1 插（chā）齒加工原理及直齒圓柱內齒輪加工

      特點研究

1 . 1 插齒加工原理

      內（nèi）齒輪加工原理與外（wài）齒輪（lún）加工（gōng）原理（lǐ）基本一（yī）致, 本文通過插齒機加工外齒輪原理對插齒加工原（yuán）理進行分析。如(圖1),為插齒機采取（qǔ）滾刀法加工（gōng）外齒輪原理示意圖:

      在插齒機加工齒輪過程中, 齒輪插刀與被（bèi）切（qiē）齒輪工件（jiàn）之間的運動類似於一對齧合傳動齒輪,在進行插齒作業時（shí）,齒輪插刀則會沿著上圖中Z 軸方向（xiàng）即工件軸向進行（háng）直線往複運動, 通過直線往複運動（dòng）進行工件（jiàn）切割, 切出齒寬（kuān）;在轉動過程中, 插齒刀與被切工件齒輪進行無間隙齧合運（yùn）動（dòng）,完成一圈齧合運動後,插齒刀按照上圖中X軸方（fāng）向作一次徑向進給, 循環操作並（bìng）完（wán）後所有齒輪加工。

1 . 2 直齒圓（yuán）柱內齒輪加工特點研究

      內齒輪相對一般齒輪, 其加工空間十分有限, 空間限製為內齒輪加工帶來了較大難度, 不利於（yú）加工磨削, 采取精插（chā）削工藝,可（kě）以（yǐ）有效提高內齒輪加工精（jīng）度。應用插削進行工（gōng）件加工（gōng）, 其加工精（jīng）度一般控製在IT6-IT8範圍內,表（biǎo）麵粗（cū）糙度可以控製在Ra0.63-2.5範圍內;直齒圓柱內齒輪加工要求齒輪齒形其誤差較小（xiǎo）,齒麵精度較高;在進行直齒圓柱內齒輪加工過程中, 存在著空程問題,生產（chǎn）效率較低;插齒機與插齒。 

      刀剛（gāng）度偏（piān）低, 容易對直齒圓柱內齒輪加工質量及精度造成較大影響。

      為保證直齒圓柱內齒（chǐ）輪加工速整體質量,應進一步提高插齒刀製（zhì）造精度,保證插齒（chǐ）刀安裝精度, 降低加工過程中圓周進給量,為提高插齒機與插齒刀強度及其剛度,應充分保（bǎo）證夾緊（jǐn）工（gōng）件安裝牢固性及正確性。實現內齒輪加工質量的關鍵（jiàn）,還應合理控製加工過程中刀具徑向進給量與軸向進給速度。本（běn）文重（chóng）點（diǎn）對直（zhí）齒圓柱內齒輪加工插齒刀穩定進給條件進行研究。

2 直齒圓柱內齒輪加工刀具受力狀況分析

      直齒圓柱內齒（chǐ）輪在進行切削加工的過程中,當（dāng）插齒刀切削所產生的合力在x、y、z三個軸向中所存在的分力Fx、Fy、Fz,其分力對z 軸向中（zhōng）的主進給運動影響最小時其切削過程較為穩定,在這種狀態下所（suǒ）切削出的齒（chǐ）輪質（zhì）量最為優良。(圖2)為直齒圓（yuán）柱內齒輪加工刀具受力狀態示意（yì）圖:

      插（chā）齒刀切削合力中分力Fz屬於z 軸方向主切削力, F z 切削力占全部切削（xuē）力的80%-90%,屬於插齒（chǐ）機床零件設計、插齒（chǐ）刀具計（jì）算、插齒（chǐ）機（jī）床（chuáng）功率確定等基本性（xìng）依據（jù）。Fz切削力直接作用於切削齒輪（lún）工件,在切削運動中切出齒輪齒（chǐ）形, 在切削過程（chéng）中為保持切削平衡, 由插齒機床工作平台提供支撐反力。然而在內（nèi）齒輪切削過（guò）程中,進行金屬切削所（suǒ）需（xū）要的切削力是不斷變化（huà）的,插齒刀隨著z軸方（fāng）向逐漸下移,在這個過程中,切削金屬抗力降低,金屬切削所需要的切削力則逐漸發生了變化, 這種變化過程導致內齒輪加工過程的不穩定。此外,隨著（zhe）切削（xuē）沿x軸方向切削深度的加大,其切削麵積也（yě）出現一定變化,同樣（yàng）為齒輪加工（gōng）穩定性造成影響。為穩定插齒刀切削進給,應合理（lǐ）控製徑向進給量與z軸方向進給速度。

      插齒刀切削合力中分力Fx屬於x 軸方向中的切削力,Fx切削分力占（zhàn）全（quán）部切削力的3%-5%,屬於（yú）工件撓度（dù）計算、插齒刀具加工、插齒機床強度設計（jì）的重要依據。Fx切削分力配合Fz主切削分力進行齒輪加（jiā）工,在保證徑（jìng）向（xiàng）切削深度（dù）中發揮著重要作用。Fx切削分力主要是由插齒機刀架抗力及刀杆抗力實現加（jiā）工合力平衡。插齒刀（dāo）切削合力中（zhōng）分力Fy屬於y軸方向中的切削力,屬（shǔ）於進給功率計算、齒輪（lún）機床進給機構設計的重要依據,Fy切削（xuē）分力（lì）平衡主要（yào）是由是機床夾具來實現。

      通過綜合研究獲得（dé）, 研究切削力作用下進給穩定條件,實質上是進行插齒刀沿z軸方向切削進給量的穩定條件以及沿x軸方向切（qiē）深進給穩定條件的研究。

3 直（zhí）齒圓柱內齒輪加工穩定進給條件（jiàn）研究

      為保證（zhèng）被（bèi）切工件全齒高切削質量, 要求插齒刀全齒高在尺寸上較之加工工件較大,插齒刀截麵示意圖如下:

根據( 圖3) 可（kě）以獲知, 插齒刀全齒高（gāo）h=ha+hf+c,則插齒刀齒頂寬度b為:

      其（qí）中h代表全齒高,ha代表插齒刀齒頂高度（dù）,hf代表插齒刀齒根高度,c代表被加工齒輪頂隙,c*代表頂隙係（xì）數,m代表插齒刀模（mó）數,a代表（biǎo）壓力角,b代表齒頂寬度,ha*代表齒頂高係數。

      為實現切削進（jìn）給穩定, 要求每（měi）一（yī）齒被切削麵積保持一致,切削力（lì）Fz相等,保持切削進給平穩性,最終完（wán）成（chéng）所有齒形加工。在內齒輪加（jiā）工過程中,插刀刀杆（gǎn）沿z軸方向進（jìn）行垂直切削（xuē）進給時,承受著徑（jìng）向反（fǎn）力Fx作用,容易出現插（chā）刀刀杆變形問（wèn）題,對齒輪加工精度及質量造成影響,為此,應提高刀杆強度與刀杆剛（gāng）度,避免出（chū）現變（biàn）形問題（tí）,實現齒輪加工質量。通過滿足切削進給穩定條件（jiàn）,實現直齒圓柱齒輪（lún）加工（gōng）質量。

4 結（jié）語

      內齒輪傳（chuán）動（dòng）因其傳（chuán）動（dòng）比較大, 承載能力強,可以實現負荷變速傳動,在機械設備加工與製造中應用十（shí）分廣泛。為保證內（nèi）齒輪加工質量,多采（cǎi）取（qǔ）插削加（jiā）工法。本文在研究插齒加工原（yuán）理及直齒圓柱內齒輪加工特點基礎上, 對直（zhí）齒圓（yuán）柱內齒輪加工（gōng）刀具受力狀況與刀具切（qiē）削進給穩定條件進行研究。在進行直（zhí）齒圓柱內（nèi）齒輪切（qiē）削加工過程中,滿足其切削（xuē）進給（gěi）穩定條件,提高對內齒輪加工精度及表麵質量的控製, 有效提高齒輪傳動平穩性（xìng）、準確性與傳動承載能力,實現齒輪加工與應用的綜合效益。