插齒讓刀對(duì)齒部形狀影響的研究

黨 平

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司工藝部，山西 大同 037305）

引言

插齒是齒輪加工過(guò)程中的一道重要工序，加工齒部目前在機(jī)械加工行業(yè)中大都選擇插齒工藝來(lái)完成，所以對(duì)插齒的研究是作為一名工藝員必須要掌握的一項(xiàng)重要工作。

對(duì)于插齒，除對(duì)刀具，切削用量的選擇很重要外，刀具的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)和讓刀運(yùn)動(dòng)的調(diào)整也非常重要。

1 大行程的調(diào)整范圍和插刀的上下運(yùn)動(dòng)行程（見圖1）

圖1 行程長(zhǎng)度確定示意圖

插刀行程：H＝B＋2ΔH＝1.2B，式中：H為插齒刀行程長(zhǎng)度；B為齒坯寬度；ΔH為插齒刀的超越行程長(zhǎng)度（最小為2mm）。

2 插齒的讓刀行程

讓刀運(yùn)動(dòng)是插齒機(jī)的重要運(yùn)動(dòng)之一，它直接關(guān)系到機(jī)床工作的協(xié)調(diào)性，精度的高低，振動(dòng)和噪音的大小都要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。為此首先要求讓刀運(yùn)動(dòng)與刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)有對(duì)應(yīng)的同步傳動(dòng)，即刀具上下往復(fù)一次，必須有一次讓刀，并要求刀具在切削行程時(shí)保持直線運(yùn)動(dòng)，而回程時(shí)讓刀，插刀的運(yùn)動(dòng)軌跡（如下頁(yè)圖2所示）。

圖中插刀從A點(diǎn)開始，沿著A→B→C→D軌跡運(yùn)動(dòng)，AB段為插刀的主運(yùn)動(dòng)行程，BC段為讓刀行程長(zhǎng)度，CD為刀的主回程長(zhǎng)度與AB相等，DA為讓刀的回程長(zhǎng)度與BC相等。

這種情況屬于正常讓刀運(yùn)動(dòng)，即刀從最高點(diǎn)A點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)哆\(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)，刀具開始做讓刀運(yùn)動(dòng)從B點(diǎn)到C點(diǎn)，讓刀完畢，這時(shí)刀具再做主行程的回程運(yùn)動(dòng)從C點(diǎn)到D點(diǎn)，再?gòu)腄點(diǎn)回到起始點(diǎn)A點(diǎn)，做了一個(gè)完整的循環(huán)。

3 主運(yùn)動(dòng)與讓刀運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性影響工件質(zhì)量的分析

讓刀運(yùn)動(dòng)與刀具上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)之間除要求有同步運(yùn)動(dòng)外，還要保證刀具能沿正確的軌跡做上下運(yùn)動(dòng)。在讓刀行程長(zhǎng)度不變的情況下，由于設(shè)備的讓刀凸輪的型面曲線磨損或調(diào)整等原因，會(huì)出現(xiàn)提前讓刀和滯后讓刀兩種不正常情況，分別解述如下：

1）提前讓刀對(duì)刀具的使用壽命和工件質(zhì)量的影響。如下頁(yè)圖3所示。圖3中，插刀從A′點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)，由于是提前讓刀，所以插刀走到E′點(diǎn)時(shí)就開始讓刀，而這時(shí)插刀的主行程運(yùn)動(dòng)還在向下到B′點(diǎn)，所以插刀實(shí)際運(yùn)動(dòng)路線是E′C′斜線段，當(dāng)插刀運(yùn)動(dòng)路線從C′點(diǎn)到D′點(diǎn)的過(guò)程中，在F′點(diǎn)就開始讓刀回程，走的也是斜線F′A′的路線，最后再回到A′點(diǎn)完成一個(gè)循環(huán)。

分析，提前讓刀：即在插刀還未到插齒的主運(yùn)動(dòng)下端點(diǎn)時(shí)，插刀就開始讓刀的一種情況。

圖2 插刀的運(yùn)動(dòng)軌跡

圖3 提前讓刀插刀運(yùn)動(dòng)的軌跡

由于提前讓刀，所以插刀本來(lái)在最下端B′點(diǎn)讓刀而實(shí)際是在E′點(diǎn)就開始讓刀，出現(xiàn)E′C′斜線的情況。出現(xiàn)這種情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致：插不通；打刀，崩刃；工件齒部的齒形變化等（如圖4所示）。

圖4 齒形變化圖

從圖4可以看出，提前讓刀從齒頂寬度方面就能發(fā)現(xiàn)：齒項(xiàng)出現(xiàn)上窄下寬的情況。如果提前讓刀太多（2mm 以上）就會(huì)出現(xiàn)插不通或打刀的現(xiàn)象。

2）滯后讓刀對(duì)刀具的使用壽命和工件質(zhì)量的影響。滯后讓刀：當(dāng)插刀運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí)，讓刀還沒開始，這時(shí)刀具開始執(zhí)行回程運(yùn)動(dòng)，在回程運(yùn)動(dòng)途中才開始讓刀（見圖5）。

圖5中插刀從最高點(diǎn)A′點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)，正常情況下，刀具應(yīng)該在B′點(diǎn)開始讓刀，但由于滯后讓刀，所以插刀開始回程，當(dāng)?shù)毒呋氐紼′點(diǎn)時(shí)才開始讓刀到達(dá)C′點(diǎn)，這時(shí)刀具從C′點(diǎn)到達(dá)D′點(diǎn)，由于讓刀比正常滯后，所以當(dāng)?shù)毒叩竭_(dá)最高點(diǎn)D′點(diǎn)時(shí)，刀具既要向下開始下一個(gè)行程又要進(jìn)行讓刀回程，所以刀具此時(shí)運(yùn)動(dòng)路線為D′F′斜線，

圖5 滯后讓刀插刀運(yùn)動(dòng)的軌跡再開始下一個(gè)循環(huán)。

分析，由于滯后讓刀，所以刀具在運(yùn)行B′E′時(shí)，刀的側(cè)刃與工件相磨擦，故刀具此時(shí)磨損嚴(yán)重；當(dāng)?shù)毒哌\(yùn)行D′F′斜線段時(shí)，此時(shí)刀具既要向下運(yùn)動(dòng)還要逐漸進(jìn)刀，這樣的進(jìn)刀方式插出來(lái)的工件齒項(xiàng)肯定會(huì)出現(xiàn)上寬下窄的情況（如圖6所示）。

圖6 齒形變化圖

從上圖6可以看出，滯后讓刀加工出的工件會(huì)出現(xiàn)齒頂上寬下窄的現(xiàn)象，由于插刀的側(cè)刃和工件相抵觸，所以插刀的刀刃磨損嚴(yán)重，刀具壽命大幅度下降，如果讓刀滯后在2mm 以上時(shí)，插刀在向下運(yùn)動(dòng)開始后，就容易打刀。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不論是提前讓刀還是滯后讓刀，這兩種情況都會(huì)對(duì)工件的質(zhì)量和刀具壽命造成影響，如果加工的是接合齒，還會(huì)影響正常掛檔，使掛、摘檔困難。故在調(diào)整插齒機(jī)時(shí)，一定要認(rèn)真檢查插齒機(jī)的讓刀系統(tǒng)是否正常，否則加工出的工件就不能滿足圖紙和裝配要求。