Станки для нарезания конических зубчатых колес. Типы станков. Инструменты

Размещено на http://www.allbest.ru

Виды и типы станов

Зубообрабатывающий станок, металлорежущий станок для обработки зубчатых колёс, червяков и зубчатых реек. В зависимости от применяемого инструмента различают зубофрезерные, зубодолбёжные, зубострогальные, зубоотделочные (зубошевинговальные, зубошлифовальные, зубохонинговальные, зубопритирочные, зубообкаточные и зубозакругляющие) станки.

На Зубообрабатывающих станках осуществляют: черновую обработку зубьев, чистовую обработку зубьев, приработку зубчатых колёс, доводку зубьев, закругление торцов зубьев.

На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические прямозубые, косозубые и с шевронными зубьями колёса, червячные зубчатые колёса. Наиболее распространённые в промышленности вертикальные зубофрезерные станки выпускаются с подвижным столом и неподвижной стойкой и с подвижной стойкой и неподвижным столом (рис. 1).

Рисунок 1.Зубофрезерный станок

При нарезании зубчатых колёс заготовка жестко связана с делительным червячным колесом, получающим вращение от делительного червяка, который сменными зубчатыми колёсами кинематически связан с червячной фрезой. Соотношение частоты вращения червячной фрезы и заготовки определяется передаточным отношением набора сменных зубчатых колёс.

Наиболее широко применяются зубофрезерные станки, обеспечивающие нарезание зубчатых колёс с модулем от 0,05 до 10 мм и диаметром от 2 до 750 мм.

На зубодолбёжных станках нарезают цилиндрические зубчатые колёса наружного и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями, блоки зубчатых колёс, колёса с буртами, зубчатые секторы, шлицевые валики, зубчатые рейки, храповые колёса и т. п. Обычно нарезание производится методом обкатки, реже -- методом копирования.

Наибольшее применение в промышленности имеют вертикальные зубодолбёжные станки (рис. 2).

\

Рисунок 2. Принципиальная схема работы вертикального зубодолбёжного станка

Режущим инструментом является долбяк, который движется возвратно-поступательно параллельно оси заготовки. Главное (рабочее) движение -- Vp, при обратном (холостом) ходе Vx резание не совершается. Движение круговой подачи Sвр осуществляют, сообщая вращательное движение и долбяку, и заготовке в направлениях V1 и V2 с тем, чтобы они вращались так, как вращались бы, будучи в зацеплении, два зубчатых колеса. Для этого долбяк и заготовку соединяют жёсткой кинематической цепью со сменными зубчатыми колёсами и реверсивным устройством. При долблении зубьев колёс с наружным зацеплением направление вращения долбяка противоположно направлению вращения заготовки (как это показано на схеме), а при долблении колёс с внутренним зацеплением эти направления совпадают. Шевронные зубчатые колёса обычно нарезают на горизонтальных зубодолбёжных станках поочерёдно работающими долбяками с косыми зубьями правого и левого направления. Наиболее распространены зубодолбёжные станки для нарезания зубчатых колёс с модулем от 0,2 до 6 мм и диаметром от 15 до 500 мм; для нарезания зубчатых колёс с модулем от 8 до 12 мм, диаметром от 800 до 1600 мм.Обработка по методу копирования осуществляется одновременным долблением всех впадин зубчатого колеса фасонными зуборезными головками (рис. 3).

Рисунок 3. Нарезание зубьев фасонной зуборезной головкой

Принцип действия таких головок состоит в том, что фасонные резцы, число которых соответствует числу впадин (зубьев) обрабатываемого зубчатого колеса, укрепленные в головке, производят одновременно (за один проход) долбление всех впадин, после чего разводящее кольцо отводит резцы.

На зубострогальных станках (рис. 4) обрабатывают конические зубчатые колёса с прямыми зубьями по методу обкатки одним или чаще двумя резцами.

Рисунок 4. Зубострогательный станок. Схема нарезания зубьев на каноническом зубчатом колесе: 1- обрабатываемое зубчатое колесо, 2 - производящее зубчатое колесо, 3 - зубострагательные резцы производящего колеса

На этих станках воспроизводится зацепление нарезаемого зубчатого колеса с воображаемым плоским производящим зубчатым колесом; при этом два зуба последнего представляют собой зубострогальные резцы, совершающие возвратно-поступательное движение. Т. о., боковые поверхности каждого из зубьев нарезаемого зубчатого колеса формируются в результате движения резцов и обработки находящихся в зацеплении плоского и нарезаемого зубчатых колёс. Процесс нарезания зубьев происходит при движении резцов к вершине конуса заготовки, а обратный ход является холостым (в этот период резцы отводятся от заготовки). Нарезание конических зубчатых колёс с круговыми зубьями осуществляется методом обкатки на специальных станках с применением зуборезной резцовой головки, представляющей собой диск с вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль зуба с двух сторон (первая половина резцов обрабатывает одну сторону, вторая половина -- другую). Наиболее распространены зубострогальные станки для нарезания конических зубчатых колёс с модулем от 2,5 до 25 мми длиной зуба от 20 до 285 мм, для чернового нарезания и чистовой обработки крупногабаритных конических прямозубых колёс с модулем до 16 мм, для чернового и чистового нарезания конических колёс с винтовыми зубьями с модулем до 25 мм.

Виды зубострогальных станков:

Зубострогальный станок 5Т23В;

Зубострогальный станок 5П23БП;

Зубострогальный станок 5236П;

Зубострогальный станок 5А250П;

Зубострогальный станок 5А250;

Зубострогальный станок 5С276П;

Зубострогальный станок 5С286П;

Зубострогальный станок 5282;

Зубострогальный станок 5А283;

Зубошевингование (бреющее резание) производится на зубошевинговальных станках. Основано на взаимном скольжении находящихся в зацеплении зубьев инструмента и обрабатываемого зубчатого колеса при встречном движении (рис. 5).

Рисунок 5. Схема шевингования цилиндрических зубчатых колес. а) реечным шевером, б)дисковым шевером

По направлению подачи различают три метода зубошевингования: параллельный, диагональный и касательный. Инструментом является шевер -- дисковый, реечный и червячный. Первые два типа -- для обработки цилиндрических зубчатых колёс, последний -- для червячных.

На зубошлифовальных станках производят обработку зубчатых колёс обкаткой и профильным копированием при помощи фасонного шлифовального круга (рис. 6, а).

По исполнению различают зубошлифовальные станки с вертикальным и горизонтальным расположением обрабатываемого зубчатого колеса. В процессе шлифования методом обкатки воспроизводят зубчатое зацепление пары рейка -- зубчатое колесо (рис. 6, б, в), в котором инструментом является шлифовальный круг (или круги), имитирующий рейку. Шлифовальные круги совершают вращательное и возвратно-поступательное движения; последнее -- аналогично воображаемой производящей рейке. Обкатываясь по поворачивающемуся (в обе стороны) обрабатываемому зубчатому колесу, шлифовальные круги своими торцами шлифуют поверхности зубьев. По методу обкатки работают также станки с использованием в качестве инструмента абразивного червяка (рис. 6, г).

На зубохонинговальных станках осуществляют обработку прямозубых и косозубых колёс с модулем 1,25--6 мм, а также зубчатых колёс с фланкированными и бочкообразными зубьями для уменьшения шероховатости поверхности профиля зубьев. Зубохонингование производят на станке, аналогичном шевинговальному, при скрещивающихся осях инструмента (зубчатого хона) и обрабатываемого зубчатого колеса, но не имеющем механизма радиальной подачи. Устанавливаемое в центрах станка зубчатое колесо совершает, кроме вращательного (реверсируемого), также и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси. Зубчатый хон представляет собой зубчатое колесо с геликоидальным профилем, изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивным порошком, зернистость которого выбирается в зависимости от величины припуска (0,025--0,05 мм) и требований к шероховатости поверхности. Зубохонингование производят при постоянном давлении между зубьями обрабатываемого зубчатого колеса и хона («в распор») или при их беззазорном зацеплении, при постоянном межцентровом расстоянии. Первый способ обеспечивает изготовление зубчатых колёс более высокой точности. Необходимым условием зубохонингования является обильное охлаждение и эффективное удаление металлической пыли с обрабатываемой поверхности.

На зубопритирочных станках после термической обработки зубчатых колёс производят операцию зубопритирки. Инструментом служат притиры -- чугунные зубчатые колёса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью мелкого абразивного порошка с маслом. Обрабатываемое зубчатое колесо (рис.7) обкатывают тремя притирами.

Рисунок 7. Схема притирки зубчатых колес. 1, 2, 4 - притиры, 3 - обрабатываемое колесо

Оси притиров со спиральными или прямыми зубьями наклонены к оси обрабатывающего зубчатого колеса; ось третьего притира параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса и вращается попеременно в разных направлениях для обеспечения равномерной обработки зуба с обеих сторон. Притиры также совершают возвратно-поступательное движение в осевом направлении на длине около 25 мм.

На зубообкаточных станках обрабатывают незакалённые зубчатые колёса в масляной среде без абразивного порошка. Обрабатываемое колесо работает в паре с одним или несколькими закалёнными колёсами-эталонами, изготовленными с высокой точностью. В результате давления зубьев колёс-эталонов в процессе обкатывания и возникающего при этом наклёпа на поверхностях обрабатываемых зубьев сглаживаются неровности. Этот способ отделки применим лишь для зубчатых колёс, не требующих высокой точности, а также не подвергающихся термической обработке.

На зубозакругляющих станках обрабатывают зубья пальцевой конической фрезой, вращающейся и совершающей возвратно-поступательное движение. За один двойной ход фрезы зубчатое колесо поворачивается на один угловой шаг. Перемещение инструмента вдоль зуба (рис. 8) осуществляется под действием вращающегося фасонного кулачка.

Рисунок 8. Схема зубозакругления наружных (а) и внутренних (б) зубьев

На станках осуществляют закругление прямых и косых зубьев зубчатых колёс наружного и внутреннего зацепления диаметром до 320 мм, а также снимают фаски и заусенцы с торцов зубьев после их нарезки. Во время работы ось инструмента находится в вертикальном положении, а заготовка наклонена к этой оси под углом 30--45°. Станок работает по автоматическому циклу: быстрый подвод инструмента к заготовке, рабочая подача и возврат инструмента в исходное положение. Заготовка закрепляется в приспособлении на оправке.

Инструменты для нарезания конических зубчатых колес

Нарезание зубьев конических колес, также как и цилиндрических колес, заключается в удалении металла из впадин между зубьями при черновой обработке и окончательном формировании зубьев при чистовой обработке.

Для этого используют два метода:

копирования;

обкаточного огибания;

комбинированный метод (оба метода совмещают в одной операции).

В качестве режущих инструментов при черновой обработке прямозубых конических колес методом копирования применяют дисковые и пальцевые фрезы. Последние можно использовать и для нарезания криволинейных зубьев. Кинематика процесса зубонарезания по методу копирования проста: инструмент вращается вокруг своей оси и перемещается с некоторой подачей вдоль образующей конуса впадин детали, которая при этом неподвижна. После нарезания одной впадины с помощью делительного механизма станка производится поворот заготовки на один окружной шаг зубьев.

Профиль режущих кромок фрез при черновой обработке чаще всего делают прямолинейным с оставлением припуска на чистовую обработку. Диаметр вершин зубьев пальцевых фрез принимают несколько меньшим ширины дна впадины у внутреннего торца колеса, где она наименьшая, и больше половины ширины - у наружного торца, где она наибольшая.

В условиях единичного и мелкосерийного производств, при отсутствии специальных станков дисковыми и пальцевыми фрезами можно производить также чистовую обработку зубьев на универсально-фрезерных станках. При этом профилирование режущих зубьев этих инструментов ведется по среднему сечению впадины зуба колеса с изменением угла установки оси фрезы относительно оси заготовки. Обработка ведется в два прохода: сначала обрабатывается боковая поверхность одного зуба колеса, а затем боковая поверхность соседнего зуба.

По методу копирования прямые зубья конических колес нарезают также круговыми протяжками. При этом за один оборот протяжки формируется одна впадина фасонного профиля.

Метод копирования используется также при нарезании криволинейных зубьев в так называемых полуобкатных передачах. В этом случае нарезание колеса z 2 производят либо зуборезными головками при выключенном движении обката, либо головками-протяжками. Отключение движения обката в обоих случаях позволяет сократить путь резания, увеличить режимы резания, а следовательно, и производительность обработки. При этом профиль режущих кромок инструмента и, соответственно, профиль нарезаемых зубьев в сечении, перпендикулярном линии зуба, прямолинейный. Следует отметить, что наибольшее увеличение производительности достигается при чистовой обработке колбе z 2 головками-протяжками.

Метод обкаточного огибания (обката) при нарезании прямозубых конических колес, а также конических колес с криволинейными зубьями получил большее применение, чем метод копирования, так как он позволяет изготавливать зубья с профилем, близким к эвольвентному. В основе этого метода лежит принцип зацепления нарезаемого колеса с плоским производящим колесом, у которого угол начального (делительного) конуса д = 90°, т.е. образующие этого конуса лежат в плоскости, перпендикулярной оси колеса (рис. 9, а).

Рис. 9. Образование зубьев конических колес.

а, б, в, г - д = 90°; д - д = 90° - и f

Здесь производящее колесо l - воображаемое колесо. Его роль выполняет люлька зуборезного станка, а роль зубьев - режущие резцы инструмента, установленного на люльке. Для снятия припуска у заготовки 2 резцы от отдельного привода получают движение резания вдоль линии направления зуба. В процессе формирования зубьев колеса имеет место сочетание двух движений: резания и обката заготовки относительно производящего колеса. Этот принцип аналогичен применяемому при обработке цилиндрических зубчатых колес при их зацеплении с исходным контуром рейки. В случае обката делительного конуса заготовки по начальному конусу производящего колеса в среднем сечении А-А имеет место зацепление круговой рейки с заготовкой (рис. 9, б). В этом случае зубья нарезаемого колеса приобретают эвольвентный профиль с незначительным подрезанием ножки и головки. При этом режущие зубья инструмента воспроизводят или зуб (рис. 9, в), или впадину зуба рейки (рис. 9, г).

На практике с целью упрощения конструкции станков и повышения жесткости узла крепления головки плоское производящее колесо заменяют плосковершинным (рис. 9, д) с углом начального конуса д = 90° - и f , где и f - угол ножки зуба обрабатываемого колеса. Тогда вершинные режущие кромки зубьев инструмента совершают движение в плоскости Е-Е, перпендикулярной оси колеса. Так как значения угла f у шестерни и колеса немного отличаются, то при нарезании их зубьев от одного производящего колеса такая замена вызывает погрешность угла зацепления. Однако, как будет показано ниже, в значительной степени эта погрешность компенсируется номерными поправками при назначении угла профиля резцов зуборезных головок.

Шестерню и колесо с криволинейными зубьями у обкатных передач нарезают методом обката. В полуобкатных передачах шестерню нарезают методом обката, а колесо - методом копирования. В эксплуатационном отношении оба типа передач равноценны. Это объясняется тем, что с увеличением числа зубьев колеса z 2 >> z x эвольвентный профиль зубьев приближается к прямолинейному. Однако полуобкатные передачи с целью повышения производительности процесса зубонарезания более предпочтительны и применяются, главным образом, в условиях крупносерийного и массового производств при изготовлении передач с передаточным отношением u > 2,5.

Инструменты для нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями

Зубострогальные резцы получили наибольшее применение для нарезания прямозубых конических колес. Они применяются на чистовых операциях и работают по методу обката, а также на черновых операциях - по методу копирования. В последнем случае используются те же станки, что и при методе обкаточного огибания, но работающие при выключенном движении обката.

Строгание каждого зуба колеса производится двумя резцами на станках-полуавтоматах моделей 5С276П, 5А26 и др., а также фирмы "Глисон" (США) по схеме, представленной на рис. 10. а. Здесь резцы 1 и 2, установленные в суппорте на люльке станка, представляют собой впадину зуба воображаемого производящего колеса 3, с которым в процессе зубонарезания находится в зацеплении обрабатываемое колесо 4.

Рис. 10. Нарезание прямозубых конических колес.

а - схема резания; б - кинематическая схема зуборезного станка.



Как видно из кинематической схемы зубострогального станка (рис10, б), в процессе обката заготовка колеса 3, установленная в бабке 4, при вращении вокруг своей оси кинематически связана с вращением люльки 2. На схеме также показаны: 5 - гитара деления; 6 - механизм деления; 7 - электропривод; 8 - гитара обкатки.

В процессе обработки резцы l получают возвратно-поступательное движение от кулачков (на схеме не показаны) и работают попеременно. При движении к точке О пересечения образующих начальных конусов производящего и нарезаемого колес одну боковую поверхность зуба колеса обрабатывает (при прямом ходе) первый резец, а другую боковую поверхность (при обратном ходе) - второй резец. Движение обката осуществляется за счет поворота заготовки и люльки вокруг своих осей.

При черновом нарезании движение обката выключается и оба резца совершают только возвратно-поступательное движение и нарезают зубья с прямолинейным профилем по методу копирования. Таким способом нарезают колеса модулем m = 2,5... 16 мм и диаметром до 800 мм. При этом из целой заготовки за одну операцию нарезают зубья модулем m < 4 мм, а свыше - за две операции: черновую и чистовую (за несколько ходов в зависимости от модуля и требуемой точности). Колеса диаметром 800...3000 мм обрабатывают строганием по шаблону на специальных станках, например модели 5Е283 и др.

Рис. 11. Зубострогальный резец

Зубострогание из-за прерывистости процесса и низких скоростей резания (12...15 м / мин ) является малопроизводительным способом. Однако этот способ универсален, инструменты дешевы, просты по конструкции и обеспечивают высокую точность обработки (6...8-я степень). Поэтому зубострогание получило широкое применение как в мелкосерийном, так и в крупносерийном производстве.

Зубострогальный резец для чистовой обработки (рис. 11) представляет собой фасонный призматический инструмент с двумя взаимозаменяемыми рабочими частями на концах, имеющими прямолинейные боковую 1 и вершинную 2 режущие кромки. Зубострогальные резцы стандартизированы и выпускаются серийно. ГОСТ 5392-80 устанавливает четыре типа таких резцов, отличающихся размерами (H, L и др.) в зависимости от диапазона модулей нарезаемых колес. Например, резцы типа I предназначены для нарезания колес модулем m = 0,3...3,25 мм, а типа IV - для нарезания колес модулем m = 13...20 мм. Профиль режущих кромок черновых резцов не регламентируется и может быть ступенчатым или криволинейным, обеспечивающим равномерный припуск под чистовую обработку. Зажимная часть зубострогального резца выполнена в виде клина с углом 73°, что обеспечивает его плотное прилегание к плоскостям державки. Резец крепится в державке винтами, число которых (2...5) зависит от его типоразмера. Передняя грань резцов плоская, заточенная у стандартных резцов под углом в нормальном сечении г n = 20°. В зависимости от свойств обрабатываемых материалов резцы затачивают также и под другими углами ( г n = 10….25°). Задний угол на вершинной кромке в статическом положении резца б B = 0°. В рабочем положении за счет поворота резца относительно дна впадины нарезаемого колеса задний угол при вершине б B = 12° (рис. 12). На боковой режущей кромке задний угол б б б В.



Рис. 12. Углы профиля зубострогального резца в рабочем положении

В случае нарезания колес с небольшим числом зубьев, имеющих криволинейный (эвольвентный) профиль с малым радиусом кривизны, резцы должны были бы иметь такую же форму режущих кромок. При нарезании таких зубьев методом обката резцами с прямолинейным профилем имеет место подрез ножки и срез головки, т.е. нарезанный зуб становится более выпуклым. Однако эти отклонения профиля нарезанного зуба составляют несколько микрометров и, в целом, только улучшают условия зацепления колес в передаче, исключая вероятность их заклинивания.

Дисковые фрезы для нарезания прямозубых конических колес получили широкое применение в крупносерийном и массовом производствах, так как обеспечивают повышение производительности в 3-5 раз по сравнению с зубостроганием. Обработка впадин зубьев колеса производится двумя фрезами 2, наклоненными друг к другу и расположенными в одной впадине колеса 1 (рис. 13, а). При этом резцы 3 одной фрезы входят в промежутки между резцами 4 другой фрезы. Каждая фреза обрабатывает свою сторону зуба 5 колеса боковыми прямолинейными режущими кромками 6.

Шпиндели с закрепленными дисковыми фрезами устанавливают на люльке станка, которая при чистовой обработке совершает согласованное с обрабатываемым колесом движение обката. Зубья фрез, вращаясь вокруг оси инструмента, воспроизводят боковые поверхности зубьев производящего колеса и формируют боковые поверхности зубьев нарезаемого колеса. Такие колеса взаимозаменяемы с колесами, нарезанными зубостроганием.

Рис. 13.Дисковая зуборезная фреза: а - схема чистовой обработки зубьев конического колеса; б - конструкция сборной фрезы; в - нож фрезы.

Черновое нарезание зубьев конических колес дисковыми фрезами обычно производится методом копирования. При этом люлька и заготовка неподвижны, а фрезы, вращаясь, врезаются в заготовку на полную глубину впадины обрабатываемого колеса. После этого фрезы отводятся от заготовки и производится ее поворот на величину окружного шага зубьев нарезаемого колеса.

Применяется также комбинированный метод нарезания зубьев дисковыми фрезами, когда после врезания на неполную глубину с оставлением припуска на чистовую обработку, включается движение обката и зубья колеса формируются окончательно. Этим методом зубчатые колеса модулем m < 5 мм нарезают из целой заготовки за одну операцию, а колеса больших модулей - за две операции: черновую и чистовую.

Дисковая зуборезная фреза представляет собой сборную одноугловую фрезу, оснащенную ножами 2, закрепленными на корпусе l винтами 3 (рис. 13, б). Ножи имеют две прямолинейные режущие кромки: боковую 4 и вершинную 5 (рис. 13, в). При обработке сталей передняя поверхность боковых прямолинейных режущих кромок плоская с углом г n = 20°. Для получения задних углов ножи затылуют с углом при вершине б в = 12°. Как и у зубострогальных резцов, ширина вершинной кромки зубьев дисковой фрезы Sа0 = 0,4 m. Для получения в продольном сечении бочкообразной формы зубьев колеса, улучшающей условия зацепления, на боковых режущих кромках затачивают угол поднутрения д = 1 ... 5°.

Инструменты для нарезания конических колес с криволинейными зубьями

Наибольшее применение для нарезания криволинейных зубьев конических колес получили зуборезные головки. По конструкции они представляют собой насадные торцовые фрезы, осуществляющие помимо вращения движение подачи вдоль своей оси.

В зависимости от размеров, направления вращения и характера операции зуборезные головки изготавливают цельными ( d 0 = 20...80 мм ) и сборными ( d 0 = 100... 1000 мм ). Такими головками нарезают колеса модулем mn = 0,8...25 мм и наибольшей высотой зуба h = 70 мм. Кроме того, в отечественной промышленности большое распространение получили резцовые головки фирмы "Глисон" (США), изготавливаемые в дюймовой системе [d o = 0,5"( 12,7 мм )...21"( 533,4 мм ) ]. В зависимости от вида обработки зуборезные головки могут быть: право- и леворежущими, одно-, двух- и трехстороннего резания, черновыми и чистовыми.

Обкатные передачи с криволинейными зубьями нарезают путем воспроизведения станочного зацепления плосковершинного производящего колеса с зубьями нарезаемого колеса при их взаимной обкатке по схеме, показанной на рис. 2.10. Здесь роль воображаемого производящего колеса 1 выполняет люлька 2, ось вращения которой совпадает с осью шпинделя станка. Режущие резцы 4 зуборезной головки 5, установленной на люльке, при вращении от отдельного привода, воспроизводят зубья производящего колеса. Вращение заготовки 3 кинематически связано с вращением люльки. В результате профиль зубьев нарезаемых колес получается как огибающая ряда последовательных положений режущих кромок резцов головки. Кривизна зубьев определяется радиусом головки и положением ее центра на люльке станка. После нарезания одной впадины в обкаточном движении люлька отходит от заготовки и возвращается в исходное положение, а заготовка с помощью механизма деления поворачивается на один шаг. Далее цикл обработки повторяется. Таким образом, обработка зубьев колеса производится путем прерывистого обката.

Рис.14. Схема нарезания криволинейных зубьев конических колес зуборезной головкой по методу обката.

Для нарезания шестерен z1 с большой кривизной зубьев применяют станки с изменяемым углом наклона оси головки к оси шпинделя и станки фирмы "Эрликон" (Швейцария). Последние, при нарезании колес с равновысокими зубьями формы III (см. рис14), работают путем непрерывного деления .

Для нарезания зубьев колес z2 полуобкатных передач по методу копирования применяют высокопроизводительные станки, работающие зуборезными головками по способу врезания при отсутствии механизма обката, а для чистовой обработки этих колес применяют также зубопротяжные станки, оснащенные головками-протяжками.

Рис. 15. Зуборезная головка двухстороннего резания:

а - конструкция головки и ее основные параметры; б - впадина криволинейных (круговых) зубьев конического колеса.

Устройство и основные параметры зуборезной головки рассмотрим на примере наиболее часто применяемой головки двухстороннего резания (рис. 15, а). В корпусе головки 1 установлены попеременно резцы двух типов: наружные 2 (для обработки вогнутой поверхности зуба) и внутренние 3 (для обработки выпуклой поверхности зуба). Гнезда под эти резцы прямоугольные, изготовленные с высокой точностью. Резцы, установленные в гнезда, опираются своим выступом, расположенным над хвостовиком (см. рис. 15), на торец корпуса головки и крепятся винтами 4. Для грубой регулировки резцов по диаметру применяют подкладки 5, а для тонкой - клинья 6, передвигаемые вдоль оси головки винтами (на рис. 15, а не показаны). За базу при регулировке по диаметру принимают по одному резцу каждого типа, клинья которых закреплены штифтами. Корпус зуборезной головки изготавливают из конструкционной стали, а затем подвергают закалке и шлифовке. Резцы изготавливают из быстрорежущей стали.

Основные параметры зуборезной головки:

номинальный диаметр d 0 - это диаметр окружности, пpoxoдящей через середину расстояния между вершинами наружных и внутренних резцов, т.е. через середину нарезаемого дна впадин колеса. При этом за вершину принимается точка пересечения боковой и вершиной режущих кромок резца;

развод резцов W- это расстояние между вершинами наружных и внутренних резцов;

образующие диаметры d e , d i - измеряются как расстояние между вершинами резцов одного типа, симметрично расположенных относительно оси головки. Из рис. 2.11, а следует, что для наружных резцов d e = d 0 + W , а для внутренних d i = d 0 - W;

производящие диаметры Deпр , Diпр - это расстояние между точками боковых режущих кромок, которые профилируют средние точки на профиле зубьев колеса, лежащие на начальном конусе. Отсюда для наружных резцов Deпр =de + 2 · h f · tg б e, а для внутренних резцов Diпр = di - 2 · h f · tg б i; где h f - высота ножки зуба нарезаемого колеса; б e, б i - углы профиля соответствующих резцов.

Указанные параметры обеспечиваются регулировкой подкладками и клиньями.

станок зубчатое колесо инструмент

Рис. 16. Чистовые резцы зуборезной праворежущей головки

Наружные и внутренние резцы праворежущей головки (рис. 16) представляют собой призматические фасонные резцы с прямолинейными боковой l и вершинной 2 режущими кромками. Хвостовики резцов имеют прямоугольное сечение и обеспечивают надежное базирование в корпусе головки. У резцов крупных размеров хвостовики изготавливают из конструкционной стали и соединяют сваркой с рабочей частью, изготовленной из инструментальной стали. Длина рабочей части резца берется несколько больше продольного размера хвостовика, в результате чего образуется выступ, которым резец опирается на торец корпуса резцовой головки, обеспечивая тем самым базирование в осевом направлении.

Плоскость хвостовика, обращенная к оси головки, называется базовой. Расстояние от базовой плоскости до вершины резца называется базовым расстоянием и обозначается b е - у наружных резцов и b i, - у внутренних резцов. Толщина резца по вершине S a0 выбирается такой, чтобы она была несколько меньше ширины впадины зуба колеса в узкой части (у внутреннего торца) и не менее половины ширины впадин в широкой части (у внешнего торца колеса). Высота режущей части резца h 0 = (2,5..3,0)mn выбирается по наибольшему размеру нарезаемых колес данного диапазона при заданном номинальном диаметре головки d 0.

Рис. 17. Углы зуборезной головки.

Для создания задних углов на боковой и вершинной режущих кромках резцы затылуют по архимедовой винтовой поверхности в специальных приспособлениях. При этом на вершине зуба задняя поверхность принимает круговую форму, а задний угол при вершине б В = 11...13°. На боковой кромке задний угол меньше ( б В = 2...5°), так как

Переточка резцов производится по передней поверхности. При этом сохраняется профиль боковых режущих кромок и постоянство углов профиля б e и б i.

Нерабочая сторона резца выполняется с углом профиля, меньшим на 1° угла профиля резца другой формы, т.е. для наружного резца б ' e = б i - 1°, а для внутреннего б ' i = б e - 1°.

Достоинствами этих головок являются высокая производительность и универсальность, а недостатком - постоянство ширины впадины между зубьями и, соответственно, переменность толщины нарезаемых зубьев по их длине. Это приводит к снижению прочности колес и точности зубчатых передач. Исправить указанные недостатки при чистовой обработке зубьев колес модулем mn > 2,5 мм можно путем изменения наладок операций, расчет которых описан в [6].

Бoльшую точность при чистовой обработке обеспечивают зуборезные головки одностороннего резания, у которых имеются только внутренние или только наружные зубья, обрабатывающие одну сторону зубьев. За счет изменения параметров установки на люльке станка и диаметральных размеров головки можно регулировать ширину впадины и, соответственно, толщину нарезаемых зубьев. Последняя влияет на их прочность и обеспечивает необходимое пятно контакта передачи. Такими головками, как правило, обрабатывают только зубья шестерен z1.



Рис. 18. Нарезание головкой протяжкой криволинейных зубьев конических колес: а - схема резания; б - головка протяжка

Для чистовой обработки зубьев колес z2 полуобкатных передач в условиях крупносерийного и массового производств применяют головки-протяжки (рис. 18), которые работают по методу копирования. При этом заготовка колеса 2 во время нарезания одной впадины неподвижна, а головка-протяжка 1, вращаясь вокруг своей оси, благодаря последовательному изменению радиального положения резцов, за один оборот одновременно обрабатывает обе стороны зуба колеса. Радиус положения наружных резцов 3 при этом равномерно возрастает, а внутренних резцов 4 - уменьшается. Первые режущие зубья устанавливают с небольшим угловым шагом, а последние калибрующие зубья 5 - с увеличенным шагом. Это делается с целью повышения точности обработки при меньшем количестве резцов, одновременно снимающих припуск. Когда протяжка подходит к заготовке своим безрезцовым участком б происходит деление колеса на один зуб. Профиль нарезанных зубьев прямолинейный, поэтому такой способ обработки применим только для передач с передаточным отношением u = 2,5...10. Обработка производится на специальных зубопротяжных станках мод. 5С272Е, 5281Б и других и фирмы "Глисон" (США). Головки-протяжки обеспечивают повышение производительности (в 3-5 раз) по сравнению с обработкой на станках, работающих методом обката, а также повышение точности (на 10...20%) за счет жесткого крепления резцов (без подкладок) и малого припуска на обработку, равного 0,02...0,04 мм.

После чистовой обработки зубьев колес производится их контроль по пятну контакта, которое является основным критерием качества и работоспособности передачи. Теоретически контакт сопряженных колес должен быть точечным, перемещающимся по образующей начального конуса. Однако на практике из-за упругих свойств материала колес контакт имеет вид пятна. Его определяют по краске при обкатке на контрольно-обкаточных станках с применением относительно небольшой нагрузки. Пятно контакта должно быть сплошным, овальным или прямоугольным. Его длина должна составлять не более 50...70 % длины зуба, а ширина - 0,6...1,0 рабочей высоты зуба. Большая ось пятна контакта должна совпадать с образующей начального конуса (рис. 2.15, а, б). Не допускается выход пятна на кромки зуба и его диагональное расположение по длине зуба (рис. 2.15, в). Подгонку пятна контакта обычно выполняют после проведения расчетов и регулировки наладки чистовой операции обработки шестерни z1, так как она имеет меньшее число зубьев и нужные результаты достигаются быстрее.

Другим критерием оценки качества передачи является шум при высоких окружных скоростях. Уровень шума зависит от качества обработки поверхностей зубьев, погрешностей изготовления колес и сборки передачи, а также конструкции колес.

Рис. 19. Пятно контакта криволинейных зубьев конических колес:

а, б - большая ось пятна контакта совпадает с образующей начального конуса; в - диагональное расположение большой оси пятна контакта

Для чернового нарезания зубьев применяют зуборезные головки двух- и трехстороннего резания. Это наиболее трудоемкая операция, так как она протекает в условиях работы с ударами, при снятии больших припусков (до 80 % удаляемого материала) и, соответственно, с большими нагрузками. Из-за низкой стойкости резцов увеличиваются затраты на смену, заточку инструмента и наладку станков. Поэтому на черновых операциях обычно занято в 2-3 раза больше станков, чем на чистовых операциях.

Головки двухстороннего резания, применяемые для чернового зубонарезания, отличаются от рассмотренных выше тем, что они регулируются по диаметральным размерам только подкладками, так как клинья у них, как правило, отсутствуют. Кроме того, для восприятия возросших осевых нагрузок на резцы с целью предотвращения их сдвига на заднем торце головки устанавливают опорное кольцо. Такие головки применяют в массовом и крупносерийном производствах для нарезания зубьев по методу обката.

Головки трехстороннего резания применяют для повышения производительности процесса зубонарезания (рис. 19, а). В отличие от головок двухстороннего резания, у них к внутренним 1 и наружным 2 резцам добавлены средние резцы 3, которые установлены поочередно. При этом средние резцы обрабатывают только дно впадины и их количество равно половине общего числа резцов в головке. По высоте они имеют превышение вершинных режущих кромок на 0,2...0,25 мм, благодаря которому облегчается работа внутренних и наружных резцов (рис. 19, б). Такие головки работают только по методу копирования, т.е. при выключенном движении обката, в условиях массового и крупносерийного производств, при разводе резцов W > 1,8 мм. Они применяются, главным образом, при нарезании зубьев колес z2 полуобкатных передач. Головка при этом работает только по способу врезания, т.е. с подачей вдоль оси.

Для нарезания зубьев шестерен z 1 и колес z 2 обкатных передач и шестерен полуобкатных передач модулем m n > 2,5 мм из целой заготовки за один установ применяют также комбинированный метод. В этом случае предварительно осуществляется нарезание впадины почти на полную глубину врезанием без обката, а в конце обработки включают механизм обката и производят чистовую обработку зубьев. Благодаря этому методу повышается производительность процесса зубонарезания.

Рис.20. Нарезание зубьев конических колес черновыми головками трехстороннего резания: а - схема нарезания зубьев; б - распределение припуска между зубьями.

Конструкции зуборезных головок и методы зубонарезания конических колес постоянно совершенствуются в следующих направлениях:

повышение жесткости корпусов и способов крепления резцов в головке и крепления головки на станке;

изменение схемы резания;

применение станков для нарезания зубьев с непрерывной обкаткой;

повышение стойкости инструмента за счет замены затылованных резцов остроконечными;

создание головок с резцами, оснащенными твердым сплавом (обеспечивает повышение производительности в 2-2,5 раза;

уменьшение числа головок, их наладок, резцов, подкладок и других сменных деталей;

изменение в необходимых случаях конструкции и параметров колес и зуборезных инструментов.

Следует отметить, что повышение качества обработки зубьев термически обработанных колес достигается последующим зубошлифованием, а также притиркой с вводом абразивной жидкости в зону контакта и другими способами.



Список используемой литературы

http://texinfo.inf.ua/ - ТехИнфоИнф (информация технологам-машиностроителям)

http://www.promtechnoservice.ru/ - ПромТехноСервис (изготовление зубчатых колес и шестерен)

Механическая обработка зубчатых колес : учебное пособие /

В. И. Жиганов, Ю. А. Сахно, В. В. Демидов, Е. Ю. Сахно. -

Ульяновск : УлГТУ, 2011. - 134 с

Станки для обработки конических зубчатых колес, К.П. Писманик, Л.И. Шейко, В.М. Денисов, М.:Машиностроение,1993, -184с.

Размещено на Allbest.ru

...