插齿加工

1．插齿原理 插齿是利用插齿刀在插齿机上加工内、外齿轮或齿条等的齿面加工方法。

插齿的加工过程，从原理上讲，相当于一对直齿圆柱齿轮的啮合。工件和插齿刀的运动形式，见图1a。插齿刀相当于一个在齿轮上磨出前角和后角，形成切削刃的齿轮，而齿轮齿坯则作为另一个齿轮。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组成的，如图1b所示。

 

图1 插齿原理

插齿加工时，插齿机必须具备以下运动：

（1）主运动    插齿刀的往复上、下运动称为主运动。以每分钟的往复次数来表示，向下为切削行程，向上为返回行程。 （2）展成运动    插齿时，插齿刀和工件之间必须保持一对齿轮副的啮合运动关系，即插齿刀每转过一个齿（1/Z刀转）时，工件也必须转过一个齿（1/Z工转）。 （3）径向进给运动    为了逐渐切至工件的全齿深，插齿刀必须有径向进给运动。径向进给量是用插齿刀每次往复行程中工件或刀具径向移动的毫米数来表示。当达到全齿深时，机床便自动停止径向进给运动，工件和刀具必须对滚一周，才能加工出全部轮齿。 （4）圆周进给运动    展成运动只确定插齿刀和工件的相对运动关系，而运动快、慢由圆周进给运动来确定。插齿刀每一往复行程在分度圆上所转过的弧长称为圆周进给量，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间隔，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。一般新型号的插齿机通过刀具主轴座的摆动来实现让刀运动，以减小让刀产生的振动。

图2 插齿机的传动原理

图2是插齿机的传动原理图。主运动传动链由“电动机M—1—2—u_v—3—4—5—曲柄偏心盘A—插齿刀主轴（往复直线运动）”组成，其中换置机构uv用于改变插齿刀每分钟往复行程数。圆周进给运动链由“插齿刀主轴（往复直线运动）—曲柄偏心盘A—5—4—6—u_s—7—8—9—蜗杆蜗轮副B—插齿刀主轴（旋转运动）”组成，其中换置机构u_s用来调整圆周进给量大小。展成运动传动链由“插齿刀主轴（旋转运动）—蜗杆蜗轮副B—9—8—10—u_c—11—12—蜗杆蜗轮副C—工作台主轴（旋转运动）”所组成，其中换置机构u_c用来调整插齿刀与工件所需的正确相对运动关系。由于让刀运动及径向切进运动不直接参加表面成形运动，因此图2中没有表示出来。

2．插齿加工的工艺特点 （1）插齿加工精度较高    由于插齿刀的制造、刃磨和检验均较滚刀简便，易保证制造精度，故可保证插齿的齿形精度高；但插齿加工时，刀具上各刀齿顺次切制工件的各个齿槽，因而，插齿刀的齿距累积误差将直接传递给被加工齿轮，影响被切齿轮的运动精度。 （2）插齿齿向偏差比滚齿大    由于插齿机的主轴回转轴线与工作台回转轴线之间存在平行度误差，加之插齿刀往复运动频繁，主轴与套筒轻易磨损，所以插齿的齿向偏差通常比滚齿大。 （3）齿面粗糙度值较小    由于插齿刀是沿轮齿全长连续地切下切屑，还由于形成齿形包络线的切线数目比滚齿时多，因此插齿加工的齿面粗糙度优于滚齿。 （4）插齿生产率比滚齿低    插齿刀的切削速度受往复运动惯性限制难以进步，此外空行程损失大，因此生产率低于滚齿加工。 插齿适用于加工模数小，齿宽较窄的内齿轮、双联或多联齿轮、齿条、扇形齿等。