倒錐齒加工用插齒機的設計
2016-8-3 來源：南京二機齒輪機床有限公司 作者：郭校姝
摘要：經濟社會的不斷發展，對工業企業生產效益的增加產生了積極影響，促使相關生產設備的安全性能有了更大的提高，設計方案更加合理科學。在倒錐齒加工過程中，需要采用專業的插齒機，確保結構部件的尺寸規格能夠達到實際生產要求。采用不同的結構設計方法，可以使插齒機在倒錐齒加工的過程中發揮出巨大的保障作用，為結構方案的優化提供可靠的參考依據。在社會不同行業的生產建設中，插齒機的作用效果非常明顯，可以快速地生產出不同類型的齒輪，現對倒錐齒加工用插齒機的設計進行深入探討。
關鍵詞：倒錐齒；插齒機；結構部件；設計方案；尺寸規格；加工技術
0 、引言
作為機械傳動的常見形式，齒輪轉動廣泛應用于不同的生產領域，為社會經濟建設步伐的加快帶來了積極的推動作用。采用不同的加工工藝方法，可以生產出不同類型的齒輪，像插齒、磨齒等。相對而言，插齒的應用范圍較廣，對于加工技術的精度要求更高。不同用途的傳動齒輪對于加工工藝的操作流程要求有所區別，客觀地決定了技術人員掌握相關原理的必要性。本文通過對利用插齒機實現倒錐齒加工途徑等方面的深入分析，為相關的研究工作帶來了可靠的參考依據。
1、插齒機實現倒錐齒加工的主要途徑
結合現階段齒輪加工的發展現狀，可知插齒機在實際應用中取得了良好的效果，為不同類型齒輪生產加工的實現帶來了重要的保障作用。這種加工齒輪的方式主要采用的是展成原理，對應的插削過程相對比較特殊，而倒錐齒自身的特性也決定了它在插齒機加工過程中的特殊性———二者具有相交的角度，而一般的工件運用插齒機加工的過程中保持的是平行狀態，相互之間的夾角為0。運用插齒機實現倒錐齒加工的過程中，刀具的位置必須安放合理，在固定軸線的傾斜旋轉過程中需要確定出實際的根錐角。這種角度也稱為傾斜角，對于倒錐齒加工過程中的尺寸規格影響非常大。像常見的刀軸擺動和工件擺動的方式，主要出現在立式插齒機加工的過程中。
2、多種實現途徑分析比較
運用插齒機加工齒輪的過程中，不同類型的插齒機實際的作用效果有所區別。操作人員應該根據工件實際的要求慎重地選擇插齒機。插齒加工時，可以看作是刀具一邊在上下沖程形成切削動作，一邊在和工件的嚙合過程中形成齒形。在這樣的加工過程中疊加入一個傾角，這里可以按照擺動主體，分為刀具擺動和工件擺動兩大類，如圖1、圖2所示。
圖1 刀具擺動示意圖 圖2 工件擺動示意圖
2.1 刀具擺動
使工件回轉中心線始終保持垂直于地面，刀具沖程始終沿著傾斜的直線運動。
在設計中可以由以下2種方式實現：
（1）利用插齒機本身帶有讓刀運動調整出傾角，使刀具中心線與垂直地面方向有夾角，通常這種方法可調整的角度不大，一般在0.5°以下，調整方法簡單，用戶可自行調整，同時由于不需要額外增加配置，可降低機床購買成本。
（2）在機床上配置帶傾斜角度的墊板，將刀具沖程運動體系整體安裝在有傾斜角度的墊板上。此方式不會影響整體機床的加工精度，但傾角是固定值，不能調整，不具有多樣性，如果用戶要加工多種傾角的工件，則需配置多套斜墊板，而且在機床更換斜墊板后，還需對機床的幾何精度重新校核。這種方法適用于單一角度、大批量加工。配置斜墊板的機床外形如圖3所示。
圖3 配置斜墊板的機床外形
2.2 工件擺動
使刀具回轉中心始終保持垂直于地面，工件回轉中心傾斜一定的角度。
廣泛應用的方法是在機床上配置能在一定范圍內擺動的工作臺，工作臺設計為固定部分和擺動部分，固定部分安裝在機床床身上。為了不破壞齒輪加工過程中的嚙合比例關系，將蝸輪蝸桿結構設計在擺動部分內部，使其隨工件一起擺動。擺動工作臺適用范圍廣，傾角在-10°～+14°范圍內可調。擺動工作臺工作原理如圖4所示。
圖4 擺動工作臺工作原理
以上三種方式適用于不同的工作場合和加工對象，可以單獨使用，也可以疊加使用，在實際應用中均廣泛存在。
3、實際應用中的選用
結合插齒機實際加工情況，用戶在單機加工時多配置擺動工作臺以滿足加工傾角，擺動工作臺由于在結構上設計了固定部分和擺動部分，兩部分之間設計有標尺，可準確讀出當前偏擺角度。使用時還可手動調整擺動傾角，也可根據用戶需要設計安裝伺服電機，利用數控系統實現傾角自動調整，大大方便了工人操作，也提高了調整精度，減小了人工誤差。
但是插齒機在參與到無人值守加工、自動生產線或機器人生產線當中時，工作臺上有時需要額外安裝有自動上下料機構，這時就不適宜選用擺動工作臺；用戶如果選用機器人抓取工件，為了提高機床穩定性，同時也便于機器人抓取工件，一般也不采用擺動工作臺方式，而是采用第二種方式，即斜墊板式。
4、結語
為了實現倒錐齒加工，可以選擇刀軸整體偏擺或工作臺擺動的方式。在插齒機工作過程中，選用合理的加工方式主要考慮的是工件加工的數量、工件的尺寸規格、設備的精度等。這也客觀地決定了設計人員在插齒機設計方案制定和實施的過程中，需要充分考慮各種影響因素，增強設計方案的適用性。作為常見齒輪的重要組成部分，倒錐齒對于加工技術和設備的要求非常高，客觀地決定了做好相關設計工作的重要性。為了實現倒錐齒加工目標，技術人員也應該對插齒機不同的結構形式有著充分的了解，從而選擇出最佳的加工方式。
［參考文獻］
[1] 陳新春.無理論刃形誤差剮齒刀設計與制造基礎研究[D].天津：天津大學，2014.
[2] 朱貴儒.斜齒輪插齒機傳動裝置的運動學分析及其仿真[D].武漢：武漢紡織大學，2012.
[3] 吳亞男.面齒輪滾齒加工方法的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2013.
[4] 舒陶亮.正交面齒輪的加工技術及嚙合性能研究[D].株洲：湖南工業大學，2013.
[5] 程偉林.具有急回特性的數控插齒機主運動系統的設計與控制研究[D].株洲：湖南工業大學，2015.
[6] 劉勝軍.倒錐花鍵直齒輪插齒刀的設計[J].工具技術，2016（2）.
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