您了解插齿加工吗？
发布时间:
2019年05月22日
插齿刀是一种齿轮形或齿条形齿轮加工刀具。插齿刀用于按展成法加工内、外啮合的直齿和斜齿圆柱齿轮。插齿刀的特点是可以加工带台肩齿轮、多联齿轮和无空刀槽人字齿轮等。特形插齿刀还可加工各种其他廓形的工件，如凸轮和内花键等。
以插齿刀作为刀具来加工齿轮、齿条等的齿形，这种加工方法称为“插齿”。插齿时，插齿刀作上下往复的切削运动，同时与工件作相对的滚动。
01
插齿机的工作原理
使用齿轮形插齿刀的插齿机，加工原理类似一对相啮合的圆柱齿轮。其中一个是工件；另一个是特别的齿轮，它的模数和压力角与被加工齿轮完全相同，但每个齿的渐开线齿廓和齿顶上都作成刀刃——顶刃和两个侧刃，并有相应的前角、后角，这就是齿轮形插齿刀。
插齿机主要用于加工多联齿轮和内齿轮﹐加附件后还可加工齿条。在插齿机上使用专门刀具还能加工非圆齿轮﹑不完全齿轮和内外成形表面，如方孔﹑六角孔﹑带键轴(键与轴联成一体)等。加工精度可达7～5级，最大加工工件直径达12米。
插齿机分立式和卧式两种，前者使用最普遍。立式插齿机又有刀具让刀和工件让刀两种形式。高速和大型插齿机用刀具让刀，中小型插齿机一般用工件让刀。在立式插齿机上，插齿刀装在刀具主轴上，同时作旋转运动和上下往复插削运动；工件装在工作台上，作旋转运动，工作台(或刀架)可横向移动实现径向切入运动。刀具回程时，刀架向后稍作摆动实现让刀运动或工作台作让刀运动。加工斜齿轮时，通过装在主轴上的附件(螺旋导轨)使插齿刀随上下运动而作相应的附加转动。
结构的变迁
刀具进给
图1 工作台让刀
图2 刀头让刀
图3 刀头让刀，刀头升降式
20世纪60年代出现高速插齿机，其主要特点是采用硬质合金插齿刀，刀具主轴的冲程数高达2000次/分；采用静压轴承和静压滑块；由刀架摆动让刀，以减少冲击。卧式插齿机具有两个独立的刀具主轴，水平布置作交错往复运动，主要用来加工无空刀槽人字齿轮和各种轴齿轮等。此外，还有使用梳齿刀的插齿机，工作时梳齿刀作往复切削运动和让刀运动，工件作相应的转动，并在平行于梳齿刀节线方向上作直线运动，两者构成展成运动，工件的分齿是间歇的。
02
插齿的运动
1．切削运动（主运动），即插齿刀的上下往复直线运动，向下为切削行程，向上的返回行程是空行程。通过改变插齿机上不同齿轮的搭配获得不同的切削速度。
2．周向进给运动，又称圆周进给运动，它控制插齿刀转动的速度。
3．分齿运动，保证刀具转过一齿时工件也相应转过一齿的展成运动，它是实现渐开线啮合原理的关键。
如插齿刀的齿数为Z1，被切齿轮的齿数为Z2；插齿刀的转速为n1（r/min），被切齿轮的转速为n2（r/min），则它们之间应保证如下的传动关系： n2/n1 = Z1/Z2
4．径向进给运动，插齿时，插齿刀不能一开始就切至齿全深，需要逐步地切入，因此在分齿运动的同时，插齿刀需沿工件的半径方向作进给运动，径向进给运动由专用凸轮来控制。
5．退刀运动，为了避免插齿刀在回程中与工件的齿面发生摩擦，由工作台带动工件作水平退让运动，当插齿刀工作行程开始前，工作台又带动工件复位的运动。
03
刀具的种类
盘形刀
用于加工外齿轮、台阶齿轮块及较大直径的内齿轮。随着刃磨后刀具变薄，紧固螺帽有可能产生干涉。
碗形刀
用于加工直径较大的台阶齿轮、内齿轮，在结构上与盘形的区别在于，其刀体中间的凹孔较深，以便于容纳紧固螺母，避免在加工台阶齿轮时碰上工件。不会因刀具变薄紧固螺帽落出，而产生干涉，但比盘形刀贵。
锥柄刀
用于内径较小的内齿加工。
刀具各部位的名称
04
插齿加工产生的问题？
齿距累计误差较大
1、机床方面的问题
工作台和刀架的蜗杆蜗轮副的蜗杆轴向窜动过大。
工作台和刀架的蜗杆蜗轮副由于长期使用，齿面磨损，导致啮合间隙过大。
径向进给的丝杆、弹簧在切削加工时弹力不够。
工作台和刀架体的蜗杆蜗轮副中，尤其蜗轮的齿面有研损现象和齿面有磕碰毛刺。
工作台主轴与工作台的1：20的圆锥导轨接触过松，工作台主轴在转动时有浮动现象，定心不好。
让刀不稳定。
措施
重新调整蜗杆的轴向窜动，使窜动量在0.003-0.008范围内。
配磨调整垫片，使蜗杆蜗轮副的啮合间隙在0.02-0.05范围内，必要时修复蜗轮，重配蜗杆。
调整弹簧力。
用油石修磨或用刮刀刮削，如损伤较大，可考虑重新滚齿、研齿，以恢复蜗轮的精度，这时应重新配制蜗杆。
修刮圆锥导轨面，使圆锥导轨面的接触情况硬于平面导轨，且要求接触均匀，修刮时要求以100N左右的力用500mm的撬杠转动工作台时，在旋转一周中应无过轻或过重的感觉。
调整让刀机构，使让刀量在0.3-0.5的范围内，并且每次让刀的复位精度不大于0.01mm。
2、刀具方面的问题
插齿刀刀齿刃部已钝或有磕碰。
插齿刀刀齿本身精度不合格。
插齿刀的基准孔及端面精度超差。
措施
重新刃磨插齿刀。
更换插齿刀。
齿面粗糙度不佳
1、机床方面的问题
机床传动链中零件如刀具主轴、工作台主轴等精度已丧失或磨损，传动件之间的间隙变大，在切削时产生松动和冲击。
工作台主轴与工作台圆锥导轨面接触过硬，工作台带动沉重，因而在旋转时摩擦发热，产生振动；或接触过松，运转时工作台产生晃动。
刀架体及工作台两分度蜗杆在运转时轴向窜动过大，或蜗杆与蜗轮的啮合间隙过大，运转时引起跳动。
机床的让刀机构工作不正常，插齿刀回程时将工件的已加工表面擦伤。
措施
找出精度丧失的零件予以修复校正或更换。
修刮圆锥导轨面，保持接触均匀，旋转一周内无轻重感。
修磨调整垫片并更换轴承后，保证其轴向窜动在0.005，且保持蜗杆蜗轮副之间的合理啮合间隙。
重新调整让刀机构，尤其应注意当加工模数大于4或较小模数时，这种现象出现较多。
2、刀具方面的问题
插齿刀刃部已磨钝，使被插齿轮的齿面出现撕裂等情况。
插齿刀在插削过程中，产生积屑瘤并粘结在刀刃上，刃磨时未将粘刀部分磨掉，提高了刀齿表面粗糙度。
插齿刀前角应适应被插齿轮的材料，如插削调质处理后的合金材料时，仍采用前角为5°的插齿刀，则插削时易产生积屑瘤。
插齿刀安装后未紧固好，插削时产生位移和振动。
措施
重新刃磨插齿刀，使刃部锋利，并在刃磨时充分冷却，以提高前刀面的刃磨质量。
适当提高插齿刀的往复冲程数，以仰制结屑瘤的产生。
适当增大插齿刀的前角。
重新安装并紧固插齿刀。
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