Приработка зубчатых колес. Обработка цилиндрических зубчатых колес. Уравнение кинематического баланса

Методом обкатки получают зубчатые колеса, имеющие высокую точность профиля и шага, а сам метод является наиболее производительным.

Самым простым и универсальным инструментом для метода обкатки является инструментальная рейка. Боковые участки зубьев рейки, образующие эвольвентный профиль на нарезаемом колесе, выполнены прямолинейными (рис. 43), так как прямые можно рассматривать как частные случаи эвольвент при .

Рис. 43. К определению делительной окружности

Эвольвента зуба cd образуется при обкатке некоторой прямой (центроиды) рейки mm без скольжения по окружности (центроиде) заготовки r .

Окружность радиуса r , по которой катится без скольжения прямая mm рейки в процессе изготовления зубчатого колеса, называется делительной (производственной) окружностью . Она отличается от начальных окружностей, появляющихся в процессе зацепления двух зубчатых колес. Каждое зубчатое колесо, имея только одну делительную окружность, может образовывать несколько начальных окружностей разного диаметра при за­цеплении с различными колесами.

Очевидно, что шаг по дуге делительной окружности р = P p . Так как , то:

. (6.4)

Здесь называется модулем зацепления .

Модуль зацепления является одним из основных параметров зубчатого колеса и выражается в миллиметрах. С целью сокращения количества инструмента значение модулей m стандартизовано. Размеры инструментальной рейки – так называемый исходный контур инстру­ментальной рейки – также стандартизованы в долях модуля зацепления (рис. 44).

Рис. 44. Инструментальная рейка

Прямолинейный участок профиля рейки выполнен в пределах 2h" a m ; закругление для формирования галтели зуба – на участке с"т .

Здесь: h" a – коэффициент высоты зуба;

с" – коэффициент радиального зазора;

– угол профиля рейки.

Для основного контура h" a = 1, с" = 0,25 и = 20°. ГОСТ предусматривает при необходимости применение укороченного контура (h" a = 0,8; с" = 0,3; = 20° ).

На средней линии толщина зуба равна половине шага рейки, т. е.

.

6.6.2. Способы обработки зубьев при методе обкатки

При обработке резанием форма режущего инструмента (инструментального колеса (долбяка, шевера) или инструментальной рейки) методом обкатки сходна с формой зубчатого колеса или зубчатой рейки, зубьям которых приданы режущие свойства.

Процесс резания (шлифования, шевингования) происходит при возвратном движении инструментального колеса или рейки вдоль оси зуба или при вращении червячной фрезы. Относительные движения в окружном направлении заготовки будущего колеса и режущего инструмента такие же, как и при зацеплении уже нарезанного колеса с другимзубчатым колесом или зубчатой рейкой (сходными с инструментальными).

Так как эвольвентное колесо может работать в паре с любым зубчатым колесом, то и инструмент по методу обкатки пригоден для изготовления любого зубчатого колеса (при одинаковой высоте зуба, точнее, при одинаковом модуле).

При образовании зубьев методом накатки (рис. 45) заготовка зубчатого колеса z диаметром примерно – (d a +d f )/2, часто предварительно нагретая токами высокой частоты, прокатывается между валками.

Валки сходны с эвольвентными зубчатыми колесами (рис. 45, а , б ) или с зубчатыми рейками (рис. 45, в ), получающими вместе с заготовкой принудительный обкат с постоянным передаточным отношением таким же, как и в готовом зубчатом зацеплении.

а ) б )

в )

Рис. 45. Схемы изготовления зубчатых колес методом накатки:

а )накатка с радиальной подачей; б ) пакетная накатка с протягиванием;
в ) накатка двумя рейками

Деформируя заготовку, валки образуют на ней зубья за счет пластического течения металла, вытесняемого из впадин зубчатого колеса. Волокна металла при этом не перерезаются, а поверхность зубьев упрочняется, что способствует повышению прочности зубчатого колеса.

Недостатком этого вида обработки является пока невысокая точность получаемого зубчатого колеса по сравнению с другими видами зубонарезания методом обкатки.

6.6.3. Установка рейки при нарезании и виды зубчатых колес

При нарезании зубчатого колеса возможны три случая установки инструментальной рейки:

1) средняя линия рейки касается и обкатывается без скольжения по делительной окружности нарезаемого колеса (заготовки) – (рис. 46, а );

б )

а )

в )

Рис. 46. Положение зубчатой рейки:

а ) без смещения; б ) с положительным смещением; в ) с отрицательным смещением

2) по делительной окружности обкатывается без скольжения некоторая прямая mm , расположенная ближе к вершинам зубьев рейки и смещенная от средней линии рейки на величину , где – коэффициент смещения. В этом случае говорят, что рейка отодвинута от центра колеса на величину (рис. 46, б );

3) по делительной окружности обкатывается прямая mm, смещенная к основаниям зубьев рейки на величину , где (рис. 46, в ).

Лекция 27. Зубонарезание. Методы изготовления зубчатых колёс

Формообразование профилей зубьев зубчатых колес

В передачах современных машин и приборов широко применяют зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением, т. е. такие, у которых боковая поверхность зуба очерчена эвольвентной кривой. Эвольвентой называют траекторию точки прямой, катящейся по окружности без скольжения.

Различают два метода профилирования эвольвентных зубчатых колес: копирование и обкатку (огибание).

Копирование. Метод основан на профилировании зубьев фа-сонным инструментом, профиль режущей части которого соответ-ствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса. По ме-тоду копирования зубчатые колеса нарезают дисковой модульной фрезой на горизонтально- или универсально-фрезерных станках (рис. 73, а) и пальцевой фрезой на вертикально-фрезерных станках (рис. 73, б) последовательно по одной впадине с ис-пользованием делительной головки.

Рис. 73. Схемы фрезерования зубьев по методу копирования:

1 – фреза; 2 – нарезаемое колесо.

В процессе фрезерования впадины между зубьями колеса со-общают фрезе главное вращательное движение, а заготовке - продольную подачу. По окончании фрезерования одной впадины стол отводят в исходное положение и заготовку поворачивают

на - часть оборота (z - число зубьев нарезаемого зубчатого ко-леса). Пальцевыми фрезами нарезают зубчатые колеса больших модулей и шевронные колеса.

Нарезание зубчатых колес методом копирования не обеспечивает высокой точности вследствие погрешностей фасонного инстру-мента и неточности делительных головок. Этот метод применяют для нарезания зубчатых колес невысокой точности. Зубонарезание методом копирования производят также долблением одновременно всех впадин зубчатого колеса. В качестве инструмента используют резцовую головку, которая имеет столько радиально расположен-ных фасонных резцов, сколько впадин у нарезаемого колеса.

Нарезание одновременно всех зубьев колеса по методу копирования обеспечивает высокую производительность, но в связи со сложностью и высокими требованиями к точности изготовлении режущего инструмента этот метод имеет ограниченное применение.

Обкатка . Метод основан на зацеплении зубчатой пары, элементами которой являются режущий инструмент и заготовка. Режущие лезвия инструмента имеют профиль зуба сопряженной рейки (рис. 74, а) или сопряженного колеса (рис. 75, а),

Рис. 74. Схема формообразования зубьев цилиндрического колеса червячной модульной фрезой: 1 – червячная модульная фреза; 2 – нарезаемое колесо

Рис. 75. Схема формообразования зубьев цилиндрического колеса долбяком:

Боковая поверхность зуба на заготовке образуется как огибающим последовательных положений режущих лезвий инструмента в их относительном движении (рис. 74, б и 75, б).

Различные положения режущих лезвий относительно формиру-емого профиля зубьев на заготовке получают в результате кинематически согласованных вращательных движений инструмента и заготовки на зуборезном станке.

Метод обкатки обеспечивает непрерывное формообразовании зубьев колеса. Нарезание зубчатых колес этим методом получило преимущественное распространение вследствие высокой произво-дительности и значительной точности обработки. Наиболее ши-роко применяют нарезание зубчатых колес методом обкатки на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.

Режущие инструменты для нарезания зубчатых колес по методу обкатки

Червячная модульная фреза (рис. 76, а). Фреза пред-ставляет собой винт с прорезанными перпендикулярно к виткам канавками. В результате этого на червяке образуются режущие зубья, расположенные по винтовой линии. Профиль зуба фрезы и нормальном сечении имеет трапецеидальную форму и представ-ляет собой зуб рейки с задним а и передним у углами заточки. Червячные фрезы изготовляют однозаходными и многозаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но точность ее работы при этом немного снижается. Поэтому для сохранения точности при чистовом нарезании надо применять однозаходные червячные фрезы. Многозаходные фрезы находят применение для чернового зубонарезания. Червячными модуль-ными фрезами нарезают цилиндрические колеса с прямыми и ко-сыми зубьями и червячные колеса

Рис. 76. Червячная модульная фреза (а); зуборезный долбяк (б) и зубострогальный резец (в)

Зуборезный долбяк (рис. 76, б). Долбяк представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эвольвептный профиль с задним а и передним у углами заточки. Различают два типа долбяков: прямозубые для нарезания цилиндрических колёс с прямыми зубьями и косозубые для нарезания цилиндрически колес с косыми зубьями.

Зубострогальный резец (рис. 76, в). Резец имеет призматическую форму с соответствующими углами заточки и прямолинейным режущим лезвием. Режущее лезвие затачивают с передним углом γ = 20° и задним углом α = 0°. Задний угол образуется в результате наклонного закрепления резца в державке, при этом уменьшается передний угол у. Эти резцы применяют попарно для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями.

Нарезание зубчатых колес на зубофрезерных станках

На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические колеса внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями и червячные колеса червячной модульной фрезой по методу обкатки.

Рис. 77. Общий вид зубофрезерного станка.

На рис. 77 показан общий вид зубофрезерного станка. На станке 1 установлена неподвижная стойка 2. Фрезу, закрепленную на оправке, устанавливают в шпинделе фрезерного суппорта 3, который перемещается по вертикальным направляющим стойки. Заготовку закрепляют на оправке вращающегося стола 7. Верхний конец оправки поддерживается подвижным кронштейном 5. Салазки 8 oбеспечивают горизонтальное перемещение стойки 6 и стола 7 по направляющим станины. Поперечина 4 связывает обе стойки и тем самым по-вышает жесткость станка.

Для обеспечения требуемых скоростей вращения и поступательного перемещения фрезы и заготовки в процессе нарезания зубьев станок имеет четыре гитары сменных зубчатых колес.

С помощью гитары скоростей 9 устанавливают частоту вращения шпинделя в минуту. Гитара деления 11 (обкатки) служит для сообщения заготовке окружной скорости, необходимой для автоматического деления заготовки на заданное число зубьев. С помощью гитары подач 10 устанавливают вертикальную подачу фрезы или горизонтальную подачу заготовки. Гитара дифферен-циала (находится в одной коробке с гитарой подач) сообщает заготовке дополнительное вращательное движение при нарезанииколёс с косым зубом. Она позволяет увеличить или уменьшить скорость вращения заготовки, которая определяется настройкой делительной гитары, и получить левый или правый наклон зубьев колеса.

(рис. 78, а).

При нарезании червячная фреза вращается и перемещается вдоль оси заготовки. Скоростью резания при зубофрезеровании является скорость вращения фрезы, а подачей - перемещение фрезы вдоль оси вращения заготовки.

Рис. 78. Схемы нарезания цилиндрических зубчатых колёс на зубофрезерном станке:

1 – червячная фреза; 2 – заготовка

Скорость резания (в м/мин):

,

где D ф - наружный диаметр фрезы, мм; n - частота вращения фрезы, об/мин.

Подачу s B измеряют в миллиметрах на один оборот заготовки и выбирают из нормативов по режимам резания в зависимости от числа зубьев, требуемой шероховатости и точности обработки. Так как червячная фреза представляет собой ряд реек, режущие лезвия которых расположены на винтовых поверхностях червячная фреза и заготовка должны находиться в относительном движении, соответствующем зацеплению колеса с рейкой.

Вращение фрезы и заготовки связано отношением:

,

где n заг - частота вращения заготовки, об/мин; n ф -частота вращения фрезы, об/мин; А - передаточное отношение передач цепи обкатки; k - число заходов червячной фрезы; z - число нарезаемых зубьев на заготовке.

Отсюда следует, что при каждом обороте червячной фрезы заготовка должна повернуться на k/z часть оборота. Согласованной и непрерывное вращение заготовки и фрезы являются обкаточным движением. Таким образом, для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями необходимы три движения: главное вращательное червячной фрезы v, круговая подача заготовки (делительное движение) s кp. заг. и вертикальная подача фрезы s B . Для согла-сования этих движений на станке настраивают кинематический цепи: скоростную, делительную и вертикальной подачи.

Кинематическая скоростная цепь связывает вращение чернич-ной фрезы с вращением вала электродвигателя. Кинематическая цепь деления (обкатки) связывает вращение червячной фрезой с вращением заготовки; кинематическая цепь вертикальной подачи - перемещение фрезы в вертикальной плоскости с вращением заготовки.

Чтобы нарезаемые зубья имели симметричный профиль, ось вращения червячной модульной фрезы устанавливают под углом λ к торцу заготовки колеса.

При нарезании цилиндрических колес с прямыми зубьями (рис. 78, б) ось червячной фрезы устанавливают относительно плоскости, перпендикулярной к оси заготовки, под углом λ, равным углу подъема витков червячной фрезы w.

Нарезание цилиндрических колес с косыми зубьями (рис. 78 в).

При нарезании ось фрезы устанавливают под углом λ, при определении которого учитывают угол подъема витков червячной фрезы w и угол наклона нарезаемых зубьев β:

;

знак «плюс» берут при разноименном наклоне зубьев фрезы и колеса, «минус» – при одноименном наклоне.

Для формообразования косого зуба необходимы три движения: вращение фрезы v, вертикальная подача фрезы s B и ускоренном (или замедленное) вращение заготовки s кp. заг, которое складывается из основного и дополнительного ее вращений. Первые дни движения и основное вращение заготовки осуществляются настройкой тех же кинематических цепей, что и при нарезании колес с прямыми зубьями.

При вертикальном перемещении фрезы на величину подачи s B зубья фрезы должны перемещаться вдоль винтовых линий зубьев колеса. Для обеспечения этого условия необходимо, чтобы заготовка совершила один дополнительный оборот, что достигается настройкой дифференциальной кинематической цепи. Дифференциальная цепь сообщает заготовке один дополнительный оборот за Т/t в оборотов вертикального ходового винта фрезерного суппорта (T - шаг винтовой линии зубьев нарезаемого колеса; t B - шаг резьбы вертикального ходового винта фрезерного суппорта).

Суммирование основного и дополнительного вращательных ишжений заготовки осуществляется дифференциалом. Основное и ращение заготовки зависит от отношения числа заходов червячной фрезы к числу зубьев нарезаемого колеса, а дополнительное к ращение - от угла наклона нарезаемых зубьев.

Направление дополнительного вращения заготовки Δs кр.заг совпадает с направлением ее основного движения (ускоренное вращение заготовки), если направления винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и фрезы одинаковы. Если же направления винтовых линий различны, то дополнительное вращение будет направлено в сторону, обратную основному движению (замедлен-ное вращение заготовки).

Нарезание червячных колес (рис. 78, г).

При нарезании ось фрезы устанавливают горизонтально (λ = 0°) на высоте сере-дины заготовки.

Для нарезания червячных колес необходимы три движения: вращение червячной фрезы v, вращение заготовки s кp.заг и радиаль-ная подача заготовки s p . Первые два движения осуществляют настройкой тех же кинематических цепей, что и при нарезании колес с прямыми и косыми зубьями. Для нарезания зуба на пол-ную глубину заготовке сообщают радиальную подачу s p , настраи-вая кинематическую цепь горизонтальной подачи. Цепь горизон-тальной подачи связывает перемещение заготовки в горизонталь-ной плоскости с ее вращением (s p мм/об, заг.).

Нарезание зубчатых колес на зубодолбежных станках

На зубодолбежных станках нарезают цилиндрические зубча-тые колеса внешнего и внутреннего зацепления с прямыми и ко-сыми зубьями. На этих же станках можно нарезать блоки зубча-тых колес с малым расстоянием между венцами колес, а также шевронные колеса. Зубчатые колеса на зубодолбежных станках нарезают долбяками по методу обкатки, в основу которого поло-жено зацепление двух цилиндрических зубчатых колес (см. рис. 75, б).

Зубодолбежные станки в зависимости от расположения оси нарезаемого колеса делят на горизонтальные и вертикальные.

Рис. 79. Общий вид зубодолбёжного станка.

На рис. 79 показан общий вид вертикального зубодолбежного станка. Станина станка состоит из двух частей – нижней 1 и верхней 2. Долбяк, закрепленный в шпинделе 6, получает вращение и одновременно возвратно-поступательное движение. Суппорт 4 перемещается по направляющим станины 2 и в роперечном направлении. Заготовку закрепляют на шпинделе стола 7 и сообщают ей вращательное движение. Кроме того, заготовка имеет возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости для отвода заготовки от долбяка во время его холостого хода. Гитара скоростей 8 предназначена для изменения числа двойных ходов в минуту долбяка. Гитара делении 3 сообщает долбяку окружную скорость для автоматического деления заготовки на заданное число зубьев. С помощью механизма подачи 5 устанавливают радиальную подачу долбяка.

Нарезание цилиндрических колес с прямыми зубьями (рис. 80, а).

Такие колеса нарезают прямозубыми долбяками.

Рис. 80. Схемы нарезания цилиндрических колёс с прямым зубов внешнего (а) и внутреннего (б) зацеплений на зубодолбёжном станке:

1 – долбяк; 2 – нарезаемое колесо

Главным движением, определяющим скорость резания, является возвратно-поступательное движение долбяка. Движение долбяка вниз является рабочим ходом v p , движение его вверх - холостым ходом v x . Оба движения - рабочее и холостое составляют двойной ход долбяка.

Скорость резания (в м/мин) при зубодолблении:

,

где L - длина хода долбяка, мм; n - число двойных ходов долбяка в минуту.

Долбяк и заготовка, находясь в зацеплении, вращаются со скоростью, обратно пропорциональной числу их зубьев:

,

где n заг - частота вращения заготовки, об/мин; n д - частота вращения долбяка, об/мин; z д - число зубьев долбяка; z зar - число зубьев нарезаемого колеса.

Вращение долбяка (круговая подача долбяка s кp.д) и вращение заготовки (круговая подача заготовки s кp. заг) яв-ляются движением обкатки.

Круговая подача выражается дли-ной дуги делительной окружности дол-бяка, на которую он поворачивается за один двойной ход (мм/дв. ход). Попе-речным перемещением суппорта долбя-ку сообщают радиальную подачу - движение врезания долбяка в заготов-ку (s p мм/об. заг). Радиальная подача сообщается до достижения полной глу-бины впадины между зубьями. В даль-нейшем процесс нарезания происходит при постоянном межцентровом расстоянии в течение одного обо-рота заготовки. Для устранения трения зубьев долбяка о заго-товку во время холостого хода заготовка вместе со столом отво-дится от долбяка, а в начале рабочего хода подводится к долбяку (на схеме - движение Δs).

Рис. 81. Схемы нарезания цилиндрического колеса с косым зубом внешнего зацепления на зубодолбёжном станке:

1 – копир; 2 – долбяк; 3 – нарезаемое колесо

Нарезание цилиндрических колес с прямыми зубьями внутрен-него зацепления (рис. 80, б). При нарезании таких колес долбяку и заготовке сообщают те же движения, что и при нареза-нии колес внешнего зацепления. Различие заключается лишь в том, что при нарезании зубчатых колес внутреннего зацепления направления вращения долбяка и заготовки одинаковы, тогда как при нарезании колес внешнего зацепления они противоположны.

Нарезание цилиндрических колес с косыми зубьями (рис. 81). Нарезают такие колеса косозубыми долбяками. Для нарезания колес с косыми зубьями нужен комплект косозубых долбяков с та-ким же углом наклона зубьев, как и у нарезаемых колес. Этот комплект состоит из двух долбяков: левого - для нарезания правого колеса и правого - для нарезания левого колеса.

Долбяку и заготовке сообщают те же движения, что и при нарезании колес с прямыми зубьями. Дополнительно долбяку сообщают вращательное движение (дополнительную круговую подачу Δs кр.д), обусловленное углом наклона зубьев и согласованное с его возвратно-поступательным движением. Дополнительное вращение долбяка обеспечивается установкой на шпинделе станка винтовых направляющих (копиров). Угол наклона винтовой линии копира должен соответствовать углу наклона зубьев нарезаемого колеса.

Цилиндрические колеса с косыми зубьями внутреннего зацепления нарезают долбяками с одноименным направлением зубьев.

Преимуществом метода зубодолбления, помимо возможности нарезания колес внутреннего зацепления и блочных колес, является более высокая точность и меньшая шероховатость боковых поверхностей зубьев по сравнению с поверхностями, получаемыми при зубофрезеровании.

Нарезание конических колес с прямыми зубьями на

зубострогальных станках

Конические зубчатые колеса на зубострогальных станках нарезают методом обкатки. В основу этого метода положено зацепление двух конических колес, одно из которых плоское (рис. 82, а).

Рис.82. Схема нарезания конического колеса с прямым зубом на зубострогальном станке: 1 – производящее колесо; 2 – нарезаемое колесо; 3 – люлька; 4 – зубострогальный резец

Нарезаемое коническое колесо (заготовка) находится в зацеплении с производящим плоским коническим колесом, у которого угол при вершине конуса φ п = 90°, а зубья ограничены плоскостями сходящимися в общей вершине, и имеют форму зуба рейки, т. е. плоское коническое колесо представляет собой кольцевую ройку. Роль производящего колеса выполняют два зубострогаль-ных резца, образуя впадину между зубьями.

На рис. 83 показан общий вид зубострогального станка. На станине 1 слева расположена стойка 3 с люлькой 4. По направ-ляющим люльки перемещаются два резцовых суппорта 5, несущих зубострогальные резцы. Резцы попеременно совершают возвратно-поступательное движение в направлении к вершине конусов ко-мических колес - плоского и заготовки. Число двойных ходов резцов в минуту устанавливают настройкой гитары скоростей 2. Люлька смонтирована на планшайбе и при обкатке вращается вокруг горизонтальной оси, имитируя вращение плоского конического ко-леса.

В шпинделе делитель-ной бабки 6 на оправке закрепляют заготовку. Са-лазки 8 делительной баб-ки, перемещаясь по про-дольным направляющим станины, подводят заготов-ку к резцам и отводят ее от них. Величина подвода и отвода заготовки регу-лируется с помощью ба-рабана механизма 9. На-стройкой гитары деления 7 заготовке при отводе ее от резцов сообщают поворот на один угловой шаг, т. е. на 1/z оборота. Делительная бабка 6 может поворачиваться вокруг верти-кальной оси для установки оси шпинделя (заготовки) под углом φ (угол при вершине конуса нарезаемого колеса) к оси люльки.

Рис. 83. Общий вид зубострогального станка

В процессе зубострогания конических колес с прямыми зубьями (см. рис 82, б) главным движением является возвратно-посту-пательное движение резцов. Движение резцов в направлении к вершине конуса заготовки является рабочим - v p , а обратный ход резцов является холостым - v х. Оба движения - рабочее и холостое - составляют двойной ход резца.

Вращение заготовки (круговая подача заготовки s кp. заг) и люльки с резцами (круговая подача люльки s кp. л) является дви-жением обкатки и должно соответствовать передаточному отно-шению:

,

где z п - фиктивное число зубьев производящего колеса; z - число зубьев нарезаемого колеса.

В результате главного и обкаточного движений на заготовке образуются две неполные впадины и один полностью обработанный зуб. После нарезания одного зуба заготовка отводится от резцов, направление вращения люльки с резцами и заготовки изменяется, затем они возвращаются в исходное положение (холостой ход). Во время отвода заготовки от резцов шпиндель бабки вместе с заготовкой поворачивается на угловой шаг (1/z оборота), обеспечивая деление. Затем заготовке сообщают подачу на глубину впадины, и начинается нарезание второго зуба.

Нарезание конических колес с круговыми зубьями на зуборезных станках

Конические колеса с круговыми зубьями (с криволинейным профилем, описанным по окружности) имеют значительные экс-плуатационные преимущества (плавность и бесшумность работы, большую прочность зубьев, высокий к. п. д. и др.) по сравнению с коническими колесами с прямыми зубьями.

Рис. 84. Схема нарезания конического колеса с круговыми зубьями.

Конические колеса с круговыми зубьями нарезают по методу обкатки резцовыми головками, у которых резцы расположены по окружности, на зуборезных станках специальной конструкции. Общая компоновка и конструкция зуборезного станка принци-пиально аналогичны зубострогальному станку для нарезания конических колес с прямыми зубьями.

На рис. 84 приведена схема нарезания конического колес круговыми зубьями. Нарезаемое коническое колесо 1 (заготовки) в процессе обработки находится в зацеплении с плоским коническим колесом 3 с круговыми зубьями (круговой рейкой), которое является производящим колесом. Роль зубьев производящего колеса выполняют резцы резцовой головки 2, закрепленной на шпинделе люльки. Главным движением является вращение резцовой головки вокруг своей оси. Вращение заготовки 1 вокруг своей оси (круговая подача заготовки s кp заг) и вращение резцовой головки 2 вокруг оси люльки 4 (круговая подача люльки s кр.л) являются движением обкатки. При повороте заготовки на один зуб резцовая головка также поворачивается на угол, соответствую-щий одному зубу. Вращательное движение люльки продолжается и тех пор, пока не будет закончена обкатка профиля одной впадины, после чего заготовка отводится от резцовой головки, и люлька начинает вращение в обратную сторону. Заготовка про-должает вращаться в том же направлении. Когда люлька придет в исходное положение, заготовка займет угловое положение, соответствующее новой впадине. Затем заготовку подводят к резцовой головке, сообщая ей движение подачи s t на глубину впадины, и цикл обработки повторяется.

Отделочная обработка зубьев зубчатых колес

В процессе нарезания зубчатых колес на поверхностях зубьев возникают погрешности профиля, появляется неточность шага зубьев и др. Для уменьшения или ликвидации погрешностей зубья дополнительно обрабатывают. Отделочную обработку для зубьев незакаленных колес называют шевингованием. Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо 2 плотно зацепляется с инструментом 1 (рис. 85, а). Скрещивание их осей обязательно. При таком характере зацепления в точке А можно разложить скорость v ш на составляющие. Составляющая v направлена вдоль зубьев и является скоростью резания, возника-ющей в результате скольжения профилей. Обработка состоит в сре-зании (соскабливании) с поверхности зубьев очень тонких волосо-образных стружек, благодаря чему погрешности исправляются, зубчатые колеса становятся более точными, значительно сокращается шум при их работе. Отделку проводят специальным металлическим инструментом - шевером (рис. 85, б). Угол скрещивания осей чаще всего составляет 10-15°. При шевинговании инструмент и заготовка воспроизводят зацепление винтовой пары. Кроме этого, зубчатое колесо перемещается возвратно-поступательно (s пp) и после каждого двойного хода подается в радиальном направлении (s t). Направления вращения шевера (v ш) и, следовательно, заготовки (v заг) периодически изменяются. Шевер режет боковыми сторонами зубьев, которые имеют специальные канавки (рис. 85, в) и, сле-довательно, представляют собой режущее зубчатое колесо.

Рис. 85. Схема отделочной обработки зубьев зубчатых колес.

На закаленных зубчатых колесах погрешности боковых поверх-ностей зубьев удаляют хонингованием (если припуск на обработку не превышает 0,01-0,03 мм на толщину зуба). Процесс хонингования заключается в совместной обкатке заготовки и абразивного инструмента, имеющего форму зубчатого колеса. Оси заго-товки и инструмента скрещиваются под углом 15-18°. При вращении зубчатой пары (рис. 85, г) возникает составляющая скорости скольжения. Абразивные зерна хона обрабатывают боковые стороны зубьев заготовки (рис. 85, д). Скорости v x и v заг вращения пары, находящейся в зацеплении при хонингованин, во много раз больше, чем скорости вращения при шевинговании.

Хонингуемые прямозубые или косозубые цилиндрические колеса вращаются в плотном зацеплении с хоном. Зубчатое колесо кроме вращения совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси (s пp). Направление вращения пары изменяется при каждом двойном ходе.

При изготовлении хонов в качестве абразива используют карбид кремния или электрокорунд. Число зубьев как хона, так и шевера не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Вершина зуба колеса постоянно контактирует с впа-диной зуба хона. Благодаря этому уменьшается скорость изнашивания хона, а вследствие постоянного внедрения головки зуба колеса во впадину хона происходит автоматическое восстановление его зубьев. Необходима лишь периодическая правка хона по его наружной поверхности, чтобы поддерживать требуемый зазор Δ (рис. 85, д).

Значительные погрешности зубчатых колес, возникшие после термической обработки, исправляют методом зубошлифования. Этот метод отделки обеспечивает получение высокой точ-ности с малой шероховатостью поверхности зубьев и может быть использован при обработке цилиндрических и конических зубчатых колес.

Шлифование зубьев цилиндрических колес возможно копирова-нием и обкаткой. Метод копирования по своей сущности соответствует зубонарезанию дисковой модульной фрезой. Эвольвентный профиль зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин обрабатываемого колеса.

Шлифование зубьев методом обкатки основано на принципе зацепления обрабатываемого колеса с зубчатой рейкой. При этом элементы воображаемой зубчатой рейки образованы абразивными инструментами. Так, рейку могут представить два абразивных круга, шлифующие торцы которых расположены вдоль сторон зубьев рейки. Элемент рейки может быть образован и одним абразивным кругом, заправленным по форме ее зуба. Для выполнения процесса шлифования методом обкатки осуществляют не только все движения указанной пары, находящейся в зацеплении, но и движения, необ-ходимые для процесса резания. После обработки двух боковых поверхностей зубьев колесо поворачивается на величину углового шага (1/z). Движения резания и деления обеспечивает специальное устройство зубошлифовальных станков.

Результаты, получаемые при обработке зубчатых колес зубошлифованием, могут быть улучшены зубопритиркой. С ее помощью можно получать поверхности высокого качества, увеличивать плавность хода и долговечность работы зубчатой пары. Такой метод отделки применяют для закаленных зубчатых колес.

Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давле-ния между зубьями притира и обрабатываемого колеса мелкозернистый абразив в смеси с маслом внедряется в более мягкую поверхность притира. Благодаря сколь-жению, возникающему между зубьями при вращении пары, зерна абразива снимают мельчайшие стружки с обрабатываемого колеса. При зубопритирке происходит искусственный износ материала колеса в соответствии с профилем зуба притира

В ходе обработки притир и колесо, находящиеся в зацеплении, совершают возвратно-поступательное движение. Кроме того, притир совершает возвратно-поступательное перемещение вдоль своей оси, что обеспечивает равномерность обработки по всей ширине зуба. Наибольшее распространение получили схемы обработки тремя притирами. Такой метод увеличивает производительность обработки.

Зубопритирка может обеспечить более высокое качество обра-ботки, чем зубошлифование, лишь в случае точного изготовления зубчатого колеса. Максимальный припуск, удаляемый притиркой, не должен превышать 0,05 мм.

ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ... (в частности, транспортного машиностроения ), а также отдельных... о судебных процессах ; состязательность, т.е. участие в процессе прокурора и... промышленности, введение твердой валюты... уровень технологической зависимости СССР...

Лекции по дисциплине «Основы безопасности труда»

Документ

Лекции по дисциплине «Основы безопасности труда» Введение Целями преподавания дисциплины является формирование у студентов понимания организации и...

Лекция №13

Классификация зуборезных станков. Зубодолбёжный станок 514, кинематика. Зубофрезерный станок 5Д32, кинематика.

Методы нарезания цилиндрических зубчатых колёс.

При всем разнообразии парка станков и режущего инструмента, применяемого для нарезания зубчатых колес, различают два метода изготовления колес, а именно:

1) метод копирования профиля режущего инструмента

2) метод обката (огибания), основанный на механическом воспроизводстве зубчатого зацепления.

Наряду с указанными методами, для производства цилиндрических зубчатых колес применяют также следующие высокопроизводительные методы обработки:

а) одновременное долбление всех впадин зубьев заготовки специальными многорезцовыми головками; в таких головках число резцов равно числу впадин на обрабатываемом колесе, а форма режущих кромок является точной копией профилей впадин зубьев;

б) протягивание зубьев колес;

в) образование зубьев без снятия стружки волочением или накаткой;

г) холодную и горячую прокатку зубьев;

д) прессование зубчатых колес (из синтетических материалов).

Метод копирования. Нарезание по методу копирования осуществляется фрезерованием, строганием, шлифованием и протягиванием. Инструментами при этом могут быть строгальный резец (рис. 1,а), модульные дисковая (рис. 1,б) и пальцевая (рис. 1,в) фрезы и фасонный шлифовальный круг (рис 1,г). Инструмент вырезает на заготовке впадины между зубьями, при этом профиль зуба соответствует профилю режущего инструмента. После обработки каждой впадины заготовку поворачивают на один зуб с помощью делительной головки.

Рис. 1 Схемы образования профиля зуба по методу копирования.

Преимущества метода: можно нарезать шестерни на универсальных станках, это важно в единичном производстве, когда нужно изготовить одну шестерню.

Недостатки метода: Невысокие производительность и точность обработки, так как много времени затрачивается на процесс деления.

Для получения теоретически точного профиля зуба при обработке каждого зубчатого колеса с определенным числом зубьев и модулем необходимо иметь специальную фрезу. Это требует большого числа фрез, поэтому обычно используют наборы из восьми дисковых фасонных фрез для каждого модуля зубьев, а для более точной обработки – набор из 15 или 26 фрез. Каждая фреза набора предназначена для обработки зубчатых колес с числом зубьев в определенных пределах, но ее размеры рассчитывают по наименьшему числу зубьев этого интервала, поэтому при обработке колес с большим числом зубьев фреза срезает лишний материал. Если бы расчет вели по среднему числу зубьев данного интервала, то при фрезеровании колес меньшего диаметра их зубья получились бы утолщенными, что привело бы к заклиниванию колес при работе.

Метод обкатки. Наиболее широкое распространение в практике получило механическое воспроизводство зубчатого зацепления – метод обкатки (огибания). Он заключается в том, что заготовке и инструменту сообщают движения, воспроизводящие зацепление пары сопряженных зубчатых колес или колеса с зубчатой рейкой; одновременно режущий инструмент совершает рабочее движение резания. Этот метод отличается от предыдущего более высокой производительностью и точностью обработки, причем одним инструментом можно нарезать все колеса данного модуля независимо от числа зубьев. Из инструментов, используемых для нарезания цилиндрических зубчатых колес методом обкатки, наибольшее распространение получили долбяки и червячные фрезы.

Принцип нарезания зубьев методом обкатки заключается в следующем. Долбяк 1 (рис. 2) получает возвратно-поступательное движение (по стрелке I ) (движение скорости резания) и медленное враща­тельное движение (по стрелке III ), согласованное с вращением заготовки (по стрелке II ) (круговая подача). Заготовке сообщают радиальное перемещение по стрелке IV в период врезания (ра­диальная подача). У некоторых станков это движение сообщается долбяку.

При движении долбяка, режущие кромки его зубьев воспроиз­водят в пространстве медленно вращающееся «производящее ко­лесо» 2 , в зацеплении с кото­рым находится обрабатывае­мая заготовка. При каждом движении сверху вниз долбяк удаляет определенную часть металла из впадин, придавая зубьям заготовки требуемую форму. Для предотвращения трения задних поверхностей зубьев долбяка о заготовку при обратном его ходе, долбяк (или заготовка) получает радиальный отвод по стрелке V .

I : Ф v (П 1) формообразующее движение резания (возвратно-поступательное движение долбяка).

II и III : Ф s (В 1 В 2) формообразующее движение подачи (движение обкатки).

IV : Вр(П 2) движение радиального врезания.

V : Всп(П 3) вспомогательное движение (отвод долбяка во время его холостого хода).

Классификация зуборезных станков.

Зубообрабатывающие станки, выпускаемые нашей станкостроительной промышленностью, подразделяются на различные типы по следующим признакам:

а) по назначению – станки для обработки цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями; станки для нарезания конических колес с прямыми и криволинейными зубьями; станки для нарезания червячных и шевронных колес, зубчатых реек; специальные зубообрабатывающие станки (зубозакругляющие, притирочные, обкатные и др.);

б) по виду обработки (рабочего движения) и инструмента – зубодолбежные, зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошевинговальные, зубошлифовальные и др.;

в) по точности обработки – станки для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки (отделки) и для доводки рабочих поверхностей зубьев.

Зубодолбёжный станок 514, кинематика.

Назначение станка. Станок предназначен для нарезания цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями, как наружного , так и внутреннего зацепления в условиях индивидуального и, главным образом, серийного производства. Станок приспособлен для нарезания блоков шестерен. При наличии дополнительных приспособлений на станке можно также нарезать рейки. Станок может быть использован для чернового и чистового нарезания зубьев.

Движения в станке.

Движение резания – прямолинейное возвратно-поступательное движение шпинделя с долбяком.

Движения подач – вращение долбяка относительно своей оси (круговая подача) и радиальное перемещение шпиндельной головки в период врезания (радиальная подача). Движение деления и обкатки – им является согласованное вращение стола с заготовкой. Вспомогательные движения – отвод стола с заготовкой от долбяка в момент его обратного хода и быстрое установочное вращение стола с заготовкой. К вспомогательным движениям следует отнести также движение счетного механизма для автоматического выключения станка.

Принцип работы. Станок модели 514 работает по методу об­катки, воспроизводя зацепление двух цилиндрических колес, одно из которых является режущим инструментом (долбяком), а вто­рое заготовкой. Долбяк закрепляется на конец шпинделя и полу­чает прямолинейное возвратно-поступательное движение. При дви­жении вниз долбяк совершает рабочий ход, снимая стружку с за­готовки. Обратный ход долбяка является холостым; в это время стол с заготовкой отводится на небольшое расстояние от долбяка.

К моменту начала рабочего хода стол возвращается в исходное положение.

Обрабатываемая деталь или комплект одновременно обрабаты­ваемых деталей устанавливается на оправке в шпинделе стола. Соотношение чисел оборотов долбяка и заготовки обратно пропор­ционально отношению чисел их зубьев, т. е. они вращаются так, как будто действительно находятся в зацеплении.

До начала обработки долбяк подводится вплотную к наруж­ной поверхности заготовки. После этого включается радиальная подача шпиндельной головки для обеспечения врезания долбяка в заготовку на требуемую глубину. По окончании врезания ради­альная подача прекращается, и заготовка в течение полного оборота нарезается только с круговой подачей.

В зависимости от величины модуля нарезаемого колеса его об­работка осуществляется в один, два и три прохода. При многопро­ходной обработке процесс врезания повторяется перед каждым проходом.

При нарезании зубчатых колес с косыми зубьями используют винтовые направляющие и косозубые долбяки. В этом случае дол­бяк совершает возвратно-винтовое движение в соответствии с уг­лом наклона зубьев нарезаемого колеса. Направление наклона зубьев долбяка должно быть противоположным направлению на­клона зубьев нарезаемого колеса.

Станок работает по полуавтоматическому циклу, для чего слу­жит специальный храповой счетный механизм, обеспечивающий автоматическое выключение станка по окончании нарезания зуб­чатого колеса.

Кинематика станка модели 514

Движение резания. Привод движения резания (рис. 134) состо­ит из клиноременной передачи, четырехступенчатой коробки ско­ростей, кривошипно-шатунного и реечного механизмов. Вращение от электродвигателя мощностью 2,2 кВт. передается валу I коробки скоростей клиноременной передачей 100 -280 . На валу I рас­положены два двойных подвижных блока шестерен Б 1 и Б 2 , бла­годаря которым вал II может иметь четыре различные скорости вращения. На левом конце вала II закреплен кривошипный диск с радиальным пазом. В нем закрепляется переставной кривошипный палец, который посредством шатуна связан с рейкой, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 26 . Последняя закреплена на приводном валу III . При вращении вала II кривошипно-шатунно-реечный механизм сообщает возвратно-вращательное движе­ние валу III , которое с помощью реечной шестерни 26 и рейки, закрепленной на гильзе шпинделя, преобразуется в прямолиней­ное возвратно-поступательное движение шпинделя.

Максимальное и минимальное число двойных ходов шпинделя в минуту n дх. max и n дх. min можно определить из следующих выражений:

Движение формообразования:

Расчетные перемещения :

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

Движения подач. Эти движения заимствуются от вала II ко­робки скоростей и передаются цепной передачей 28 – 28 валу IV распределительной коробки. Далее кинематические цепи подач разветвляются.

Круговая подача:

Круговая подача шпинделю XII с долбяком сообщается от ва­ла IV через червячную передачу 3 – 23 , вал V , конический реверс 28 – 42 – 42 , вал VI , сменные колеса А – В гитары круговых подач, вал VII , вал XI и червячную передачу 1 – 100 . Величина круговых подач S кр в мм/дв. ход может быть определена из выражения:

Круговой подачей называется перемещение долбяка по дуге делительной окружности в миллиметрах за один его двойной ход.

Расчетные перемещения :

Уравнение кинематического баланса:

мм/дв.ход.

Формула настройки:

Условие размещения:

80

где: m и z д – соответственно модуль и число зубьев долбяка.

Вращение кулачку К 1 , сообщающему радиальную подачу шпин­дельной головке, передается от вала IV валом XIII , сменными ко­лесами а 1 – b 1 и c 1 – d 1 гитары радиальных подач, валом XIV , ко­ническими шестернями 24 – 48 , валом XV , червячной передачей

1 – 40 , муфтой М 2 , валом XVI , червячной передачей 2 – 40 и ва­лом XVII . Кулачок К 1 через ролик Р 1 сообщает поступательное движение ходовому винту XVIII , связанному со шпиндельной го­ловкой маточной гайкой, выполненной совместно с коническим ко­лесом 30 .

Радиальная подача:

Величиной радиальной подачи S р называется перемещение долбяка в радиальном направлении в миллиметрах за один оборот заготовки.

Движение врезания:

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

мм/дв.ход.

Формула настройки:

где: Н – шаг подъема архимедовой спирали кулачка К 1 в мм .

Условие размещения:

Движение деления и обкатки. Это движение заимствуется от вала VII и через конические шестерни 30 – 30 , вал VIII , кониче­ские шестерни 30 – 30 , вал IX , сменные колеса a – b и c – d дели­тельной гитары, вал X и червячную передачу 1 – 240 передается столу с заготовкой. Для осуществления правильного процесса де­ления и обкатки необходимо, чтобы числа оборотов n д шпинделя с долбяком и n к стола с нарезаемым колесом были обратно пропорциональны их числам зубьев z д и z к , т. е.

В цепи обкатки поворот долбяка на один зуб соответствует повороту заготовки тоже на один зуб.

Кинематическая цепь, связывающая вращение шпинделя с вра­щением стола, имеет вид:

Движение формообразования:

Ф s (В 1 В 2)

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

об/мин.

Формула настройки:

Условие размещения:

Вспомогательные движения. Отвод стола с заготовкой при об­ратном ходе долбяка производится кулачково-рычажным механиз­мом. На правом конце вала II закреплен эксцентрик Э , который через два взаимосвязанных ролика и систему рычагов перемещает стол с заготовкой.

Быстрое установочное вращение стола с заготовкой произво­дится от отдельного электродвигателя мощностью 0,25 кВт , дви­жение от которого через плоскоременную передачу 80 – 180 , вал X и червячную передачу 1 – 240 передается столу.

Счетно-выключающее устройство приводится в движение от вала X через кулачок К 2 и рычажно-храповой механизм с регули­руемым упором.

Вал XIX и конические шестерни 15 – 30 служат для ручного установочного перемещения шпиндельной головки.

Зубофрезерный станок 5Д32, кинематика.

Основные сведения о нарезании

цилиндрических и червячных колес.

На зубофрезерных станках можно нарезать червячной фрезой цилиндрические колеса с прямыми и винтовыми зубьями и червячные колеса. Боковая поверхность зуба нарезаемого колеса харак­теризуется формой производящих линий, по профилю зуба - эволь­вентой (образующая), по длине - прямой или винтовой линией на цилиндре у цилиндрических колес и винтовой линией на тороиде у червячных колес (направляющая). Червячная фреза представляет собой совокупность исход­ных режущих реек с прямолинейными лезвиями, расположенных на цилиндре и смещенных одна относительно другой по винтовой ли­нии.

Чтобы получить прямолинейным режущим лезвием червячной фрезы эвольвентный профиль зуба, необходимо создать в стан­ке формообразующее движение обкатки

Ф v (В 1, В 2) . За счет этого движения создается геометрическая образующая линия профиля зуба (эвольвента) по методу обката.

В этом случае вращение фрезы (элементарное движение В 1 ) и вращение заготовки (элементарное движение В 2 ) должны быть взаимно согласованы так, чтобы имитировалось зацепление чер­вячной пары (червяка и червячного колеса). Следовательно, за 1 оборот фрезы заготовка дол­жна повернуться на оборота (k – число заходов фрезы, z – число зубьев нарезаемого колеса). Этим же движением Ф υ (В 1, В 2) осуществляется и делительный процесс, так как за один оборот заготовки образуются профили всех зубьев. При нарезании цилиндрического колеса с прямыми зубьями форма зуба по длине – прямая (направляющая) линия, (рис.3,а) – создается движением вертикальной подачи фрезы Ф s1 (П 3) по методу касания.

При нарезании цилиндрического колеса с винтовыми зубьями форма зуба по длине – винтовая (направляющая) линяя, (рис.3,б), получается также по методу касания движением подачи Ф s2 (П 3 В 4). Это сложное движение состоит из двух элементарных движений: вертикальной подачи П 3 и согласованного с ней дополнитель­ного вращения В 4 заготовки, необходимого для создания вин­товой линии заданного шага. При нарезании червячных колес ме­тодами, радиальной и тангенциальной подач (рис.3,в,г) форма зуба по профилю и по длине образуется одним исполнительным движением Ф υ (В 1, В 2) , так как при вращении червячной фрезы происходит осевое перемещение производящего контура. При этом геометрическая образующая линия профиля зуба (эвольвен­та) создается по методу обката, как и при нарезании цилиндри­ческих колес. Направляющая по длине зуба (винтовая линия на тороиде) получается по методу касания за счет вращения фрезы В 1 и происходящего при этом осевого перемещения производящего контура. При нарезании червячных колес методом радиальной подачи (рис.3,в), кроме движения резания Ф υ (В 1, В 2) , необходимо движение радиаль­ного врезания В р (П 5) , которое обеспечивает получение необ­ходимой высоты нарезаемых зубьев.

При нарезании червячных колес методом тангенциальной подачи (рис.3,г), кроме движения резания, необходимо движе­ние тангенциального врезания В р (П 6 ,В 7) , складывающееся из двух элементарных движений: тангенциальной подачи П 6 фрезы и связанного с ней дополнительного вращения В 7 заготовки.

Рис. 3. Схемы нарезания зубчатых колес: цилиндрических с прямыми (а) и

винтовыми (б) зубьями, червячных – методом радиальной (в) и

тангенциальной (г) подачи.

Кинематическая структура станка 5Д32

Общая структура станка состоит из ряда кинематических групп. Одновременно все группы, т.е. полная структура станка , не используется. В зависимости от формы нарезаемого колеса в каждом случае составляется частная структура из части кинематических групп.

Рис.4 Кинематическая структура станка 5Д32

i v – гитара скоростей;

i y – гитара дифференциала;

i x – гитара обкатки;

i s – гитара подач;

ВР – радиальный ходовой винт;

Σ – дифференциал.

Нарезание цилиндрического колеса с прямыми зубьями.

Кинематическая структура станка состоит из двух формообразующих групп Ф υ (В 1, В 2) и Ф s1 (П 3) и группы радиального врезания В р (П 5) (Рис.4). Проведем анализ для каждой кине­матической группы.

Группа движения резания. Ф υ (В 1, В 2) сообщает вращение В 1 фрезе и согласованное с ним вращение В 1 заготовке. Этим сложным движением обеспечивается обкатка – движение формооб­разования по профилю зуба, и осуществляется делительный про­цесс. Группа Ф υ (В 1, В 2) сложная, ее внутренняя кинематическая связь состоит из кинематической цепи между шпинделем с фрезой и столом с заготовкой В этой цепи движение должно передаваться через центральные колеса дифференциала Σ. Внешняя связь группы состоит из ки­нематической цепи, передающей движение от электродвигателя D 1 к звену 2 внутренней связи

Движение Ф υ (В 1, В 2) сложное, с замкнутой траекторией, долж­но настраиваться по трем параметрам: на траекторию - гитарой обкатки (деления) i x , на скорость - гитарой скоростей i v , и на направление - реверсом Р 1 . В станке 5Д32 роль реверса выполняет гитара скоростей, которая соединяет валы II и IV или III и IV (рис.3).

Группа движения вертикальной подачи Ф s1 (П 3) сообщает вертикальное перемещение фрезерному суппорту со шпинделем и фрезой. Внутренняя связь, обеспечивающая прямолинейную траек­торию движения подачи, простая и включает в себя поступатель­ную кинематическую пару: фрезерный суппорт – стойка. Внешняя связь состоит из кинематической цепи между электродвигателем D 1 и суппортом

Движение Ф s1 (П 3) простое, с незамкнутой траек­торией и должно настраиваться по четырем параметрам: на путь и исходное положение – упорами 1, расположенными на суппорте и воздействующими на конечные выключатели; на скорость и направление движения – гитарой подач i s , в ко­торой для реверсирования нужно устанавливать промежуточное колесо.

Группа радиального врезания В р (П 5) фрезы в заготовку служит для получения необходимой высоты нарезаемого зуба. Внутренняя связь состоит из поступательной кинематической пары: подвижная стойка с фрезерный суппортом – станина, а внешняя связь – из ручного привода, передающего вращение гайке на неподвижном радиальном ходовом винте ВР (см. Рис. 4).

Нарезание цилиндрического колеса с винтовыми зубьями.

В этом случае кинематическая структура станка состоит из двух групп движения формообразования:

Ф υ (В 1, В 2) формообразующее движение резания (движение обкатки) ,

Ф s2 (П 3 В 4) формообразующее движение подачи (движение по спирали),

В р (П 5) группы движения радиального врезания

Группа движения резания Ф υ (В 1, В 2) имеет такую же структуру, как и при нарезании цилиндрического колеса с пря­ными зубьями.

Группа движения подачи Ф s2 (П 3 В 4) сообщает вертикаль­ное перемещение П 3 фрезерному суппорту и согласованное с ним дополнительное вращение В 4 заготовки необходимое для соз­дания винтовой траектории заданного шага по длине нарезае­мого зуба. Эта группа сложная и ее внутренняя кинематическая связь состоит из кинематической цепи между фрезерным суппор­том и столом с заготовкой Внешняя связь передает движение от электродвигателя D 1 к звену 10 Ф s2 (П 3 В 4) сложное, с незамкнутой траекторией и должно настраиваться по пяти параметрам: на траекторию – гитарой дифференциала i y , на скорость и направление - ги­тарой подач i s , на путь и исходное положение – упорами на фрезерном суппорте.

Группа радиального врезания В р (П 5) имеет такую же структуру и назначение, как и при нарезании цилиндрическо­го колеса с прямыми зубьями.

Нарезание червячного колеса

методом радиальной подачи.

Кинематическая структура станка в этом случае состоит из группы движения резания Ф υ (В 1, В 2) и группы движения ра­диального врезания В р (П 5) .

Группа движения резания Ф υ (В 1, В 2) имеет такую же структуру, как и при нарезании цилиндрического колеса с прямыми зубьями.

Группа радиального врезания В р (П 5) обеспечивает врезание на глубину между зубовой впадины. Движение врезания В р (П 5) простое и внутренняя связь его состоит из поступа­тельной кинематической пары подвижная стойка с фрезерным суппортом – направляющие станины. Внешняя связь передает дви­жение от электродвигателя D 1 к подвижной стойке

Движение врезания В р (П 5) простое, с незамкнутой траекторией и должно на­страиваться по четырем параметрам: на путь - упором на направляющих станины, выключающим М 6 (падающий червяк), на скорость и направление движения – гитарой подач i s , на исходное положение – настройка не производится, исходное положение определяется рабочим.

Нарезание червячного колеса

Нарезание червячного колеса методом тангенциальной подачи возможно, если на станке взамен нормального уста­новлен протяжной суппорт.

Кинематическая структура станка состоит из группы дви­жения резания Ф υ (В 1, В 2) и двух групп врезания: тангенциального В р2 (П 6 В 7) и радиального В р1 (П 5) .

Группа движения резания Ф υ (В 1, В 2) имеет такую же структуру, как и при нарезании цилиндрического колеса с винтовыми зубьями.

Группа движения тангенциального врезания В р2 (П 6 В 7) сообщает фрезе тангенциальное (осевое) движение П 6 и согла­сованное с ним дополнительное вращение В 7 заготовке. Движе­ние В 7 необходимо для предотвращения срезания зубьев заго­товки при осевом перемещении фрезы. Движение В р2 (П 6 В 7) сложное и внутренняя связь состоит из кинематической цепи ме­жду протяжный суппортом и столом с заготовкой Внешняя связь пере­дает движение от электродвигателя D 1 к звену 10 внутренней связи по цепи Движение В р2 (П 6 В 7) сложное, с незамкнутой траекторией и на­страивается по пяти параметрам: на траекторию – гитарой диф­ференциала i y , на скорость и направление – гитарой подач i s , на путь и исходное положение – упорами на протяжном суппорте.

Группа радиального врезания В р1 (П 5) такая же, как при нарезании цилиндрических колес, и служит для ручной уста­новки межцентрового расстояния А (см. Рис.3,г) между фрезой и нарезаемой заготовкой, т.е. определяет высоту нарезаемого зуба.

Назначение станка. Станок предназначен для фрезерования цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями и нарезания червячных колес методом радиальной и тангенциальной подач. Нарезание зубчатых колес производится по методу обкатки, при котором червячная фреза и нарезаемая заготовка воспроизводят зацепление червячной пары. Станок рассчитан на работу червячными фрезами из быстрорежущих сталей. При наличии специальных приспособлений возможно нарезание шестерен внутреннего зацепления.

Движения в станке. Движение резания – вращение шпинделя фрезерного суппорта с червячной фрезой. Движения подач – вертикальное перемещение фрезерного суппорта, радиальное перемещение подвижной стойки и тангенциальное перемещение протяжного суппорта.

Движением обкатки и деления является непрерывное вращение стола с заготовкой. Вспомогательные движения – быстрые механические и ручные установочные перемещения фрезерного суппорта и подвижной стойки.

Принцип работы. Станок работает по методу обкатки, т. е. механического воспроизводства зацепления червяка (червячной фре­зы) с колесом (заготовкой). Червячная фреза соответствующего модуля и диаметра закрепляется на оправке в шпинделе фрезер­ного суппорта.

Обрабатываемая деталь или комплект одновременно обраба­тываемых деталей устанавливается на оправке в шпинделе стола, а при больших размерах колес – непосредственно на столе станка.

Червячной фрезе и заготовке принудительно сообщают враща­тельные движения с такими угловыми скоростями, которые они имели бы, находясь в действительном зацеплении.

При нарезании колес с прямыми зубьями, ось шпинделя фрезер­ного суппорта устанавливается под углом к горизонтальной пло­скости, равным углу подъема винтовой линии червячной фрезы. Для нарезания колес с косыми зубьями ось шпинделя фрезерной бабки устанавливается под углом, равным сумме или разности углов наклона зубьев колеса и подъема винтовой линии фрезы в зависимости от сочетания направлений винтовых линий зубьев и витков фрезы.

Нарезание цилиндрических колес производится с вертикальной подачей фрезерного суппорта.

Для обеспечения возможности фрезерования колес попутным методом на станке модели 5Д32 предусмотрено нагрузочное гид­равлическое устройство.

Гидравлическое поджимное устройство состоит из неподвижно­го штока с поршнем и цилиндра, связанного с салазками фрезер­ного суппорта. При фрезеровании попутным методом масло под­водится в верхнюю полость цилиндра противовеса и поджимает противовес вместе с фрезерным суппортом вверх, устраняя воз­можность произвольного перемещения фрезерной бабки под дей­ствием усилия в пределах зазора между резьбой винта вертикаль­ной подачи и маточной гайки.

При нарезании червячных колес методом радиальной подачи используются цилиндрические червячные фрезы. Движение пода­чи сообщают подвижной стойке в радиальном направлении до тех пор, пока расстояние между осями фрезы и заготовками не станет равным межцентровому расстоянию передачи.

В случае нарезания червячных колес методом тангенциальной подачи применяются червячные фрезы с конической заборной частью, которые при настройке станка устанавливают сразу на заданное межцентровое расстояние; подачу при этом сообщают протяжному суппорту с червячной фрезой вдоль ее оси. Этот метод нарезания является более точным.

Кинематическая схема (Рис.137) станка включает в себя шесть кинематических цепей:

Цепь главного движения,

Цепь обкатки (деления нарезаемой заготовки),

Цепь вертикальных подач фрезы,

Цепь радиальных подач подвижной стойки,

Цепь тангенциальных (осевых) подач фрезы,

Цепь дифференциала,

Цепь ускоренных перемещений рабочих органов станка.

Ниже приведен анализ расчетных кинематических цепей станка.

Кинематика станка модели 5Д32

Анализ расчетных кинематических цепей

при фрезеровании различных зубчатых колес.

Нарезание прямозубых цилиндрических зубчатых колёс

В этом случае настраивают три кинематические цепи:

Цепь главного движения,

Цепь обкатки (деления)

Цепь вертикальных подач.

Цепь главного движения передает вращение от электродвигателя к фрезе через клиноременную передачу 105 – 224 , вал I , колеса 32 – 48 , вал II , сменные колеса А – В гитары скоростей, вал IV , конические колеса 24 – 24 , вал V , конические колеса 24 – 24 , вал VI , конические колеса 17 – 17 , вал VII и колеса 16 – 64 (см.Рис.137).

Расчетные перемещения конечных звеньев цепи:

Формула настройки:

Число оборотов фрезы определяют по заданной скорости резания и диаметру фрезы:

Для настройки гитары скоростей к станку прилагается набор из восьми сменных колес (m = 3,5мм ) со следующими числами зубьев: 18, 22, 25, 28, 32, 35, 38 и 42. Условие размещения сменных колес на гитаре скоростей следующее:

Цепь обкатки (деления) обеспечивает при фрезеровании движение обкатки, т.е. одновременное и согласованное вращение фрезы и заготовки. При этом за 1 оборот фрезы заготовка долж­на повернуться на оборотов, k – число заходов чер­вячной фрезы; z – число зубьев нарезаемого колеса.

Движением обкатки одновременно осуществляется и делительный процесс.

Вращение от фрезы передается столу с заготовкой через колеса 64 – 16 , вал VII , конические колеса 17 – 17 , вал VI , конические колеса 24 – 24 , вал V , конические колеса 24 – 24 , вал IV , винтовые колеса 46 – 46 , центральные конические колеса дифференциала, вал XXV , колеса С 1 – D 1 гитары переключения, колеса a – b – c – d гитары обкатки (деления), вал XXVII и червяч­ную передачу 1 – 96 .

Расчетные перемещения конечных звеньев цепи:

Уравнение кинематического баланса:

Передаточное отношение между центральными колесами диффе­ренциала i диф = 1. Подставим это значение в наше уравнение, и, решая его относительно передаточного отношения гитары, полу­чим формулу настройки :

Условие размещения:

В связи с тем, что диапазон чисел зубьев колес, нарезае­мых на станке, весьма большой, гитара обкатки (деления) состав­лена из двух гитар: гитары переключения С 1 – D 1 и собствен­но гитары обкатки a – b – c – d . Гитара переключения служит для расширения диапазона передаточных отношений цепи обкатки и, в свою очередь, может иметь следующие передаточные отношения:

К станку приложен комплект сменных колес (41 шт., m = 2) со следующими числами зубьев: 23, 24, 25, 25, 30, 33, 34, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 48, 50, 53, 55, 57, 58, 59, 60, 61,
62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97, 98 и 100. Этот набор предназначен для гитар: собственно обкатки, подач и дифференциала.

Цепь вертикальных подач.

Вертикальной подачей называется величина перемещения суппорта с фрезой (в мм ) вдоль оси заго­товки за один ее оборот.

Таким образом, цепь вертикальных по­дач связывает вращение стола с вертикальным перемещением суп­порта через червячную передачу 96 – 1 , вал XXVII , червячную передачу 2 – 24 , сменные колеса гитары подач a 1 – b 1 – c 1 – d 1 , муфту М 3 , вал XI , колеса 45 – 36 , вал XII , конические ко­леса 19 – 19, вал XIII , конические колеса 16 – 16 , вал XIV , червячную передачу 4 – 20 , муфту M 4 , вал XV , муфту М 5 , чер­вячную передачу 5 – 30 , ходовой винт XX и гайку.

Расчетные перемещения конечных звеньев цепи вертикальных подач:

Уравнение кинематического баланса:

Формула настройки:

Условие размещения:

На станке можно осуществлять как встречное, так и попут­ное фрезерование. Для выборки зазора между гайкой и вертикаль­ным ходовым винтом при попутном фрезеровании служит гидроци­линдр, соединенный с суппортом. Давлением жидкости гидроци­линдр всегда отжимается вверх относительно неподвижного порш­ня и этим нагружает гайку, выбирая зазоры.

Нарезание цилиндрического колеса

с винтовыми зубьями.

Настраивают цепи:

Главного движения,

Обкатки (деления),

Вертикальных подач

Дифференциала.

Первые три цепи настраи­вают так же, как при нарезании колеса с пряными зубьями.

Цепь дифференциала служит для сообщения заготовке допол­нительного вращения, согласованного с вертикальной подачей и необходимого для получения винтовой траектории движения вдоль нарезаемого зуба. Таким образом, цепь дифференциала связывает вертикальную подачу фрезы с дополнительным вращением заготов­ки через гайку – ходовой винт XX , червячную передачу 30 – 5 , муфту М 5 , муфту М 4 , червячную передачу 20 - 4 , вал XIV , ко­нические колеса 16 – 16 , вал XIII , конические колеса 19 – 19 , вал XII , колеса 36 – 45 , вал XI , сменные колеса гитары диф­ференциала a 2 – b 2 – c 2 – d 2 , вал XXIV , червячную передачу 1 – 30 , водило дифференциала – правое центральное колесо, вал XXV , гитару обкатки C 1 – D 1 – a – b – c – d , вал XXVII и чер­вячную передачу 1 – 96 .

Если фрезу переместить вертикально на шаг Т винтовой линии зуба нарезаемого колеса (Рис.5), то заготовка за это время должна дополнительно повернуться на ± 1 оборот (знак “+” принимают при различных направлениях винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и червячной фрезы, а знак “ – “ – при оди­наковых направлениях винтовых линий).

Рис.5. Схема для определения расчетных перемещений при нарезании цилиндрических колес с винтовым зубом: 1, 2 - соответст­венно направление прямого и винтового зуба.

Расчетные перемещения конечных звеньев дифференциальной цепи:

При перемещении фрезерного суппорта в вертикальном направлении на шаг винтовой линии нарезаемого колеса, заготовка сделает +/- 1 дополнительный оборот.

Так как ведущим звеном является вертикальный ходовой винт с шагом t = 10 мм , то при перемещении суппорта на ве­личину Т этот винт сделает оборотов. Тогда расчет­ные перемещения:

Уравнение кинематического баланса :

Передаточное отношение от водила дифференциала к центральному колесу

i диф.2 = 2, передаточное отношение гитары обкатки

Подставляя эти значения в уравнение кинематического баланса, и решая его, получим формулу настройки :

Условие размещения:

Обычно в чертеже на колесо задают не шаг Т , а угол наклона винтового зуба β . Выразим шаг Т через этот угол, модуль и число зубьев. Если развернуть винтовую линию на плоскость (Рис.5), то видно, что

Выразим торцовый модуль m s через нормальный модуль:

и получим

Подставим это выражение в формулу настройки и найдем:

Нарезание червячных колес

методом радиальной подачи.

Радиальной подачей называется величина (в мм ) перемещения фрезы (подвижной стойки с суппортом) в радиальном направлении к заготовке, за один оборот заготовки. Радиальная подача про­должается до тех пор, пока не будет выдержано межосевое расстояние А (рис.3,в), после чего она выключается механиз­мом падающего червяка , срабатывающего от упора на станине.

Метод радиальной подачи применяется лишь при нарезании однозаходных червячных колес, т.е. при малом угле наклона зубьев. Для нарезания многозаходных червячных колес этот метод непригоден, так как происходит срезание части профиля вершин зубьев колеса.

Настраивают цепи главного движения и обкатки обычным спо­собом.

Цепь радиальных подач настраивают исходя из следующих расчетных перемещений ее конечных звеньев:

Уравнение кинематического баланса:

Формула настройки :

Условие размещения:

При нарезании червячного колеса диаметр фрезы должен соответствовать диаметру червяка, который в дальнейшем будет сопряжен с нарезанным колесом.

Нарезание червячных колес

методом тангенциальной подачи.

Тангенциальной подачей называется величина перемещения червячной фрезы (в мм ) вдоль собственной оси за один оборот заготовки.

Метод тангенциальной подачи используется при нарезании червячных колес с заходов два и более числом, а также при обработке однозаходных колес. Этот метод по сравнению с мето­дом радиальной подачи обеспечивает более высокую точность обработки, что объясняется следующими причинами:

1) фреза, имеющая специальную заборную часть, как бы ввинчивается в заготовку, и поэтому не будет того срезания рабочего профиля зубьев вблизи торцов нарезаемого колеса, ко­торое может быть при радиальной подаче;

2) постепенная тангенциальная подача, осуществляемая совместно с движением обкатки, обеспечивает большее количество профилирующих срезов, приходящихся на образование профиля нарезаемого зуба, чем радиальная подача;

3) метод позволяет более точно выдержать межосевое расстояние А (рис.3), которое будет постоянным для каж­дой партии нарезаемых колес.

Для нарезания червячных колес методом тангенциальной по­дачи необходимо обычный фрезерный суппорт станка заменить протяжным .

Настраивают цепи главного движения и обкатки как обычно и, кроме того, цепи тангенциальной подачи и дифференциала.

Цепь тангенциальной (осевой) подачи фрезы настраивают исходя из следующих расчетных перемещений ее конечных звеньев:

Уравнение кинематического баланса :

Формула настройки :

Условие размещения:

Цепь дифференциала сообщает дополнительное вращение заготовке, необходимое для предотвращения срезания ее зубьев, при осуществлении тангенциальной подачи фрезы. Дополнительное вращение заготовки должно быть согласовано с тангенциальной подачей так, чтобы при перемещении фрезы вдоль своей оси на шаг зацепления,заготовка получила бы дополнительный поворот на один зуб.

Следовательно, расчетные перемещения конечных звеньев цепи дифференциала:

мм осевого перемещ.фр. доп.об.загот.

Выразив осевое перемещение фрезы через обороты ходового винта протяжного суппорта, получим:

об.ход.винта доп.об.загот.

Уравнение кинематического баланса:

Подставим значения, получим формулу настройки:

И

в это уравнение, решая его, получим расчетную формулу:

Условие размещения:

Цепь ускоренных перемещений

исполнительных органов станка.

Быстрые установочные перемещения суппорта или подвижной стойки станка осуществляются при выключенной муфте М 3 от отдельного электродвигателя мощностью 1 кВт через винтовые колеса 16 – 42 , вал XI , и далее по кинематическим цепям соответствующих подач (см.Рис.137).

Уравнение кинематического баланса для цепи ускоренного вертикального перемещения суппорта:

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин

Уравнение кинематического баланса для цепи ускоренного радиального перемещения подвижной стойки:

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

Методы предназначены для нарезания цилиндрической формы зубчатых колёс, в зависимости от образования профиля зуба.

Для чего необходима запорная арматура трубопроводов: где устанавливаются отсекающие краны. Ответы на все эти вопросы вы сможете получит на сайте http://mosklapan.ru/ . Запорная арматура – это трубопроводная арматура, которая нашла широкое применение и обычно составляет до 80% от всего применяемого количества изделий.

При применении метода копирования, все впадины между зубьями на изделии обрабатываются с помощью инструмента. Инструмент имеет форму, которая полностью идентична профилю выемки колёса. В качестве инструмента используют пальцевые или фасонные дисковые фрезы. Обработка производится на фрезерном станке с использованием делительных головок.

Процесс получения зуба точного профиля при обработке всех зубчатых колёс с необходимым количеством зубьев и модулей, подразумевает использование специальной фрезы. Этот процесс требует некоторого количества фрез, в связи с этим применяют наборы из восьми фасонных фрез дискового типа для каждого блока зубьев. Для обработки более точного класса используют набор, состоящий из 26 либо 15 фрез.

Все фрезы набора применяются для производства зубчатого колёса с определённым числом зубьев в заданных пределах. Размеры фрезы рассчитывают по минимальному количеству зубьев интервала, в связи с этим при имеющемся большем числе зубьев, фреза срежет остаточный материал. При расчёте по среднему количеству зубьев имеющегося интервала, происходит заклинивание колес, так как меньший диаметр зубьев получится более толстого диаметра.

Способ нарезания зубчатых механизмов пальцевыми, фасонными дисковыми фрезами достаточно неточен и обладает малой производительностью. Метод используют довольно редко, как правило, при черновых операциях.

В настоящий период времени, зубчатые колёса нарезают методом обкатки. Этот метод обеспечивает высокую степень производительности, хорошую точность. При производстве профилей с помощью метода обкатки, кромки режущего приспособления, передвигаясь, располагаются относительно профилей, вместе обкатываясь. Таким образом, заготовка и инструмент повторяют движение, которое соответствует их зацеплению. Инструментом, используемым для получения зубчатых колёс цилиндрической формы обкаткой, используют червячные фрезы.

Вместе с указанными способами производства цилиндрических колёс используют также следующие высокопроизводительные способы обработки:

• одновременное долбление имеющихся впадин зубьев изделия многорезцовыми головками, в этих головках количество резцов равно количеству впадин на колесе, а форма кромок является копией впадин зубьев;
• протяжка зубьев колёса;
• получение зубьев без снятия стружки способом волочения или накаткой;
• горячую холодную прокатку зубьев;
• прессование зубчатых изделий.

Изготовление зубчатого колеса методом копирования при помощи дисковой модульной фрезы

Закругления торцов зубьев чаще всего выполняют у передвижных шестерен, так как это значительно облегчает их перемещение (например, шестерни коробок скоростей). Кроме того, у большинства зубчатых колес снимают фаски или притупляют кромки торцовых поверхностей. Закругление зубьев и снятие фасок на торцовых поверхностях зубьев производят конусной и дисковой фасонными фрезами; притупляют острые кромки и снимают заусенцы чаще всего вращающимися щетками или червячными фрезами с насечками, шлифовальными кругами; торцовые поверхности зубьев обрабатывают на универсально-фрезерных и специальных станках.

МЕТОДЫ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Эксплуатационные качества зубчатой передачи (плавность работы, износоустойчивость, прочность, бесшумность) зависят от тщательности обработки боковых поверхностей зубьев.

Отделочная обработка применяется для колес, изготовляемых по нормам 6...7 степеней точности. Зубья должны иметь шероховатость боковых поверхностей R a = 1,25...0,63 мкм.

Зубошевингование основано на воспроизводстве реечного зацепления или зацепления цилиндрической зубчатой пары со скрещивающимися осями. Инструментом являются шевер-рейка - в одном случае и круглый шевер - в другом. Резание производится при проскальзывании поверхностей зубьев с многочисленными режущими кромками, срезающими тонкие стружки толщиной 0,001...0,005 мм. Врезание режущих кромок осуществляется под действием давления, возникающего при сближении осей шевера и заготовки. При шевинговании происходит исправление отдельных элементов зубчатого венца и улучшение шероховатости поверхностей зубьев. Шевингуются зубчатые колеса от т = 0,4 до т = 12 мм с диаметрами от 6 до 1200 мм. Шевингованием достигаются 6...7 степени точности обработанных колес и шероховатость поверхности R a = 0,63...0,16 мкм.

Предварительно нарезанное прямозубое или косозубое колесо плотно зацепляется с шевером (рис. 4.11, а). Скрещивание их осей обязательно. Угол скрещивания осей (р чаще составляет 10... 15°, но в отдельных случаях может быть и меньше. При таком характере зацепления скорость у ш разлагается и появляется составляющая v - скорость скольжения профилей, направленная вдоль зубьев, которая обеспечивает движение резания. Шевер режет боковыми сторонами зубьев со специальными канавками (рис. 4.11, б) для образования режущих лезвий. Следовательно, шевер представляет собой режущее зубчатое колесо.

Шевингованием получают бочкообразную форму зуба, что предотвращает концентрацию нагрузки при зацеплении с другим колесом на концах зубьев, обеспечивает более плавную передачу движений, облегчает сборку машин.

Из схемы шевингования следует, что инструмент и заготовка воспроизводят зацепление зубчатой винтовой пары. Кроме того, зубчатое колесо движется возвратно-поступательно (движение II) и после каждого хода (или двойного хода) подается в радиальном направлении (движение III). Направление вращения шевера (движение I) и, следовательно, заготовки через некоторое время изменяется. Контактирующая поверхность между зубьями шевера и колеса уменьшается с увеличением угла скрещивания осей.

Для повышения точности и производительности процесса шевингования, а также стойкости инструмента толщина снимаемых слоев должна быть минимальной: 0,04...0,08 мм для колес с модулем 1,5...3,0 мм и до 0,1...0,125 мм - с модулем 10 мм. Колеса обрабатывают при обильном охлаждении сульфофрезолом, который обеспечивает удаление стружки, смазку и охлаждение режущих лезвий. Шеверы изготовляют с различной точностью в зависимости от требований к зубчатым колесам. Диаметр шевера выбирают максимально возмож-

ным по размерам шевинговального станка. При этом повышаются его стойкость и точность обработки.

Рис. 4.11

При шевинговании колес среднего модуля скорость резания получается в пределах 30...45 м/мин. Радиальная подача при шевинговании зубчатых колес 6...7 степеней точности S = 0,02...0,06 мм на один ход стола. Продольная подача при этих же степенях точности S =0,2...0,6 мм на ход стола. Шевером до переточки обрабатывают

5..Л0 тыс. колес. Допускается 5-6 переточек шевера.

Зубохонингование применяется для отделочной обработки закаленных зубчатых колес. Зубохонингованием погрешности самого зацепления устраняются незначительно, если слой снимаемого металла более 0,01...0,03 мм на толщину зуба. Процесс зубохонинго- вания заключается в совместной обкатке заготовки и инструмента, выполненного из абразива и имеющего форму зубчатого колеса. Зубохонингование имеет много общего с зубошевингованием. Оси заготовки и инструмента скрещиваются под углом 15... 18°. При вращении зубчатой пары (рис. 4.12, а) возникает составляющая скорости скольжения профилей. Абразивные зерна хона обрабатывают боковые стороны зубьев заготовки за счет микрорезания (рис. 4.12, б). Скорость вращения пары, находящейся в зацеплении, во много раз больше скорости при шевинговании.

Зубохонингование применяют для прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес. Заготовка и инструмент вращаются в плотном зацеплении. Зубчатое колесо, кроме вращения, совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси (продольная подача).

Рис. 4.12.

Направление вращения пары изменяется при каждом двойном ходе. Плотное зацепление осуществляется прижатием бабки инструмента к обрабатываемому колесу специальными пружинами или пневматическими устройствами. Подвижность бабки компенсирует неточности обработки колеса и исключает передачу больших нагрузок на инструмент. Возможно хонингование зубьев с бочкообразной формой. Хоны изготовляют на основе эпоксидных смол с добавлением в качестве абразива карбида кремния. Такой инструмент проектируют с увеличенным наружным диаметром и с учетом износа в процессе обработки колес. Число зубьев хона не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса.

Как следует из рис. 4.12,6, вершина зуба колеса постоянно контактирует со впадиной зуба хона. Благодаря этому уменьшается скорость изнашивания хона, а вследствие постоянного внедрения головки зуба колеса во впадину хона происходит автоматическое восстановление зубьев хона. Необходима лишь периодическая правка хона по наружной поверхности для поддержания необходимого зазора А. Прямозубые колеса обрабатывают косозубыми хонами, а косозубые - прямозубыми или косозубыми хонами. В производство внедряют алмазно-металлические хоны. Стойкость их в 8-12 раз выше, чем у абразивных. Такими хонами можно обрабатывать зубчатые колеса высокой твердости.

Зубошлифованием можно получить 5...6 степени точности зубьев практически независимо от точности предварительной обработки их и искажений термической обработкой. Этим методом обрабатывают цилиндрические и конические зубчатые колеса. Недостатки зубо- шлифования (сложность станков и их наладки, высокая стоимость обработки и сравнительно низкая производительность) позволяют применять его только для очень точных и ответственных зубчатых колес, работающих с большими скоростями, а также для зуборезных инструментов.

Зубья цилиндрических колес можно шлифовать двумя методами: копированием и обкаткой. Метод копирования соответствует зубо- нарезанию дисковой модульной фрезой. Эвольвентный профиль зуба воспроизводится абразивными кругами, имеющими профиль впадин обрабатываемого колеса (рис. 4.13, а). Круг заправляют особым копировальным механизмом. Вращающийся круг совершает возвратно-поступательное движение, обеспечивая5 пр. Шлифуют методом единичного деления. Однако большое влияние на точность колеса может оказать износ шлифовального круга: наибольшая погрешность возникает между первым и последними зубьями. Во избежание этого колесо последовательно поворачивают не на 1 /z, а на несколько зубьев, но так, чтобы были прошлифованы все впадины. Тогда износ круга влияет на точность колеса меньше. Шлифуют за несколько ходов каждую впадину зуба. Метод копирования более производителен, чем метод обкатки, но менее точен.

Рис. 4.13.

Шлифование зубьев методом обкатки основано на принципе зацепления обрабатываемого колеса с зубчатой рейкой (рис. 4.13, б). Колесо как бы катится по воображаемой рейке, которая закреплена неподвижно, поочередно в одну и другую сторону. При этом оно совершает возвратно-вращательные, а центр его - возвратно-поступательные движения. Обрабатывают двумя абразивными кругами, шлифующие торцы которых расположены вдоль сторон зубьев рейки. Два шлифовальных круга можно разместить в одной впадине зуба только у крупных колес. Поэтому одновременно шлифуют разноименные стороны двух соседних впадин. Для шлифования методом обкатки необходимо, кроме указанных движений, обеспечить продольную подачу для обработки зубьев по всей ширине. После обработки каждых двух боковых поверхностей зубьев колесо поворачивается на величину углового шага 1Д. Износ кругов компенсируется механизмом, с помощью которого круги каждый раз автоматически раздвигаются после правки.

Принцип зацепления обрабатываемого колеса с рейкой используют и в тех случаях, когда зуб рейки воспроизводится одним абразивным кругом или абразивом, заправленным в виде червяка. Методом обкатки шлифуют косозубые и конические колеса.

Абразивные круги для зубошлифовальных станков выбирают в соответствии с формой зуба и видом зубчатого колеса, а также в зависимости от твердости обрабатываемого материала и характера обработки (черновая, чистовая).

Несмотря на преимущества, метод характеризуется сравнительно низкой производительностью и высокой стоимостью. Поэтому зу- бошлифование применяют в тех случаях, когда требования к точности и шероховатости боковых поверхностей зубьев трудно удовлетворить другими методами обработки.

Качество обработки зубчатых колес, получаемых зубошлифовани- ем, можно улучшить зубопритиркой. Ее применяют для ответственных передач. Зубопритиркой получают поверхности высокого качества, доводя их до зеркального блеска, увеличивают плавность работы, уменьшают шум, повышают долговечность работы пары. Применяют для закаленных зубчатых колес.

Притиры выполняют в виде зубчатых колес. В зацеплении в результате давления между зубьями притира и обрабатываемого колеса мелкозернистый абразив (в смеси с маслом) внедряется в более мягкую поверхность зубьев притира и удерживается на нем. Благодаря скольжению, возникающему между зубьями при вращении пары, зерна абразива снимают с обрабатываемого колеса мельчайшую стружку. Таким образом, при зубопритирке возникает искусственное изнашивание материала колес в соответствии с профилем зуба притира. На рис. 4.14 представлены две схемы притирки зубьев. По схеме, показанной на рис. 4.14, д, помимо вращательного движения притира и колеса создается возвратно-поступательное движение притира (З’нр), что обеспечивает равномерную обработку зуба по всей ширине. Оси притира и колеса параллельны. Процесс протекает при быстром вращении притира, который ведет зубчатое колесо, и медленном вращении подачи. Наиболее распространены методы притирки тремя притирами (рис. 4.14, б). Оси двух притиров скрещиваются с осью колеса, а ось третьего - параллельна оси колеса. Такая схема повышает производительность обработки. Обрабатываемое колесо получает реверсивное вращение и приводит в движение притиры. Одновременно оно перемещается возвратно-поступательно с подачей S вдоль своей оси. Угол скрещивания осей составляет 3...10 0 . Указанные движения обеспечивают равномерную обработку по всей ширине обеих сторон зуба. Притирают конические колеса с круговыми зубьями. Прямозубые конические колеса притирают редко. Материалом для зубчатых притиров служит мелкозернистый серый чугун с микроструктурой мелкопластинчатого графита в перлито-ферритном поле. Притиры выполняют как можно большего диаметра, чтобы по мере изнашивания их можно было многократно восстанавливать. Число зубьев притира не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Для притирки применяют жидкие абразивные смеси и пасты. Максимальная толщина слоя, удаляемого с помощью притирки, не должна быть более 0,05 мм. Значительные погрешности зубчатых колес исправить притиркой нельзя. Такие колеса надо предварительно шлифовать, а затем притирать.

В отдельных случаях вместо притирки применяют приработку зубьев. Она отличается от притирки тем, что колесо взаимодействует не с притиром, а с тем колесом, которое будет находиться с ним в зацеплении в собранной машине. Приработку производят с помощью абразивного материала, ускоряющего процесс взаимного сглаживания поверхностей.

 

Возможно, будет полезно почитать:

• Необходим ли стабилизатор напряжения для генератора? ;
• Royal Dutch Shell выводит капиталы из еврозоны Почему красный и желтый ;
• Как отличить поддельный коньяк Ной и не нарваться на подделку ;
• Можно ли садиться за руль после безалкогольного пива? ;
• Термометр на ATmega8 и датчике температуры DS18B20 Контроллер больших температуры на термопаре ;
• Восстание машин откладывается: роботы-пылесосы из Китая Китайские бренды роботов пылесосов ;
• Трасса М18: без суеты Трасса м18 карта с километрами ;
• Комплекс арена - прибор видеофиксации гибдд (дпс, гаи), радар-детектор передвижной и стационарный, инструкция, антирадары ;