杜玲玲

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州545007）

插齒是加工齒部的常用方法，插齒刀的齒形比較簡單，可通過高精度磨齒獲得精確的漸開線齒形，因此插齒可以得到較高的齒形精度；插齒刀沿齒向方向的切削是連續(xù)的，所以插齒時齒面的粗糙度較細(xì)，這就使插齒工藝在大量生產(chǎn)中逐漸得到廣泛采用。

目前插齒工藝已經(jīng)在齒輪件生產(chǎn)中普遍采用，但是關(guān)于齒輪件插齒加工時間的確定卻一直沒有成熟的方法和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以借鑒，更未制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合本企業(yè)使用的插齒機時間定額制定特點，提出的時間定額制定方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，不但可以在其他類型插齒機中使用，而且可以在其他齒輪加工設(shè)備工時定額制定中試用。

1 插齒機插齒原理

插齒機是一種金屬切削機床，是使用插齒刀按展成法加工內(nèi)﹑外直齒和斜齒圓柱齒輪以及其它齒形件的齒輪加工機床。以插齒刀作為刀具來加工齒輪、齒條等的齒形，這種加工方法稱為“插齒”。插齒時，插齒刀作上下往復(fù)的切削運動，同時與工件作相對的滾動。插齒機主要用于加工多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪。插齒刀的形狀與齒輪相似，插齒刀與齒坯按一對齒輪作嚙合并上下運動，經(jīng)過反復(fù)嚙合，插齒刀在毛坯上把齒形切成出來。我們來把插齒過程分解開來，首先把齒輪毛坯固定在操作臺上，對好插齒刀，然后開始插齒，插齒刀慢慢給刀，先在齒坯上切下一小片材料之后，插齒刀退回并旋轉(zhuǎn)一個小角度，同時齒坯也要轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)角度。插齒刀再向下運動，在齒坯上再切下一小片材料。就這樣不斷重復(fù)運動，同時插齒刀保證一定量的進(jìn)給。整個齒槽就被一刀刀地切出來，直到齒槽完全與插齒刀形狀相同，齒形被逐漸地包絡(luò)而成，一個完整的齒槽就加工而成了。一把插齒刀，可加工模數(shù)相同而齒數(shù)不同的齒輪，不存在理論誤差。但是由于在插齒過程中插齒刀會有一定的磨損，經(jīng)過長時間加工，齒形會發(fā)生一些變化，所以插齒刀超過一定的磨損量就需要更換，才能保證齒輪的精確度。

2 時間定額標(biāo)準(zhǔn)的制定

插齒機主要加工工藝過程包括搬運工件、裝夾工件、設(shè)備操作、插齒加工、退出、測量、卸工件和換刀時間。插齒機的工時標(biāo)準(zhǔn)，由機器作業(yè)時間和人工操作時間組成。而機器作業(yè)時間，可以根據(jù)設(shè)備相關(guān)參數(shù)計算得出；人工操作時間，則采用AST動作時間分析。插齒機時間定額的制定包括周期時間Tz和工時定額Td兩個方面。

式中，

Kk布休系數(shù)系數(shù)即布置工作地、休息與生理需要時間占周期作業(yè)時間的比值，常取20%；

N為定員數(shù)是指該設(shè)備的實際操作人數(shù)。

2.1 插齒機機加時間

由于插齒刀裝在刀具主軸上，同時作旋轉(zhuǎn)運動和上下往復(fù)插削運動，工件裝在工作臺上作旋轉(zhuǎn)運動，工作臺(或刀架)可橫向移動實現(xiàn)徑向切入運動，可知機器時間的計算公式為：

式中，

M為被加工齒輪模數(shù)，mm；

z為被加工齒輪齒數(shù)；

i為插齒刀圓周進(jìn)刀(走刀)行程次數(shù)；

n為插齒刀每分鐘往復(fù)行程數(shù)(d.str/min)，其是根

據(jù)插齒刀的行程長度L和切削速度ν決定的；

式中，ν為切削速度，其是根據(jù)齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、材質(zhì)的硬度選擇適當(dāng)?shù)那邢魉俣?；高速鋼插齒刀切削鋼質(zhì)齒輪時的切削速度一般為13~30 m/min；當(dāng)工件圓周進(jìn)給量f為0.42 mm時，切削速度ν一般為10~15.8 m/min，本標(biāo)準(zhǔn)（柳工標(biāo)準(zhǔn)）暫定為ν=15 m/min；

L為插齒刀的行程長度，L=B+L1+L2；

B為被加工齒輪寬度，mm；

L1、L2分別為插齒刀切入、超出長度，L1=L2=7，mm；

h為被加工齒輪全齒高，h=2.25×M，mm；

fc為工件每行程圓周進(jìn)給量,一般為0.2~0.5 mm/每往復(fù)行程，本標(biāo)準(zhǔn)（柳工標(biāo)準(zhǔn)）暫定為0.4 mm/每往復(fù)行程；

fr為刀具每行程徑向進(jìn)給量,一般為(0.1~0.3)f/每往復(fù)行程，本標(biāo)準(zhǔn)（柳工標(biāo)準(zhǔn)）暫按現(xiàn)場切削用量定為0.015 mm/每往復(fù)行程。

由于齒輪件分為在普通插齒機和數(shù)控插齒機上加工，要按照對應(yīng)的設(shè)備來選擇，普通插齒機和數(shù)控插齒機插加工的各參數(shù)的取值如表1和表2所示。

表1 插齒機插齒加工的各參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)取值

表2 某數(shù)控插齒機插齒加工的各參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)取值

2.2 插齒機輔助時間

人工操作輔助時間Tf，包括搬運輔助時間Tfb、裝卸輔助時間Tfz和操作輔助時間Tfc（啟動加工、停止加工、測量時間）。主要采用用AST方法分析得出。其計算公式為：

式中，

Tfb為人工搬運零件輔助時間，可根據(jù)零件的凈質(zhì)量，從表3搬運輔助時間模塊表（采用AST動作分析）中選取；

Tfz為人工裝夾零件輔助時間，其時間見表4裝卸輔助時間模塊表（采用AST動作分析）；

Tfc為人工操作輔助時間，包括啟動、結(jié)束機床、測量時間和打鋼印，其時間見表5操作輔助時間模塊表（采用AST動作分析）。

表3 搬運輔助時間模塊表(單位：min)

表4 裝卸輔助時間模塊表(單位：min)

表5 操作輔助時間模塊表(單位：min)

2.3 插齒機機床換刀時間

Th為更換插齒刀時間，由于插齒刀是在處于間斷、沖擊的狀態(tài)下工作，刀具很容易磨損，本標(biāo)準(zhǔn)研究的插齒刀的耐用度一般為5小時，磨損后就得更換、重磨，因此換刀時間應(yīng)該平均計入每個工件的機器時間內(nèi)；換刀時間為2.325 min(見“插齒機更換插齒刀AST時間分析”)。

例如:某工件的Tj=50 min，刀具的耐用度為5 h，平攤到單件的Th=2.325×Tj/5×60=0.3875 min。

3 插齒工時標(biāo)準(zhǔn)實例

以本企業(yè)生產(chǎn)的齒輪在插齒機上進(jìn)行插齒作業(yè)為例，介紹如何計算出該零件插齒工序的周期時間和工時定額。

3.1 周期時間的計算

該齒輪的模數(shù)為2.5 mm，根據(jù)工藝插齒刀圓周進(jìn)刀行程次數(shù)為3，對應(yīng)參數(shù)由表2查得

該齒輪凈質(zhì)量7.98 kg，由表1可查出搬運時間Tfz1為0.257 min，由表1可查出裝夾時間Tfz2為1.478 min，由表可查出人工操作輔助時間Tfc為0.948 min，換刀時間為0.22 min，則

3.2 工時定額的計算

由上可知，工時定額：

3.3 標(biāo)準(zhǔn)驗證

為了確保標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，需要對該工時標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗證。由現(xiàn)場拍攝回來的錄像分析，整個零件插齒的周期時間為33.298 min，與標(biāo)準(zhǔn)計算的周期時間31.177 min的差異率為6.36%。目前，該齒輪一個班的插齒加工量為12件。按一個班工作480 min計算，工時定額為40 min，與標(biāo)準(zhǔn)計算的工時定額37.412 min的差異率為6.46%，兩個差異率均在5%左右，可見該工時標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性比較高。

4 結(jié)束語

目前，部分齒輪件均已采用插齒工藝。計算其插齒加工時間時，按照本文所提出的計算方法對應(yīng)不同設(shè)備來選擇相應(yīng)的切削參數(shù)進(jìn)行計算。搬運、裝夾、操作等3類輔助操作時間標(biāo)準(zhǔn)模塊同時可以應(yīng)用到其他加工工藝過程相似的機床設(shè)備上。

[1]孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.