Зубчатые передачи. Методы нарезания цилиндрических зубчатых колёс Приработка цилиндрической зубчатой пары

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...

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

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 );

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 ).

Шлифование зубьев увеличивает точность незакаливаемых и в особенности закаливаемых зубчатых колес, которые деформируются при термической обработки.уводитсяк инструменту в положение Б, снова включается i и отделывается вторая сторона зубьев.

Шлифование зубьев с эвольвентным профилем производится: методом копирования при помощи фасонного круга с эвольвентным профилем; 2) методом обкатки.

Станки, работающие по методу копирования, производят шлифование кругом, профиль которого соответствует впадине к, аналогично дисковой модульной фрезе. Круг заправляется особым копировальным механизмом при помощи трех алмазов (рис. 12, а).

Круг шлифует две стороны двух соседних зубьев. Для зубчатых колес с различными модулями и количеством зубьев надо иметь отдельные шаблоны для заправки круга алмазами. Такие станки применяются в массовом и крупносерийном, а иногда и в среднесерийном производствах.

Рис. 13. Зубошлифование

а - заправка тремя алмазами профиля шлифовального круга, работающего методом копирования; б - обработка двумя тарельчатыми шлифовальными кругами методом обкатывания.

При шлифовании зубьев по методу копирования в случае зубчаты колес с большим числом зубьев имеет место значительный износ шлифовального круга; если зубья шлифуются последовательно, то межи первым и последним зубьями будет получаться наибольшая ошибка; дли предотвращения этого рекомендуется повертывать зубчатое колесо не на один зуб, а на несколько; тогда влияние изнашивания шлифовального круга не будет давать большой ошибки между соседними зубьями Достигаемая этим методом точность 0,010-0,015 мм.

Станки, работающие по методу копирования, получили довольно широкое распространение благодаря значительно большой производительности по сравнению со станками, работающими по методу обкатки; однако эти станки дают меньшую точность. Основное время при зубошлифовании методом копирования определяется по формуле:

Длина хода стола, мм; число ходов; а - коэффициент, учитывающий время деления, т. е. поворота зубчатого колеса назуб (а = 1,3 - 1,5); г - число зубьев зубчатого колеса; - скорость возвратно-поступательного движения стола в м"мин. Длина хода стола L определяется по формуле:

где - длина шлифуемого зуба, мм; зуба зубчатого колеса в мм, h - высота зуба зубчатого колеса в мм; D K - диаметр круга в мм.

Второй метод шлифования зубьев - метод обкатки - менее производителен, но дает большую точность (до 0,0025 мм); шлифование производится одним или двумя кругами.

Распространенный способ шлифования зубьев методом обкатки осуществляется на зубошлифовальных станках с двумя тарельчатыми кругами, расположенными один по отношению к другому под углом 30 и 40° или образующими как бы профиль расчетного зуба, по котором и происходит обкатка зубчатого колеса (рис. 12, б). В процессе работы шлифуемое зубчатое колесо перемещается в направлении, перпендикулярном своей оси, одновременно поворачиваясь вокруг этой оси.

Помимо этого, шлифуемое зубчатое колесо имеет возвратно-поступательное движение вдоль своей оси, что обеспечивает шлифование профиля зуба по всей его длине.

Притирка (ляппинг-процесс) широко применяется для чистовой, окончательной отделки зубьев после их термической обработки вместо шлифования, которое является операцией сравнительно малопроизводительной. Притирка получила большое распространение в тех отраслях машиностроения, где требуется изготовление точных зубчатых колес (автомобилестроение и др.)- Процесс притирки заключается в том, что обрабатываемое зубчатое колесо вращается в зацеплении с чугунными шестернями-притирами, приводимьши во вращение и смазываемыми пастой, состоящей из смеси мелкого абразивного порошка с маслом. Помимо этого обрабатываемое зубчатое колесо и притиры имеют в осевом направлении возвратно-поступательное движение друг относительно друга: такое движение ускоряет процесс обработки и повышает ее точность. Большей частью движение в осевом направлении придается притираемому зубчатому колесу. Притирочные станки изготовляются с параллельными (рис. 13, а) и со скрещивающимися (рис. 13, б) осями притиров. Наибольшее распространение получили притирочные станки, работающие со скрещивающимися осями притиров, устанавливаемых под разными углами; один притир часто устанавливается параллельно оси обрабатываемого зубчатого колеса. При таком расположении притиров зубчатое колесо работает, как в винтовой передаче, и путем дополнительного осевого перемещения притираемого зубчатого колеса притирка происходит равномерно по всей боковой поверхности зуба. Притираемое зубчатое колесо получает вращение попеременно в обе стороны для равномерной притирки обеих сторон зуба, а необходимое давление на боковой поверхности зубьев во время притирки создается гидравлическими тормозами, действующими на шпиндели притиров.

Иногда применяют притирку зубьев зубчатых колес чугунным червячным притиром диаметром 300-400 мм, используя для этого зубофрезерные станки.

Рис. 13. Схемы притирки зубьев цилиндрических зубчатых колес:

а - с параллельными осями притирок; б - со скрещивающимися осями

притирок

Притирка дает поверхности высокого качества, она сглаживает микронеровности и придает зеркальный блеск поверхности, значительно уменьшая шум и увеличивая плавность работы зубчатых колес.

Она дает лучшую по качеству поверхность зубьев, чем шлифование, но при условии правильного изготовления зубчатого колеса, так как притиркой можно исправить лишь незначительные погрешности; при наличии же значительных погрешностей зубчатые колеса необходимо сначала шлифовать, а затем притирать.

Приработка зубьев отличается от притирки тем, что притирается не зубчатое колесо с притиром, а два парных зубчатых колеса, изготовленных для совместной работы в собранной машине. Приработка производится при помощи абразивного материала, который ускоряет взаимную приработку зубьев зубчатых колес и придает им гладкую поверхность.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее производигельным и рациональным способом получения точных зубьев является шевингование, применяемое после нарезания зуба, но до термической обработки. После него для исправления небольших искажений в профиле и шаге и получения чистовой поверхности зубьев целесообразно применить притирку и только в случае значительной деформации прибегать к шлифованию зубьев.