1 插齒加工原理（lǐ）及直齒圓柱內齒輪（lún）加工

      特點研究

1 . 1 插齒加（jiā）工原理

      內齒輪加工原理與外齒輪加工原理基本一致, 本（běn）文通過插齒機加工外齒輪原理對插齒加（jiā）工原理進行分析。如(圖1),為插齒機采取滾刀法加工外齒輪原理示意圖:

      在插（chā）齒（chǐ）機加工齒輪過程中, 齒輪插刀與（yǔ）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,齒輪插刀則會沿著上圖中Z 軸方向即工件軸向（xiàng）進行直（zhí）線往複運（yùn）動, 通過直線往複運動進行工件（jiàn）切割, 切出齒（chǐ）寬;在轉（zhuǎn）動過程中, 插齒刀與被切工件（jiàn）齒輪進（jìn）行無間隙齧（niè）合（hé）運動,完成一圈齧合運（yùn）動後,插齒刀（dāo）按照上圖中X軸方向作（zuò）一次徑向進給, 循環操作並完後所有齒（chǐ）輪加工（gōng）。

1 . 2 直齒圓柱內齒輪加（jiā）工特點（diǎn）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（wéi）內齒輪加工帶來了較大難度, 不利於加工磨削, 采取精插削（xuē）工藝,可以有效提高內齒輪加工精度。應用插削進（jìn）行工件加工, 其加工精度一般控（kòng）製在IT6-IT8範圍內（nèi）,表麵粗糙度可以控製在Ra0.63-2.5範圍（wéi）內;直齒（chǐ）圓柱內齒輪加工要求齒輪齒形其誤差較小,齒麵精度較高;在進行直齒圓柱內齒輪加工過程中, 存在（zài）著空程問題,生產（chǎn）效率較低（dī）;插齒機與插齒。 

      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（zhù）內齒輪加（jiā）工速整體（tǐ）質量,應進一步提高插齒刀製造（zào）精度,保證（zhèng）插齒刀安（ān）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（gāng）度,應充分（fèn）保（bǎo）證夾緊工件安（ān）裝牢固性及正（zhèng）確性。實現內齒輪加工質量的關鍵,還應合理控（kòng）製（zhì）加工過（guò）程中刀具徑向進給量與軸向（xiàng）進（jìn）給速度。本文（wén）重點對直齒圓（yuán）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（nèi）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,當插齒刀切削所產（chǎn）生的合力在x、y、z三個軸向中所（suǒ）存在的（de）分力（lì）Fx、Fy、Fz,其分力對z 軸向中的主進給運動影響最小時其切削過（guò）程較為穩定,在這種狀態下所切削出的齒輪質量最為（wéi）優良。(圖2)為直齒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（lì）, F z 切（qiē）削（xuē）力占全部切削力的80%-90%,屬於（yú）插齒機床零件設計、插齒刀具計算、插齒（chǐ）機床功率確定等（děng）基本性依據。Fz切削力直接作用於切（qiē）削齒輪工（gōng）件,在（zài）切（qiē）削運動中（zhōng）切出齒輪齒形, 在切削過程中為保持切削平衡, 由插齒機床工作平（píng）台提供支撐（chēng）反力。然而在內齒（chǐ）輪切削過（guò）程中,進（jìn）行（háng）金屬切削（xuē）所（suǒ）需要的切削力是不斷變化的,插齒刀隨著z軸（zhóu）方向逐漸下移,在這個過程（chéng）中,切削金屬抗力降低,金（jīn）屬切削所需要的切削力則逐漸發生（shēng）了變化, 這（zhè）種變化過程（chéng）導致內齒（chǐ）輪加工過程的不穩定。此外,隨著切削沿x軸方向切削深度的加大,其（qí）切削麵積（jī）也出（chū）現一定（dìng）變化,同樣為齒輪加工穩定性（xìng）造成影響。為穩定插齒刀切（qiē）削進給,應合（hé）理控製徑向進給量與z軸方向（xiàng）進給速度。

      插齒刀切削合力中分力（lì）Fx屬於x 軸方向中的切削力,Fx切削分力占全部切削力的3%-5%,屬於工件撓度計算、插齒刀具（jù）加工、插齒機床強度設計的（de）重要依據。Fx切削分力配合Fz主切削分力（lì）進行齒輪加工,在保證徑向切削深度中發（fā）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工合力平衡。插齒刀切削合力中分力Fy屬於y軸方向（xiàng）中的切（qiē）削力,屬於進給功率計算、齒輪機床進給機構設計的重要依（yī）據,Fy切削分力平（píng）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（shí）質上是進行插齒刀沿（yán）z軸方向切（qiē）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 直齒圓柱內齒輪加工穩定進給條件研究

      為保（bǎo）證被切工件全齒高切（qiē）削質（zhì）量, 要求（qiú）插齒刀全齒高在尺寸上較之加（jiā）工工件較大,插齒刀截麵示意圖如下:

根據( 圖3) 可以（yǐ）獲知, 插齒刀全齒高h=ha+hf+c,則插齒刀齒（chǐ）頂寬度b為（wéi）:

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

      為實現切削進給穩定（dìng）, 要求（qiú）每一齒被切削麵積保持一致,切削力Fz相等,保（bǎo）持切削進給平穩（wěn）性,最終完成所有齒形加（jiā）工。在內齒輪（lún）加工過程中（zhōng）,插刀刀杆沿z軸方向進行（háng）垂直（zhí）切削進（jìn）給時,承受著徑向反力Fx作用,容易出現插刀刀（dāo）杆變形問題,對齒輪加工精度及質量造成影響,為此,應提（tí）高（gāo）刀杆強度與刀杆剛度,避免出現變形問題,實現齒（chǐ）輪加（jiā）工質量。通過滿足切削（xuē）進給穩定條件,實現直齒圓柱齒輪加工質量。

4 結語

      內齒輪傳動因其傳動比（bǐ）較大, 承載能力強,可以實現負荷（hé）變速傳動,在機械設備加工與製造中應用十分廣泛。為（wéi）保證內齒輪加（jiā）工（gōng）質量,多（duō）采取插削加工法。本文在研究插齒加工原（yuán）理及直（zhí）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與刀具切削進給（gěi）穩定條件進行研（yán）究。在進行直齒圓柱內齒輪切削加（jiā）工（gōng）過程中,滿足（zú）其切削進給穩（wěn）定條件,提高對內齒輪加工精（jīng）度及表麵質量的控製（zhì）, 有效提高齒輪傳動平（píng）穩性、準確性與傳動承載能力（lì）,實現齒輪加工與應用的綜合效益。