资源简介

(共19张PPT)
第6章 圆柱齿轮的加工
6.1 概述
6.2 滚齿
6.3 插齿
6.4 圆柱齿轮齿面的精加工
6.5 圆柱齿轮加工工艺分析
思考题与习题
6.3 插 齿
6.3.1 插齿原理及所需的运动?
　　插齿和滚齿一样，是利用展成法原理来加工齿轮的。插齿刀实质上是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮。 插齿时，刀具沿工件轴线方向作高速的往复直线运动，形成切削加工的主运动，同时还与工件作无间隙的啮合运动，在工件上加工出全部轮齿齿廓。在加工过程中，刀具每往复一次仅切出工件齿槽的很小一部分，工件齿槽的齿面曲线是由插齿刀切削刃多次切削的包络线所形成的， 如图6-11所示。
图6-11 插齿原理
　　插齿加工时， 机床必须具备以下运动（见图6-11）：?
　　（1） 切削加工的主运动。插齿刀作上、下往复运动， 向下为切削运动， 向上为返回的退刀运动， 可按下式计算：
式中， ?
?v——平均切削速度(m/min)； ?
?L——插齿刀的行程长度(mm)； ?
?nd——插齿刀的往复行程数(次/min)。
　　(2） 展成运动。在加工过程中，必须使插齿刀和工件保持一对齿轮的啮合关系，即在刀具转过一个齿时，工件也应准确地转过一个齿。其传动链的两端件及运动关系分别是：插齿刀转（1/zd）转，工件也转（1/zg）转。 ?
　　（3） 径向进给运动。为了逐渐切至工件的全齿深， 插齿刀必须要有径向进给，径向进给量是插齿刀每往复一次径向移动的距离，当达到全齿深后，机床便自动停止径向进给运动， 然后工件再旋转一整转， 才能加工出全部完整的齿面。
　　（4） 圆周进给运动。圆周进给运动是插齿刀的回转运动， 插齿刀每往复行程一次，回转一个角度，其转动的快慢直接影响生产率、刀具负荷和切削过程所形成的包络线密度。圆周进给量越小，包络线密度越大，渐开线齿形的精度越高，刀具负荷也越小，但是生产率也就越低。圆周进给量用插齿刀每往复行程中刀具在分度圆上转过的弧长表示，其单位为mm/往复行程。
　　（5） 让刀运动。为了避免插齿刀在回程时擦伤已加工表面和减少刀具磨损，刀具和工件之间应让开一段距离，而在插齿刀重新开始向下工作行程时，应立即恢复到原位，以便刀具向下切削工件。这种让开和恢复原位的运动称为让刀运动。 由于工作台的惯量大，让刀的往复频度较高， 容易引起振动， 不利于切削速度的提高，而主轴的惯量小，因此大尺寸和一般新型号的插齿机都是通过刀具主轴座的摆动来实现让刀运动的， 这样可以减小让刀产生的振动。
6.3.2 插齿刀?
　　标准插齿刀分为三种类型，如图6-12所示。其中盘形插齿刀（见图6-12（a））主要用于加工模数为1～12 mm的直齿外齿轮及大直径内齿轮， 碗形直齿插齿刀（见图6-12（b））主要用于加工模数为1～8 mm的多联齿轮和带有凸肩的齿轮，锥柄插齿刀（见图6-12（c））[JP]主要用于加工模数为1～3.75 mm的内齿轮。 ?
　　插齿刀有三个精度等级：AA级适用于加工6级精度的齿轮， A级适用于加工7级精度的齿轮，B级适用于加工8级精度的齿轮， 应根据被加工齿轮的传动平稳性精度等级选用。
图6-12 插齿刀的类型
6.3.3 插齿的工艺特点及应用范围?
　　1. 插齿的加工质量?
　　(1) 插齿的齿形精度比滚齿高。滚齿时，形成齿形包络线的切线数量只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关，它不能通过改变加工条件而增减； 但插齿时，形成齿形包络线的切线数量由圆周进给量的大小决定，并可以选择。此外，制造齿轮滚刀时是用近似造型的蜗杆来替代渐开线基本蜗杆的，这就有造形误差，而插齿刀的齿形比较简单，可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形， 所以插齿可以得到较高的齿形精度。
　　(2) 插齿后齿面的粗糙度值比滚齿小。滚齿时，滚刀沿齿向作间断切削， 形成如图6-13(a)所示的鱼鳞状波纹；而插齿时插齿刀沿齿向的切削是连续的，如图6-13(b)所示，所以插齿时齿面粗糙度值较小。
图6-13滚齿和插齿齿面的比较
　　(3) 插齿的运动精度比滚齿差。插齿机的传动链比滚齿机多了一个刀具蜗轮副，即多了一部分传动误差，另外，插齿刀的一个刀齿相应切削工件的一个齿槽，因此，插齿刀本身的周节累积误差必然会反映到工件上；而滚齿时， 因为工件的每一个齿槽都是由滚刀相同的2～3圈刀齿加工出来的， 故滚刀的齿距累积误差不影响被加工齿轮的齿距精度，所以滚齿的运动精度比插齿高。
　　(4) 插齿的齿向误差比滚齿大。插齿时的齿向误差主要决定于插齿机主轴回转轴线与工作台回转轴线的平行度。由于插齿刀工作时往复运动的频率高，使得主轴与套筒之间的磨损大，因此插齿的齿向误差比滚齿大。 ?
　　所以就加工精度来说，对运动精度要求不高的齿轮，可直接用插齿来进行齿形精加工，而对于运动精度要求较高的齿轮和剃前齿轮(剃齿不能提高运动精度)， 则用滚齿较为有利。
　　2. 插齿的生产率?
　　切制模数较大的齿轮时，插齿速度要受到插齿刀主轴往复运动惯性和机床刚性的制约；切削过程又有空程的时间损失，故生产率不如滚齿高。只有在加工小模数、多齿数并且齿宽较窄的齿轮时， 插齿的生产率才比滚齿高。
　　3. 应用范围?
　　(1) 加工带有台肩的齿轮以及空刀槽很窄的双联或多联齿轮， 只能用插齿。 这是因为插齿刀 “切出” 时只需要很小的空间， 而滚齿时滚刀会与大直径部位发生干涉。 ?
　　(2) 加工无空刀槽的人字齿齿轮， 只能用插齿。 ?
　　(3) 加工内齿轮， 只能用插齿。 ?
　　(4) 加工蜗轮， 只能用滚齿。
　　(5) 加工斜齿圆柱齿轮，两者都可用，但滚齿比较方便。 插斜齿齿轮时，插齿机的刀具主轴上须设有螺旋导轨，来提供插齿刀的螺旋运动，并且要使用专门的斜齿插齿刀，所以很不方便。 ?
　　插齿既可用于齿形的粗加工，也可用于精加工。插齿通常能加工7~9级精度齿轮，最高可达6级。 ?
　　插齿过程为往复运动，有空行程；插齿系统刚性较差， 切削用量不能太大，所以一般插齿的生产率比滚齿低。 只有在加工模数较小和宽度窄的齿轮时， 插齿的生产率才不低于滚齿。因此插齿多用于中、 小模数齿轮的加工。
6.3.4 提高插齿加工的工艺措施?
　　1. 高速插齿?
　　增加插齿刀每分钟的往复次数进行高速插齿，可缩短机动时间。 现有高速插齿机的往复运动可达1000次/min，甚至高达1800次/min。 ?
　　2. 提高圆周进给量?
　　提高圆周进给量可缩短机动时间，但齿面粗糙度变大， 且插齿回程的让刀量增大，易引起振动，因此宜将粗、精插齿分开。
　　3. 提高插齿刀耐用度?
　　在改进刀具材料的同时，改进刀具几何参数能提高刀具耐用度。采用硬质合金插齿刀可加工淬硬（45～62HRC）的齿面， 精度可达6～7级，齿面粗糙度Ra为0.4～0.8μm，其工艺过程简单， 操作容易， 加工成本低， 适用于大批量生产。

展开更多......

收起↑