司、日本三菱公司、国内重庆机床等均研发了专用干切滚齿机床。值得一提的是在国内外，CBN、PCD等超硬刀具也得到了越来越多的应用，也会成为未来刀具发展的方向。数控技术的发展极大地推动了机床向数控

29、、高速、高效和复合方向快速发展，为了满足高精和高效切削加工的需要环保干切在齿轮加工方面已得到应用，国内外主机厂如美国Gleason公司、日本三菱公司、国内重庆机床等均研发了专用干切滚齿机床。与传统湿切方式相比，干切方式不需要冷却液，既环保又降低了滚齿加工成本，干切方式还可以采用更高的切削速度，提高加工效率，近年来，国内外齿轮刀具的研发也与数控高效机床的发展保持了同步并取得了很大进展，在传统意义上，齿轮刀具材料一般是高速钢（高性能粉末冶金高速钢也已普遍应用），随着硬质合金材料的发展和加工技术的进步，硬质合金刀具比例越来越高，在欧洲发达国家已高达70以上，近年来国内外各刀具厂商如Gleason、K

30、ennametal、Fette、Ingersoll、SandvikCoromant研发了各种硬质合金可转位齿轮刀具，大大提高了齿轮加工效率，也大大提高了刀具寿命。近十年来，随着高强度钢、高温合金、喷涂材料等难加工金属材料以及非金属材料与合材料应用的增加，现代刀具已不局限目前广泛使用的高速钢刀具和硬质合金刀具，陶瓷刀具、金刚石与立方氮化硼等超硬材料刀具、涂层刀具与合材料刀具更是今後的发展趋向，表示切削效率进一步提高。由於HSS中钨、钴等主要元素的资源紧绌，其发展方向包括：发展各种少钨的通用型高速钢；扩大使用各种无钴、少钴的高性能高速钢，如501、Co3N等钢种；推广使用粉末冶金高速钢（PM HS

31、S）和涂层高速钢。例如，用ERASTEEL公司生产的ASP2030加TiN涂层造的插齿刀插削12Cr2Ni钢制齿轮时，刀具寿命比普通熔炼高速钢M2提高34倍。高速钢是铁磁性材料，具有较高的剩磁感应和较大的矫顽磁力，而正常的切削温度都不超过650，因此高速钢可进行磁化切削。浙江大学提交的“磁化切削研究”论文中，详细介绍了磁化原理与方法，分析比较了磁化切削与普通切削在切削力、切削功率、切削热及加工精度方面的差别。结果表明，磁化切削可大大改善高速钢的切削性能，延长刀具使用寿命，提高加工质量。与刀具材料同步发展的还有化学涂层CVD和物理涂层PVD技术。当代CVD涂层的特点是多层涂层。其涂层结构包括Ti

32、CN、TiC、TiN、ZnCN和Al2O3。通过对CVD工艺的良好控制，刀具制造商现在可提供质量稳定的从520m厚度的涂层刀具，以及用于高硬度材料工件加工的单层涂层厚度不超过0.2m的多层涂层合金刀具。PVD物理涂层技术使在金属陶瓷和硬质合金基体上的涂层厚度为25m 的硬质涂层已经进入商业化。典型的商业化涂层方式包括TiN、TiCN、TiAlN、CrN、TiB2，还有诸如TiN-TiAlN的多层涂层。PVD涂层工艺具有的独特优势为：可以给锐利的切削刃面提供超细晶粒、平滑、低摩擦和防止高温热裂的涂层。新近发展的硬质合金刀具涂层采用外部为PVD类的TiN或者TiAlN涂层与内部为CVD类的TiN/

33、TiCN/TiN涂层相结合的方式。内部CVD涂层可提供极好的基体粘合力和耐磨性;而外部PVD涂层提供一个坚固的、超细晶粒的、不易脆裂的、表面光滑的刀具表层。这种CVD-PVD相互结合的涂层有助于延长刀具在难加工金属材料和钢材加工的断续切削时刀具的使用寿命。齿轮刀具采用TiN、TiCN或TiAlN涂层，在用于切削加工过程中，其可靠性得到了改进。它们的化学成分稳定，具有高红硬性和维持高速切削的能力，确保了降低被加工零件的尺寸误差，获得了良好的表面质量、高的效率以及更长的刀具使用寿命。 我国切削加工与刀具技术的水平与工业发达国家相比仍有很大差距，要缩小这个差距，仅靠工具行业的努力是不够的，还必须有用

34、户行业增加对刀具的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本、缩短交货期、加快新产品开发中的作用。有数据表明，刀具占制造成本的2%5%，但它却直接影响占制造成本20%的机床费用和38%的人工费用，进给速度和切削速度每提高15%20%，可降低制造成本10%15%。这说明，使用好的刀具固然会增加刀具的成本，但由于切削效率提高，使机床费用和人工费用有很大的降低，这正是工业发达国家的制造业采取这个经营策略的缘由。目前，我国由于普通机床及服役超期的机床占多数，加上人工费用较低，刀具对制造成本的影响还达不到这个程度，但使用先进刀具投入少、见效快的特点同样适合我国企业的现状，同样可以收到很好的效果。为了缩小与工

35、业发达国家的差距，我国刀具企业和与之相关的一些企业 , 必须努力加快关键技术的开发应用。四、设计总结 这次的课程设计正好也是我们大学所有课程正式结束的学期，这次的课程设计刚好可以检验我们知识掌握程度。以及对即将来临的工作岗位的认知都是有好处的。时间上我算了算还是很充裕的，之前也正是这种想法一直左右着我。所以都没怎么积极。但也紧赶慢赶的还是磕磕绊绊的把东西做出来了。把东西拿出来和同学一比，高下立判。所以有时候尽管是看似很容易比较程式化的东西。同一个老师教导。但是最后做出来的东西水平还是会不一样。我想这和对待这次设计的态度还是很有关系的。其实搞课程设计最有价值的时刻往往不是你拿出作品应付老师检查，

36、而是在老师知道的过程教会你如何去学习。我尤其喜欢老师跟我们讲工厂里的事情，比如一切约定俗成的行话，还有一些我们刚出学校经常犯的错误。老师也会在不经意间的透露一切。也从老师口中得知工人师傅的不容易。其实我觉得在一个自己还涉入未深的领域，最怕的就是自大。特别是我们心高气傲的年轻人。有时候尽管自己明白这一点也难免会犯错。所以李老师也特别强调了这一点就是要谦虚。不管你多牛，其实作为一名机械设计人员和工人对于工厂来说都是一样的。毕竟都是靠手艺。还有一点感触最深的就是通过李老师的讲述让我有点迫不及待的想要走出校门去工厂了。希望有朝一日能够像李老师这样在工厂独当一面。 关于滚刀和插齿刀，以前在实习的时候是见

37、识过的。当时以为是个很复杂的东西。听带队老师讲述什么角度啊，什么双联齿轮不能加工啊等等。现在自己设计了一遍之后感觉它也就是那样的东西。这让我对以后设计更复杂的东西有了决心。非标我都能设计，标准的东西还设计难道还弄不出来？也只能这么安慰自己了。这次设计手工绘图的比例不是很高。但是老师比较体恤我们。只要我们画一张手工图。还有一张就是CAD图。通过这次课程设计我相当于又把CAD自学了一遍。说实话除了大一学过后。后面基本没怎么碰过CAD。还好底子还在。通过自己慢慢摸索和网上视频自学。把第一个滚刀的二维图弄了出来。画了将近两天的时间。效率太低。后面自己还弄了几幅图专门又画了一遍。然后再去画插齿刀图的时候

38、，只用了两个多小时。可以说这是我最开心的地方。至少CAD为能比较熟练了。这为下学期的毕业设计打好了基础啊。至少下学期的画图我不再害怕了。说实话课程设计，毕业设计都是怕画图。通过这次强化练习。画图的问题解决了，其它都迎刃而解了。感谢李老师。要是像其它课程设计老师一样又是全部手工图。那我的电脑绘图功力肯定还是零。就像老师说的在工厂呆个一年半年手工画图、识图能力就差不多了。这次我们做的是非标刀具，但是我们参数基本还是参考标准刀具设计，这样省时省力。而且制造刀具的难度上也大大减少。并且可以直接拿标准刀该为非标刀，这样效率更高，成本也低很多。设计此齿轮滚刀重点在于参数计算和工艺设计。参数计算过程涉及到变

39、位系数的选取以及齿形的修正。工艺设计过程中除了要了解加工程和原理之外，还要了解加工的经济性，所以工艺设时要充分的考虑到现场加工的条件，以及工人的加工水平。另外还要了解加工机床的性能。综合、全面的做好一个设计是需要多方面的知识的，尤其是工艺。我们强调的最多是设计。但是设计有时候很多都是有据可寻的。而工艺设计我们确实了解的最少的。且工艺是随着工厂现有条件不断变化的。有什么类型的机床、什么水平的工人、有哪些热处理工艺等。都是要考虑的因素。而且工艺每一步都要经过非常严谨的思考和结合现有条件。李老师讲得很形象。就像过电影一样。每个步骤去过一遍，算工时的时候也要适当考虑加长时间。有时候延长时间并不是说同情

40、工人，更多是出去职业的想让产品更好。我想学到了一个产品的设计固然重要，但是产品之外的东西是很多地方都学不来的。也是有可能学不到的东西。就像上面说的。还有很多重要的资料。老师都拿出来无私的给我们。我想以后再工厂估计很难有这种事情的。所以感谢李老师了。主要参考文献1 南方农机2005年第03期 作者：黄勇2 复杂刀具CAD技术的现状与发展趋势e-works作者：修树东 倪忠进 陈茂军5 唐增宝、何永然、刘安俊主编 . 机械设计课程设计 . 武昌：华中科技大学出版社，20036 孙桓、陈作模主编 . 机械原理(第6版) . 北京：高等教育出版社，2001(2002重印)7 杨昂岳主编 . 机械制造工程学 .国防科技大学出版社8 傅水根主编 . 机械制造工艺基础 . 北京：清华出版社，1998(2001重印)9 机械制图第六版.大连理工大学工程图学教研室编 高等教育出版社10 四川省机械工业局 . 复杂刀具设计手册（上）. 北京：机械工业出版社，198511 四川省机械工业局 . 复杂刀具设计手册（下）. 北京：机械工业出版社，198525