倒锥齿加工用插齿机的设计
2016-8-3 来源：南京二机齿轮机床有限公司 作者：郭校姝
摘要：经济社会的不断发展，对工业企业生产效益的增加产生了积极影响，促使相关生产设备的安全性能有了更大的提高，设计方案更加合理科学。在倒锥齿加工过程中，需要采用专业的插齿机，确保结构部件的尺寸规格能够达到实际生产要求。采用不同的结构设计方法，可以使插齿机在倒锥齿加工的过程中发挥出巨大的保障作用，为结构方案的优化提供可靠的参考依据。在社会不同行业的生产建设中，插齿机的作用效果非常明显，可以快速地生产出不同类型的齿轮，现对倒锥齿加工用插齿机的设计进行深入探讨。
关键词：倒锥齿；插齿机；结构部件；设计方案；尺寸规格；加工技术
0 、引言
作为机械传动的常见形式，齿轮转动广泛应用于不同的生产领域，为社会经济建设步伐的加快带来了积极的推动作用。采用不同的加工工艺方法，可以生产出不同类型的齿轮，像插齿、磨齿等。相对而言，插齿的应用范围较广，对于加工技术的精度要求更高。不同用途的传动齿轮对于加工工艺的操作流程要求有所区别，客观地决定了技术人员掌握相关原理的必要性。本文通过对利用插齿机实现倒锥齿加工途径等方面的深入分析，为相关的研究工作带来了可靠的参考依据。
1、插齿机实现倒锥齿加工的主要途径
结合现阶段齿轮加工的发展现状，可知插齿机在实际应用中取得了良好的效果，为不同类型齿轮生产加工的实现带来了重要的保障作用。这种加工齿轮的方式主要采用的是展成原理，对应的插削过程相对比较特殊，而倒锥齿自身的特性也决定了它在插齿机加工过程中的特殊性———二者具有相交的角度，而一般的工件运用插齿机加工的过程中保持的是平行状态，相互之间的夹角为0。运用插齿机实现倒锥齿加工的过程中，刀具的位置必须安放合理，在固定轴线的倾斜旋转过程中需要确定出实际的根锥角。这种角度也称为倾斜角，对于倒锥齿加工过程中的尺寸规格影响非常大。像常见的刀轴摆动和工件摆动的方式，主要出现在立式插齿机加工的过程中。
2、多种实现途径分析比较
运用插齿机加工齿轮的过程中，不同类型的插齿机实际的作用效果有所区别。操作人员应该根据工件实际的要求慎重地选择插齿机。插齿加工时，可以看作是刀具一边在上下冲程形成切削动作，一边在和工件的啮合过程中形成齿形。在这样的加工过程中叠加入一个倾角，这里可以按照摆动主体，分为刀具摆动和工件摆动两大类，如图1、图2所示。
图1 刀具摆动示意图 图2 工件摆动示意图
2.1 刀具摆动
使工件回转中心线始终保持垂直于地面，刀具冲程始终沿着倾斜的直线运动。
在设计中可以由以下2种方式实现：
（1）利用插齿机本身带有让刀运动调整出倾角，使刀具中心线与垂直地面方向有夹角，通常这种方法可调整的角度不大，一般在0.5°以下，调整方法简单，用户可自行调整，同时由于不需要额外增加配置，可降低机床购买成本。
（2）在机床上配置带倾斜角度的垫板，将刀具冲程运动体系整体安装在有倾斜角度的垫板上。此方式不会影响整体机床的加工精度，但倾角是固定值，不能调整，不具有多样性，如果用户要加工多种倾角的工件，则需配置多套斜垫板，而且在机床更换斜垫板后，还需对机床的几何精度重新校核。这种方法适用于单一角度、大批量加工。配置斜垫板的机床外形如图3所示。
图3 配置斜垫板的机床外形
2.2 工件摆动
使刀具回转中心始终保持垂直于地面，工件回转中心倾斜一定的角度。
广泛应用的方法是在机床上配置能在一定范围内摆动的工作台，工作台设计为固定部分和摆动部分，固定部分安装在机床床身上。为了不破坏齿轮加工过程中的啮合比例关系，将蜗轮蜗杆结构设计在摆动部分内部，使其随工件一起摆动。摆动工作台适用范围广，倾角在-10°～+14°范围内可调。摆动工作台工作原理如图4所示。
图4 摆动工作台工作原理
以上三种方式适用于不同的工作场合和加工对象，可以单独使用，也可以叠加使用，在实际应用中均广泛存在。
3、实际应用中的选用
结合插齿机实际加工情况，用户在单机加工时多配置摆动工作台以满足加工倾角，摆动工作台由于在结构上设计了固定部分和摆动部分，两部分之间设计有标尺，可准确读出当前偏摆角度。使用时还可手动调整摆动倾角，也可根据用户需要设计安装伺服电机，利用数控系统实现倾角自动调整，大大方便了工人操作，也提高了调整精度，减小了人工误差。
但是插齿机在参与到无人值守加工、自动生产线或机器人生产线当中时，工作台上有时需要额外安装有自动上下料机构，这时就不适宜选用摆动工作台；用户如果选用机器人抓取工件，为了提高机床稳定性，同时也便于机器人抓取工件，一般也不采用摆动工作台方式，而是采用第二种方式，即斜垫板式。
4、结语
为了实现倒锥齿加工，可以选择刀轴整体偏摆或工作台摆动的方式。在插齿机工作过程中，选用合理的加工方式主要考虑的是工件加工的数量、工件的尺寸规格、设备的精度等。这也客观地决定了设计人员在插齿机设计方案制定和实施的过程中，需要充分考虑各种影响因素，增强设计方案的适用性。作为常见齿轮的重要组成部分，倒锥齿对于加工技术和设备的要求非常高，客观地决定了做好相关设计工作的重要性。为了实现倒锥齿加工目标，技术人员也应该对插齿机不同的结构形式有着充分的了解，从而选择出最佳的加工方式。
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