齿轮是机械行业中重要的传动元件,具有承载能力大、传动效率高、传动比稳定、恒功率输出、使用寿命长、结构紧凑等诸多优点。目前,插齿加工技术呈现出高速化和高效化的发展趋势。对于大型插齿机,由于主轴部分往复运动惯量大,很难通过增加冲程速度提高插齿效率。常规插齿加工过程中,插齿刀和工件齿坯以恒定的转速比作回转运动,切削面积成周期性变化,未能充分利用插齿机加工能力。为此,天津大学与天津第一机床总厂合作,从插齿加工原理角度挖掘加工潜力,提出了变圆周进给等切削面积高效插齿加工方法:通过连续调控圆周进给量,使插齿切削面积(切削力)基本恒定在目标值,从而充分发挥插齿机工作能力,提高插齿效率。本文以加工效率最大化为目标,对变圆周进给等切削面积插齿加工工艺综合优化进行了研究,主要内容和成果如下:1.依据齿轮啮合原理和插齿加工原理,以齿条作为加工圆形插齿刀的工具,建立了插齿刀参数化模型。2.在插齿刀模型的基础上,基于MATLAB平台,建立了插齿加工模型,实现了插齿加工过程数值模拟及切削面积计算。3.以加工效率最大化为目标,提出了插齿粗加工径向进给次数与进给量分配算法,实现了径向进给次数与进给量最优分配;进而基于等切削面积原理,对插齿加工圆周进给速度进行了规划,实现了全齿深等切削面积插齿加工。4.以Visual C#为开发工具,开发了变圆周进给高效插齿工艺规划系统,实现了插齿刀参数化建模功能、插齿加工过程仿真和切削面积计算功能、径向进给次数与进给量最优分配及圆周进给速度规划功能。