倒錐齒加工用插齒機(jī)的設(shè)計
2016-8-3 來源:南京二機(jī)齒輪機(jī)床有限公司 作者:郭校姝
摘要:經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展,對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)效益的增加產(chǎn)生了積極影響,促使相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的安全性能有了更大的提高,設(shè)計方案更加合理科學(xué)。在倒錐齒加工過程中,需要采用專業(yè)的插齒機(jī),確保結(jié)構(gòu)部件的尺寸規(guī)格能夠達(dá)到實際生產(chǎn)要求。采用不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,可以使插齒機(jī)在倒錐齒加工的過程中發(fā)揮出巨大的保障作用,為結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化提供可靠的參考依據(jù)。在社會不同行業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)中,插齒機(jī)的作用效果非常明顯,可以快速地生產(chǎn)出不同類型的齒輪,現(xiàn)對倒錐齒加工用插齒機(jī)的設(shè)計進(jìn)行深入探討。
關(guān)鍵詞:倒錐齒;插齒機(jī);結(jié)構(gòu)部件;設(shè)計方案;尺寸規(guī)格;加工技術(shù)
0 、引言
作為機(jī)械傳動的常見形式,齒輪轉(zhuǎn)動廣泛應(yīng)用于不同的生產(chǎn)領(lǐng)域,為社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快帶來了積極的推動作用。采用不同的加工工藝方法,可以生產(chǎn)出不同類型的齒輪,像插齒、磨齒等。相對而言,插齒的應(yīng)用范圍較廣,對于加工技術(shù)的精度要求更高。不同用途的傳動齒輪對于加工工藝的操作流程要求有所區(qū)別,客觀地決定了技術(shù)人員掌握相關(guān)原理的必要性。本文通過對利用插齒機(jī)實現(xiàn)倒錐齒加工途徑等方面的深入分析,為相關(guān)的研究工作帶來了可靠的參考依據(jù)。
1、插齒機(jī)實現(xiàn)倒錐齒加工的主要途徑
結(jié)合現(xiàn)階段齒輪加工的發(fā)展現(xiàn)狀,可知插齒機(jī)在實際應(yīng)用中取得了良好的效果,為不同類型齒輪生產(chǎn)加工的實現(xiàn)帶來了重要的保障作用。這種加工齒輪的方式主要采用的是展成原理,對應(yīng)的插削過程相對比較特殊,而倒錐齒自身的特性也決定了它在插齒機(jī)加工過程中的特殊性———二者具有相交的角度,而一般的工件運用插齒機(jī)加工的過程中保持的是平行狀態(tài),相互之間的夾角為0。運用插齒機(jī)實現(xiàn)倒錐齒加工的過程中,刀具的位置必須安放合理,在固定軸線的傾斜旋轉(zhuǎn)過程中需要確定出實際的根錐角。這種角度也稱為傾斜角,對于倒錐齒加工過程中的尺寸規(guī)格影響非常大。像常見的刀軸擺動和工件擺動的方式,主要出現(xiàn)在立式插齒機(jī)加工的過程中。
2、多種實現(xiàn)途徑分析比較
運用插齒機(jī)加工齒輪的過程中,不同類型的插齒機(jī)實際的作用效果有所區(qū)別。操作人員應(yīng)該根據(jù)工件實際的要求慎重地選擇插齒機(jī)。插齒加工時,可以看作是刀具一邊在上下沖程形成切削動作,一邊在和工件的嚙合過程中形成齒形。在這樣的加工過程中疊加入一個傾角,這里可以按照擺動主體,分為刀具擺動和工件擺動兩大類,如圖1、圖2所示。


圖1 刀具擺動示意圖 圖2 工件擺動示意圖
2.1 刀具擺動
使工件回轉(zhuǎn)中心線始終保持垂直于地面,刀具沖程始終沿著傾斜的直線運動。
在設(shè)計中可以由以下2種方式實現(xiàn):
(1)利用插齒機(jī)本身帶有讓刀運動調(diào)整出傾角,使刀具中心線與垂直地面方向有夾角,通常這種方法可調(diào)整的角度不大,一般在0.5°以下,調(diào)整方法簡單,用戶可自行調(diào)整,同時由于不需要額外增加配置,可降低機(jī)床購買成本。
(2)在機(jī)床上配置帶傾斜角度的墊板,將刀具沖程運動體系整體安裝在有傾斜角度的墊板上。此方式不會影響整體機(jī)床的加工精度,但傾角是固定值,不能調(diào)整,不具有多樣性,如果用戶要加工多種傾角的工件,則需配置多套斜墊板,而且在機(jī)床更換斜墊板后,還需對機(jī)床的幾何精度重新校核。這種方法適用于單一角度、大批量加工。配置斜墊板的機(jī)床外形如圖3所示。

圖3 配置斜墊板的機(jī)床外形
2.2 工件擺動
使刀具回轉(zhuǎn)中心始終保持垂直于地面,工件回轉(zhuǎn)中心傾斜一定的角度。
廣泛應(yīng)用的方法是在機(jī)床上配置能在一定范圍內(nèi)擺動的工作臺,工作臺設(shè)計為固定部分和擺動部分,固定部分安裝在機(jī)床床身上。為了不破壞齒輪加工過程中的嚙合比例關(guān)系,將蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計在擺動部分內(nèi)部,使其隨工件一起擺動。擺動工作臺適用范圍廣,傾角在-10°~+14°范圍內(nèi)可調(diào)。擺動工作臺工作原理如圖4所示。

圖4 擺動工作臺工作原理
以上三種方式適用于不同的工作場合和加工對象,可以單獨使用,也可以疊加使用,在實際應(yīng)用中均廣泛存在。
3、實際應(yīng)用中的選用
結(jié)合插齒機(jī)實際加工情況,用戶在單機(jī)加工時多配置擺動工作臺以滿足加工傾角,擺動工作臺由于在結(jié)構(gòu)上設(shè)計了固定部分和擺動部分,兩部分之間設(shè)計有標(biāo)尺,可準(zhǔn)確讀出當(dāng)前偏擺角度。使用時還可手動調(diào)整擺動傾角,也可根據(jù)用戶需要設(shè)計安裝伺服電機(jī),利用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)傾角自動調(diào)整,大大方便了工人操作,也提高了調(diào)整精度,減小了人工誤差。
但是插齒機(jī)在參與到無人值守加工、自動生產(chǎn)線或機(jī)器人生產(chǎn)線當(dāng)中時,工作臺上有時需要額外安裝有自動上下料機(jī)構(gòu),這時就不適宜選用擺動工作臺;用戶如果選用機(jī)器人抓取工件,為了提高機(jī)床穩(wěn)定性,同時也便于機(jī)器人抓取工件,一般也不采用擺動工作臺方式,而是采用第二種方式,即斜墊板式。
4、結(jié)語
為了實現(xiàn)倒錐齒加工,可以選擇刀軸整體偏擺或工作臺擺動的方式。在插齒機(jī)工作過程中,選用合理的加工方式主要考慮的是工件加工的數(shù)量、工件的尺寸規(guī)格、設(shè)備的精度等。這也客觀地決定了設(shè)計人員在插齒機(jī)設(shè)計方案制定和實施的過程中,需要充分考慮各種影響因素,增強(qiáng)設(shè)計方案的適用性。作為常見齒輪的重要組成部分,倒錐齒對于加工技術(shù)和設(shè)備的要求非常高,客觀地決定了做好相關(guān)設(shè)計工作的重要性。為了實現(xiàn)倒錐齒加工目標(biāo),技術(shù)人員也應(yīng)該對插齒機(jī)不同的結(jié)構(gòu)形式有著充分的了解,從而選擇出最佳的加工方式。
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