1 插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

      內齒輪（lún）加工原理與外齒輪加工原理基本一（yī）致, 本文通過插齒機加工外齒輪原理對插（chā）齒加工（gōng）原理進（jìn）行分析。如（rú）(圖1),為（wéi）插齒機采取滾（gǔn）刀法加工外齒輪原理示意圖:

      在插齒機加工齒（chǐ）輪過程中, 齒輪插刀與被切齒輪工件之間的運動類似於一對齧合傳動齒輪,在進行插齒作業時,齒輪插（chā）刀則會沿著上圖中Z 軸方（fāng）向即工件軸（zhóu）向進行直線往複運動, 通過直線往複運動進行工件切割, 切出齒寬;在轉動過程中, 插齒刀與被切工件齒輪進行無間隙齧合（hé）運（yùn）動,完成一圈齧（niè）合運動後,插齒刀按照上圖（tú）中X軸方向作一次徑（jìng）向進給, 循環操作並完後所有齒輪加工。

1 . 2 直（zhí）齒圓柱內齒輪加工特點研（yán）究

      內齒輪相對（duì）一般齒輪, 其加工空（kōng）間十分有限, 空間限製為內齒輪（lún）加工帶來了較大難度, 不利於加工磨削, 采取精插削工藝,可以有效提高內齒輪加工精（jīng）度。應用插（chā）削進行工件（jiàn）加工, 其加工精度一般控製在IT6-IT8範圍內,表麵（miàn）粗糙度可以控製在Ra0.63-2.5範圍內;直齒圓（yuán）柱內（nèi）齒輪（lún）加工要求齒輪齒形其誤差較小,齒麵（miàn）精度較高;在進行直齒圓柱內齒輪加（jiā）工過程中, 存在著空程問題,生產效（xiào）率較低;插齒機與插（chā）齒。 

      刀剛度偏低, 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輪加工（gōng）速整體質（zhì）量,應進（jìn）一步提高插齒刀製造精度,保證插齒（chǐ）刀安裝精（jīng）度, 降低加工過程中圓（yuán）周進給量,為提高（gāo）插齒機與插齒刀強度及其剛度,應充分保證夾緊工件安裝牢（láo）固性及正（zhèng）確性（xìng）。實現內齒（chǐ）輪（lún）加（jiā）工質量的關鍵,還應合（hé）理控製加工（gōng）過程中刀具徑向（xiàng）進給量與軸向進（jìn）給速度。本文重點（diǎn）對直齒圓柱內齒輪加（jiā）工插齒刀穩定（dìng）進（jìn）給條件進行研究。

2 直齒圓柱內齒輪加（jiā）工刀具（jù）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（zài）x、y、z三個軸向中所存在的（de）分（fèn）力Fx、Fy、Fz,其分力對z 軸向中的（de）主進給運動影響最小時其切削（xuē）過程較（jiào）為穩定（dìng）,在這種狀態下所切削出的齒輪質量最為優良。(圖2)為直齒（chǐ）圓柱內齒輪加工刀具受力狀態示意圖:

      插齒刀切削合力中分力Fz屬於z 軸方向主切削力, F z 切削力占全部切削力的80%-90%,屬（shǔ）於插齒機床零件設計、插齒刀具計算、插齒機床功率確定等基本性依據。Fz切削力直（zhí）接作用於切削齒輪工件,在切削運動中切出齒輪齒（chǐ）形, 在切削過程中為保持切（qiē）削平衡, 由插齒機床工作平台提供支撐反力。然而在內齒輪切削過程中（zhōng）,進行金屬切削所需要的切削力是不斷變（biàn）化的,插齒刀（dāo）隨著z軸方向逐漸下移（yí）,在這個過程中,切削金屬抗力降低（dī）,金屬切削所需要的切削力則逐漸發生了變化, 這種變化（huà）過程導致內齒輪加工過程的（de）不穩定。此外,隨著切削沿x軸方向切削深度的加大,其切削麵積（jī）也出現一定變化,同樣為齒輪加（jiā）工穩定性造成影響。為穩定插齒刀切削進給,應合理控製徑向進給量與z軸（zhóu）方向進給（gěi）速度。

      插齒刀切削合力中（zhōng）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%,屬於工件撓度計算、插齒刀具加工、插齒機床強度設計的重要依據。Fx切（qiē）削（xuē）分力配合Fz主切削分力進行齒輪加工,在保證徑向（xiàng）切削深度中發揮著重要作用。Fx切削分力主要是由插齒機刀架抗力（lì）及刀杆（gǎn）抗力實現加工合力平衡。插齒刀切削合力中分力Fy屬於y軸方向中的切削力,屬於進給功率計算、齒輪機床進給機構設計的（de）重要依據,Fy切（qiē）削分力（lì）平衡主要是由是機床夾具來實現。

      通過綜（zōng）合研究獲得, 研究切削力作用下進給穩定條件,實質上（shàng）是進行（háng）插齒刀（dāo）沿z軸方向切削進給量的穩定條件以及沿x軸方向（xiàng）切深進（jìn）給（gěi）穩（wěn）定條（tiáo）件的研究。

3 直（zhí）齒圓柱內齒輪加工穩定（dìng）進給條件（jiàn）研究

      為保證被切工件全齒高切削質量, 要求插（chā）齒刀全齒高在尺寸上較之加工工件較大（dà）,插齒刀截麵示（shì）意（yì）圖如下:

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

      其中h代表全齒高,ha代表插齒刀齒頂（dǐng）高度,hf代表插齒刀齒根高度,c代表被加工齒輪頂（dǐng）隙,c*代表頂隙係數（shù）,m代表插齒（chǐ）刀模數,a代（dài）表壓力角,b代表齒頂寬度,ha*代表（biǎo）齒頂高係數。

      為實現切削進給穩定（dìng）, 要求每一（yī）齒被切（qiē）削麵積保持一（yī）致,切削力Fz相等,保持切削進給平穩性,最終完成所有（yǒu）齒形加工。在內齒（chǐ）輪加工過程中,插刀刀杆沿z軸方向進（jìn）行垂直切（qiē）削進給時,承受著徑（jìng）向反力Fx作用,容易出現（xiàn）插刀刀杆變形問題,對齒輪加工精（jīng）度及質量造成影響,為此（cǐ）,應提高刀杆強度與刀杆剛度,避免出現變形問（wèn）題,實現齒輪加（jiā）工質量（liàng）。通（tōng）過滿足切削進給穩定條件（jiàn）,實（shí）現直齒圓柱齒輪加（jiā）工質量。

4 結語

      內齒輪傳動因其傳動比較大, 承載（zǎi）能（néng）力強,可以實現負荷變速傳動,在機械設備加（jiā）工與製造中應用（yòng）十分廣泛。為保證內齒輪加工質量,多采取插削（xuē）加工法。本文在（zài）研究插齒加工原理及直齒圓柱內齒輪加工特點基礎上, 對直齒圓柱內齒輪加工刀具受力狀況（kuàng）與刀具切削進給穩定條件進行研究。在進行直齒圓柱（zhù）內齒輪切削加工（gōng）過程中,滿足其切削進給穩（wěn）定條件,提高對內齒輪加工精度及表麵（miàn）質量的控製, 有效提高齒（chǐ）輪（lún）傳動平穩性、準確（què）性與傳動承載能（néng）力,實現齒輪加工與應用（yòng）的綜（zōng）合效益。