Способы обработки зубчатых поверхностей

Лекция 14. Методы обработки зубчатых поверхностей

Рассматриваемые вопросы:Основные виды зубчатых колес. Методы получения зубчатых поверхностей. Метод копирования. Метод обкатки. Про­тягивание зубчатых поверхностей. Накатывание зубчатых поверхностей. Способы чистовой отделки зубчатых колес.

Основные виды зубчатых колес

Зубчатые колеса делят на цилиндрические, конические и червячные. Наи­более распространены цилиндрические зубчатые колеса. Они могут быть одно-венцовые и многовенцовые (блочные). Зубчатые колеса могут быть выполнены в виде дисков без ступицы (шестерни) и со ступицей. По форме зуба цилиндри­ческие зубчатые колеса делят на прямозубые, косозубые и шевронные.

Зубчатые поверхности получают двумя основными методами: методом копирования и методом обкатки.

Метод копирования

Метод копирования заключается в последовательном фрезеровании впа­дин между зубьями фасонной дисковой или пальцевой модульной фрезой. Форма инструмента совпадает с профилем впадины зубчатого колеса. В про­цессе работы фреза переносит («копирует») свой профиль на впадину зубьев. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один зуб при по­мощи делительного механизма и фреза формирует следующую впадину.

Рис.14.1. Методы получения зубчатых поверхностей а, б – метод копирования; в – метод обкатки

Этот метод применяют в единичном и мелкосерийном производстве. Не­достатками метода являются низкая производительность и низкая степень точ­ности обработки зуба.

Нарезание производят на горизонтально-, вертикально-фрезерных или универсально-фрезерных станках. В качестве инструмента используют модуль­ные фрезы: дисковые – для нарезания колес малых и средних модулей; пальце­вые – для нарезания колес средних и крупных модулей и шевронных колес.

Рис.14.2. Нарезание зубьев дисковой модульной фрезой

Рис.14.3. Нарезание зубьев пальцевой модульной фрезой а – прямозубого колеса; б – шевронного колеса

Для повышения производительности обработки обрабатывают одновре­менно несколько зубчатых колес на одной оправке или размещают на шпин­дельной оправке несколько дисковых фрез. Не смотря на низкую производи­тельность, этот метод позволяет получить зубчатые поверхности при отсутст­вии специальных зубообрабатывающих станков. Черновое нарезание колес средних модулей можно производить не модульными, а угловыми фрезами.

Рис.14.4. Нарезание колес дисковыми модульными фрезами

а – нескольких заготовок на одной оправке; б – тремя фрезами одновременно

Рис.14.5. Нарезание зубьев дисковыми угловыми фрезами

Метод обкатки

В серийном и крупносерийном производствах зубья нарезают методом обкатки. Метод обкатки заключается в том, что в процессе обработки воспро­изводится зацепление зубчатой пары, в которой одно зубчатое колесо является режущим инструментом, а другое – заготовкой.

Нарезание зубьев методом обкатки производится червячными фрезами на зубофрезерных станках и долбяками на зубодолбежных. При обработке долб­лением получается более правильный профиль, чем при фрезеровании, но воз­никающие при долблении удары вредно отражаются на инструменте и станке. Метод долбления применяется главным образом для чистового нарезания зубь­ев. Метод фрезерования червячными двухзаходными и трехзаходными фреза­ми, как наиболее производительный, применяется для чернового нарезания. Фрезерование однозаходными фрезами применяется для чистового фрезерова­ния.

Зубонарезание червячными фрезами

1 – червячная фреза; 2 – заготовка

Рис.14.6. Схема нарезания зубьев червячной фрезой

Этот метод благодаря высокой производительности и достаточной точно­сти получил наибольшее применение. Нарезание производится на зубофрезер-ных станках червячной фрезой. Червячная фреза представляет собой червяк,

имеющий профиль осевого сечения в виде зубчатой рейки и продольные канав­ки, образующие режущие зубья. При резании червячная фреза вращается и движется поступательно вдоль оси зубчатого колеса. Ось фрезы наклонена под углом α подъема винтовой линии витков фрезы. В зависимости от величины модуля нарезаемых зубьев устанавливается число проходов. Мелкомодульные зубья нарезаются за один проход. Врезание фрезы может быть осевым и ради­альным.

Рис.14.7. Врезание червячной фрезы

а – осевое; б – радиальное

Нарезание зубьев долбяками

Долбяк, являющийся режущим инструментом, имеет форму шестерни то­го же модуля, что и нарезаемое зубчатое колесо. Долбяки изготовляются для наружного и внутреннего долбления ( для изготовления колес с внутренним за­цеплением). Долбяк представляет собой зубчатое колесо, на торце которого за­точкой образованы режущие кромки.

Долбяк при обкатке совершает возвратно-поступательное движение, в ре­зультате чего на заготовке нарезаются зубья. Быстроходные зубодолбежные станки с числом ходов долбяка 600-700 в минуту обладают высокой произво­дительностью.

Рис.14.9. Нарезание зубьев долбяками а – черновое и чистовое долбление; б – одновременное долбление двух колес

Протягивание зубьев

Обработка протягиванием впадин между двумя или несколькими зубьями производится протяжкой с профилем, соответствующим профилю зубьев наре­заемого колеса. После каждого прохода протяжки заготовка поворачивается посредством делительного механизма стола. Таким способом нарезают зубья венцов больших размеров на вертикально-протяжных станках с круглым пово­ротным столом. При этом формируется достаточно точный профиль зубьев, но достичь высокой точности шага трудно из-за погрешностей в делительном ме­ханизме станка.

Для изготовления колес внутреннего зацепления применяют одновремен­ное протягивание всех зубьев.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Методы обработки зубчатых колёс.

КЦПТ_ОСАТПиП_19-11-2_ФИ_предмет_06.04.2020

Конспект пишем в тетради, кроссворд делаем электронно.

Методы обработки зубчатых колёс.

Обработку зубчатых колёс ведут 2 методами:

Метод копирования — это обработка фасонным инструментом, имеющим профиль, соответствующий впадине зуба. Способы при обработки по методу копирования:

1. Последовательное нарезание каждого зуба модульной дисковой фрезой;

2. Последовательное нарезание каждого зуба пальцевой модульной фрезой;

3. Одновременное долбление всех зубьев зубодолбежной головкой;

4. Одновременное протягивание всех зубьев;

5. Круговое протягивание

Метод обката — зубья образуются при совместном согласованном вращении (обкате) режущего инструмента и заготовки. Способы при обработке по методу обката:

1. Фрезерование червячной фрезой;

2. Долбление круглым долбяком;

3. Реечным долбяком (гребенкой);

4. Нарезание резцовой головкой;

5. Накатывание зубчатыми валками;

6. Строгание резцами (обкат с единичным делением).

Зубодолблениеприменяют для черновой и чистовой обработки зубчатых колес с внутренним и внешним зубьями, многовенцовых зубчатых колес, закрытых зубчатых венцов с внешним зацеплением, если малый зазор для выхода инструмента не позволяет применять другие методы обработки зубчатых реек, шевронных колес без канавки

При зубострогании зубьев гребенками воспроизводится на станке зацепление зубчатого колеса (заготовки) и рейки, образуемой режущими кромками инструмента — гребенки при его движении (рис.1).

Рис.1. Схема нарезания зубьев гребенками

Для повышения качества зубчатых колес применяются отделочные способы обработки рабочих (боковых) поверхностей зубьев. К ним относятся шевингование, обкатка, шлифование, притирка, зубохонингование.

В процессе шевингования воспроизводится зацепление винтовой передачи с теоретически точечным контактом, которая возникает при вращении на скрещивающихся осях обрабатываемого колеса 1 и инструмента — шевера 2 (рис.2).

Рис.2. Схема шевингования зубчатого колеса

Обкатка— процесс совместного вращения обрабатываемого зубчатого колеса 1 и одного или нескольких закаленных до большой твердости высокоточных колес 2 (рис.3) при воздействии радиальной или окружной нагрузки от 50 до 100 Н/см 2 .

Рис.3. Схема процесса обкатки зубчатого колеса:
а — с одним накатником; б — с двумя накатниками; в — с тремя накатниками

Шлифование по кинематике аналогично зубофрезерованию червячными фрезами. Оно осуществляется непрерывно (без периодического деления на зуб). Обрабатываются колеса небольших модулей, примерно 2 мм и менее. Наладка для работы по этому способу довольно сложна, так как требует сложной заправки винтовой поверхности абразивного червяка

Притирка— это процесс преднамеренного износа зубьев заготовки в зацеплении его с притиром, представляющим зубчатое колесо, при использовании абразивного материала. Притирка производится либо на параллельных осях, либо на перекрещивающихся осях при быстром вращении притира 1 с окружной скоростью 1. 3 м/с и при медленном осевом перемещении заготовки 2 с подачей S_ос (рис.4).

Рис.4. Схема притирки зубьев цилиндрических колес

Процесс зубохонингования заключается в свободном совместном обкате заготовки и инструмента — хона, выполненного в виде зубчатого колеса из пластической массы в смеси с абразивным порошком. Обкатка сопровождается относительными осевыми перемещениями хона и заготовки при небольшом окружном или радиальном давлении. Для интенсификации процесса оси колеса и хона устанавливают под некоторым углом скрещивания (10. 20°), вызывающим боковое скольжение (как при шевинговании). Зубохонингование применяется для отделки закаленных зубчатых колес.

Источник

ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.

ОБРАБОТКА ЗУБЧАТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Зубчатые колеса делят на цилиндрические, конические и червячные.

Первые наиболее распространены. Их выполняют одно- и многовенцовыми (блочными). По конфигурации зубчатые колеса делают в виде дисков с гладкими или шлицевыми отверстиями, а также в виде фланцев и валиков (с хвостовиками). У цилиндрических колес зубья выполняют прямыми, спиральными и шевронными; у конических — прямыми, косыми и криволинейными.

Допуски цилиндрических эвольвентных зубчатых колес регламенти-рованы ГОСТ 1.643—72 со степенями точности от 3 до 12*. В машиностроении в основном применяют 5, 6, 7, 8 и 9-ю степени. ГОСТом установлены требования к кинематической точности зубчатых колес, плавности их работы и контакту зубьев. Допуски на конические зубчатые передачи установлены ГОСТ 1.758—72, а на червячные передачи — ГОСТ 3.675—72.

1. Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес методом копирования дисковыми и пальцевыми фрезами

Нарезание цилиндрических зубчатых колес с прямым зубом можно выполнять на горизонтальных и универсальных фрезерных станках при помощи делительной головки модульными дисковыми фрезами.

Этот метод, называемый методом копирования, заключается в последовательном фрезеровании впадин между зубьями фасонной дисковой модульной фрезой. Такие фрезы изготовляются набором по 15 штук для каждого модуля. Обычно применяют набор фрез из 8 штук, обработка которыми позволяет получать зубчатые колеса 9-й степени точности, но для изготовления более точных колес требуется набор из 15 или 26 штук. Такое количество фрез в каждом наборе необходимо потому, что для различного числа зубьев размеры впадин между ними различны. Каждая фреза набора предназначена для определенного интервала числа зубьев.

Зубчатые колеса обычно нарезаются по одной или по несколько штук на правке что увеличивает производительность за счет времени, затрачиваемого на врезание и выход фрезы, а также за счет вспомогательного времени. Если на шпиндельной оправке расположить две или три фрезы (рис. 1), каждая из которых будет прорезать впадины зубьев у одной группы заготовок, то производительность будет еще больше. В этом случае применяют много шпиндельные делительные головки (рис. 1, г). Применение для этих целей полуавтоматических станков, у которых все вспомогательные движения (подход заготовок к фрезам, отход их в исходное положение, поворот заготовок на один зуб и останов станка) совершаются автоматически, также повышает производительность. Значительное увеличение производительности достигается применением твердосплавных фрез. Основное время при нарезании прямых зубьев цилиндрических зубчатых колес модульной дисковой

Рис. 1. Нарезание зубьев зубчатых колес дисковыми модульными фрезами:

а — одной заготовки; б — нескольких заготовок на одной оправке; в — тремя фрезами одновременно; е — с применением трехшпиндельной головки; д—одновременно двумя модульными фрсзами

фрезой на зубофрезерном станке с автоматическим делительным механизмом определяется по формуле:

где _o — длина нарезаемого зуба в мм; /_вр — длина врезания в мм; 1_п — длина перебега в мм; s_p._x — минутная подача при рабочем ходе в в мм; s_об.x — минутный путь обратного хода в мм; z — число зубьев нарезаемого колеса; i — число ходов; т — количество одновременно нарезаемых зубчатых колес; t — время на поворот заготовки на 1 зуб в мин.

Величина врезания /_вр определяется по формуле:

где t — глубина прорезаемой впадины между зубьями в мм; _ф — диаметр фрезы в мм.

где s₂— подача на 1 зуб фрезы в мм; п — число оборотов фрезы в минуту.

При нарезании зубьев на горизонтально- или универсально- фрезерном станке время на отвод стола в исходное положение и время на поворот заготовки с помощью делительной головки перед нарезанием каждого зуба относятся к вспомогательному времени и в формулу основного (технологического) времени не входят.

Нарезание зубьев цилиндрических колес средних модулей 8—9-й ‘мой точности можно производить одновременно двумя дисковыми модульными фрезами (рис. 1, д). Черновое нарезание таких же зубчатых колес средних и крупных модулей осуществляется тремя дисковыми, но не модульными, а «угловыми» фрезами (рис. 2, а).

Черновое нарезание крупномодульных (с модулем более 30 мм) прямозубых колес можно нарезать специальными дисковыми фрезами (рис. 2, б), при этом станок должен быть оснащен специальными шпинделями. Одним шпинделем можно фрезеровать отдельно каждую сторону зубьев.

Рис. 2. Нарезание зубьев зубчатых колес дисковыми фрезами:

а — тремя дисковыми, угловыми фрезами; б —• двумя специальными дисковыми фрезами

Дисковыми модульными фрезами можно обрабатывать и цилиндрические косозубые колеса, поворачивая их на угол наклона зуба.

Рис. 3. Нарелиние зубьев зубчатых колес пальцевыми фрезами:

а – прямозубого колеса; б – шевронного колеса; в – черновое нарезание двуугловой фрезой; г – последовательно двумя угловыми фрезами.

Пальцевыми модульными фрезами нарезают зубья средних и крупно модульных цилиндрических (рис. 3, а), шевронных (рис. 3, 6) колес, реек и др. Зубья очень крупных модулей (более 20 мм) начерно нарезают двуугловой пальцевой фрезой (рис. 3, в) или последовательно двумя угловыми пальцевыми фрезами (рис. 3, г).

Рис. 4. Установка червячной фрезы при зубонарезании цилиндрических зубчатых колес с косым зубом:

1 — правозаходкая фреза; 2 — заготовка правозаходного зубчатого колеса; 3 — заготовка левозаходного зубчатого колеса.

Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес дисковыми модульными фрезами, а также пальцевыми фрезами применяется преиму­щественно в единичном и мелкосерийном производстве при отсутствии специальных зуборезных станков, так как такой способ нарезания дает сравнительно малую производительность и точность 9—11-й степеней.

2. Нарезание зубьев зубчатых колес методом обкатки

Этот метод обработки зубьев заключается в том, что в процессе обработки воспроизводится зацепление зубчатой пары, в которой одной деталью является режущий инструмент, а другой — нарезаемое зубчатое колесо.

Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес с прямым, косым и криволинейным (винтовым) зубом производится с помощью: а) червячных фрез (зубофрезерование), б) долбяков в виде шестерен (дисковых), в) долбяков в виде гребенок-реек (зубодолбление).

Требование высокой точности и плавности зацепления зубчатых колес, а также стремление повысить производительность зубонарезания привели с созданию специальных зуборезных станков. Наиболее распространенными являются станки, образующие профиль зуба путем фрезерования или долбления режущими кромками инструмента в непрерывном процессе обкатки. При обработке долблением получается более правильный профиль, чем при фрезеровании, так как в этом случае неточности инструмента значительно меньше отражаются на профиле зуба, но зато возникающие при обработке удары вредно влияют на станок и инструмент. Вследствие этого метод долбления применяется главным образом для чистового. нарезания зубьев; метод фрезерования двух- или трехзаходными фрезами, как наиболее производи­тельный, применяется главным образом для чернового нарезания; фрезерование однозаходными фрезами применяется для чистового нарезания. Методом фрезерования можно нарезать большее количество видов зацепления, как-то: цилиндрические зубчатые колеса с прямым и косым зубом, червячные зубчатые колеса, червяки, цепные колеса.

Зубонарезание червячными фрезами

Этот метод благодаря высокой производительности и получаемой точности 8—9-й степеней имеет наибольшее распространение.

Для нарезания зубьев указанным методом требуются зубофрезерные станки и режущий инструмент — червячные фрезы. (В соответствии с ГОСТ 9.324—60 стандартизованные червячные фрезы выпускаются цельными с модулем до 14 мм , и сборными — с модулем от 10 до 20.). Фреза закрепляется в суппорте, который должен быть повернут, чтобы ось фрезы была наклонена под углом подъема винтовой линии витков фрезы. Нарезаемое зубчатое колесо устанавливается на столе станка; он имеет перемещение по станине для установки на глубину зуба и вращательное движение, благодаря которому осуществляется обкатка зубчатого колеса по отношению к червячной фрезе. Суппорт с фрезой осуществляет подачу движением вдоль оси зубчатого колеса. При фрезеровании зубчатых колес с косым зубом фреза устанавливается с учетом наклона винтовой линии витков фрезы и угла спирали зубчатого колеса. Если направление наклона винтовой линии фрезы и нарезаемого зубчатого колеса одинаковое, т. е. если фреза и зубчатое колесо правозаходные (рис. 4, а) или левозаходные, то угол установа фрезы равен разности углов фрезы и зубчатого колеса (). Если же направление наклона винтовой линии фрезы и зубчатого колеса различно (рис. 4, б), то угол установа равен сумме углов, т. е. .

В зависимости от величины модуля устанавливается число проходов фрезы: зубчатое колесо с модулем до 2,5 мм обычно нарезают за один начисто; зубчатое колесо с модулем более 2,5 мм нарезают начерно и начисто в два и даже в три хода.

Для черновых ходов применяются двух-и трехзаходные червячные фрезы, которые увеличивают производительность, но снижают точность обработки по сравнению с однозаходными. Поэтому эти фрезы используют главным образом для предварительного нарезания зубьев.

Основное время при нарезании прямых зубьев цилиндрических колес червячной модульной фрезой определяется по формуле:

где l₀— длина нарезаемого зуба в мм; т — число одновременно наре­заемых зубчатых колес; /_вр — длина врезания в мм; /_п — длина пере бега в мм; z — число зубьев нарезаемого зубчатого колеса; s — подачи на один оборот зубчатого колеса в мм; п — число оборотов фрезы в минуту; q — число заходов червячной фрезы (для чистовых проходов q = 1; для черновых рекомендуется q — 2); i — число ходов. Длина врезания /_вр определяется по формуле:

где t — глубина прорезаемой впадины между зубьями в мм;D_ф — диаметр червячной фрезы в мм. Длина перебега /_п = 2 – 3 мм.

Рис. 5. Врезание червячной фрезы:

а — осевое; б — радиальное

Врезание червячных фрез, особенно больших диаметров, является значительной величиной и вызывает существенную затрату времени работы станка. Сократить это время на 20—30% можно заменой обычного осевого врезания (рис. 5, а) радиальным (рис. 5, б). Для повышения точности зубофрезерования и чистоты обработанной поверхности, а также увеличения стойкости червячной фрезы рекомендуется в процессе резания перемещать червячную фрезу вдоль оси из расчета 0,2 мм за один оборот ее.

Современные станки имеют специальное устройство для осевого пе­ремещения фрезы. Это перемещение может осуществляться: 1) после нарезания определенного числа колес; 2) после каждого цикла зубофрезерования, во время смены заготовок; 3) непрерывно при работе фрезы.

В последнем случае происходит диагональная подача фрезы как результат сложения движения подач вдоль оси заготовки и вдоль собственной оси фрезы.

При нарезании червячных зубчатых колес ось фрезы устанавливается пер- пендикулярно оси обрабатываемого колеса и точно по центру ее ширины. Нарезать червячные зубчатые колеса можно: 1) способом радиальной подачи; 2) способом тангенциальной подачи; 3) комбинированным способом.

Нарезание зубьев долбяками

Как отмечалось выше, нарезать зубья методом обкатки можно также долбяками в виде шестерен и в виде гребенок (реек) на зубодолбежных станках.

Долбя к, являющийся режущим инструментом, имеет форму шестерни того же модуля, что и нарезаемое зубчатое колесо. Долбяки изготовляются для наружного и внутреннего долбления; последний случай относится к зубчатым колесам с внутренним зацеплением.

Для нарезания зубчатых колес с винтовым зубом применяется долбяк тоже с винтовым зубом и с тем же углом подъема винтовой линии, что и у нарезаемого зубчатого колеса; долбяк получает добавочное вращение по винтовой линии от специального копира, помещающегося в верхней части шпинделя.

Горизонтальная подача долбяка осуществляется двумя способами: 1) при помощи ходового винта специального и автоматического делительного механизма (в крупных станках); 2) при помощи одного из трех специальных копиров, из которых применяется тот или другой в зависимости от числа ходов, необходимых для нарезания полного профиля зубьев (под ходом здесь понимается оборот заготовки в процессе нарезания). Обработка за один ход применяется для зубчатых колес с модулем 1—2 мм, за два хода — с модулем 2,25—4 мм и за три хода — при модулях, превышающих 4 мм, а также при меньших модулях, но при повышенных требованиях к точности и чистоте обработки.

Обычно зубчатые колеса даже средних модулей предварительно обрабатываются на зубофрезерных станках, а чистовая обработка производится на зубодолбежных станках за один и (реже) два хода.

Предварительное нарезание зубьев на зубофрезерных станках часто бывает более производительным, чем на зубодолбежных станках. При обработке зубьев с модулем 5 мм и более, когда снимается значительное количество металла, зубофрезерные станки более производительны, чем зубодолбежные. При нарезании зубьев с модулем до 2,5 мм, когда металла снимается сравнительно мало, более производительными и точными являются зубодолбежные станки. При обработке зубьев средних модулей (от 2,5 до 5 мм) зубофрезерные и зубодолбежные станки по производительности могут быть равноценными, но целесообразнее применять зубофрезерные.

Следует отметить, что быстроходные зубодолбежные станки с числом ходов долбяка 600—700 в минуту обладают высокой производительностью зубонарезания.

Основное время при нарезании зубьев зубчатых колес на зубодолбежных станках дисковыми долбяками определяется по формуле:

где – глубина нарезаемой впадимы между зубьями в мм; s_p — ради-i подача на один двойной ход долбяка в мм; п — число двойных ion долбяка в минуту; t — шаг нарезаемого зубчатого колеса в мм; число зубьев нарезаемого колеса; s_K — круговая подача зубчатого колеса один двойной ход долбяка в мм; i — число обкатов (ходов), (необходимое для нарезания зубчатого колеса; М — модуль зубьев нарезаемого колеса в мм.

Производительность зубодолбления значительно повышается при совмещении черного и чистового нарезания зубьев колес с одновременным применением двух (рис. 6, а) или трех долбяков, установленных штосселе зубодолбежного станка.

Расстояние а между торцовыми поверхностями долбяков должно быть па 1—3 мм больше ширины венца . Верхний долбяк служит для окончательного профилирования зубьев колеса; нижний долбяк перешлифовывают так, чтобы ширина и высота зубьев его была бы меньше ширины и высоты зубьев верхнего долбяка.

На рис. 6, б показано одновременное долбление двумя долбяками двух венцов блочного колеса.

С целью увеличить производительность зубодолбежных станков при нарезании зубчатых колес малых и средних модулей применяют комбинорованные долбяки, которые производят последовательно черновое и чистовое нарезание зубьев за один оборот долбяка. У таких долбяков часть зубьев, имеющих уменьшенную толщину, служит для чернового долбления, другая часть — для чистового, окончательного, Кроме ого, на долбяке имеется участок без зубьев, позволяющий снимать обработанное зубчатое колесо с оправки и надевать заготовку на у без отвода шпинделя с долбяком. На рис. 6, в показано одновремнное зубодолбление шести заготовок комбинированным долбяком.

Комбинированные долбяки пригодны только для нарезания зубчатых колес с определенным числом зубьев, вследствие чего их целесообразно применять главным образом в крупносерийном и массовом производствах. Комбинированные долбяки непригодны для зубчатых колес с большим числом зубьев, так как число зубьев этих долбяков должно быть равно удвоенному числу зубьев нарезаемого колеса, ввиду чего долбяки получаются больших размеров.

Зубодолбежные станки наряду с высокой производительностью дают чистую обработанную поверхность зубьев 7—8-й степеней точности. На специальных зубодолбежных станках двумя спиральными нарезают зубья шевронных колес (рис. 6, г). На зубодолбежных станках можно нарезать зубья на блоках зубчатых колес с 2—4 венцами при тесном расположении их, когда фрезерование их невозможно.

На рис. 6, д пунктиром показано положение фрезы 4, которая не может нарезать зуб на венце 3 колеса ввиду невозможности ее выхода так как как расстояние между венцами Зи 1 всего 5—6 мм. Тот же венец, отстоящий от другого венца на расстоянии 5—6 мм, успешно нарезается долбяком 2, для выхода которого вполне достаточно 2-4мм.

Распространены червяки: архимедовы (Рис.7, а), эвольвентные (Рис.7, б), конволютные (Рис.7, в) и глобоидные. Архимедовы червяки чаще всего наре­заются на токарных станках, при этом прямолинейные режущие кромки резцов располагаются в осевом сечении так же, как при нарезании трапецеидальной резьбы. Винтовая поверхность такого червяка называется архимедовой, так как с торцовой поверхности его oнa образует архимедову спираль. Такие червяки представляют обычный винт с трапецеидальной резьбой.

Архимедов червяк в осевом сечении имеет прямобочный профиль с углом, равным профильному углу резца.

При крупносерийном производстве архимедовы червяки фрезеруют дисковыми фрезами (рис. 8, а) с криволинейными режущими кромками. Шлифование таких червяков осуществляют дисковым конусным или тарельчатым кругом (рис. 8, г) с припуском 0,1—0,2 мм на сторону в зависимости от модуля червяка. Шлифование червяков с малым модулем производят на резьбошлифовальном станке или на токарном, но со специальным устройством, показанным на рис. 8, д. С таким устройством можно шлифовать червяки и с крупным модулем.

В крупносерийном и массовом производстве шлифование профиля витков червяка с крупным модулем (3 и более) осуществляется на специальном червячно-шлифовальном станке коническим дисковым кругом большого диаметра (800 мм и более). Этот метод обеспечивает большую производительность. Таким кругом можно получить разные профили червяка путем его перемещения в горизонтальной плоскости. Шлифо­вание производится при трех движениях: вращении круга, медленном вращении червяка и поступательном перемещении круга на величину одного шага (хода для многозаходных червяков) за один оборот изделия.

Рис. 8. Обработка червяков:

а — дисковой фрезой; б — фрезой-улиткой; в — долбяком; г — шлифовальным кругом.

Для отделки витков червяков ответственных передач применяют притирку их чугунными или фибровыми притирами, имеющими форму червячного колеса. В качестве абразивного материала применяют микропорошки с маслом, а для получения высокой чистоты поверхности — пасты ГОИ.

Эвольвентные червяки (рис. 8, б) нарезаются на токарных станках с раздельной обработкой каждой стороны витка при смещении прямолинейных режущих кромок резцов на величину радиуса основ­ного цилиндра винтовой эвольвентной поверхности.

Если червяк правый, то левую сторону боковой поверхности витков нарезают резцом, поднятым над осью, а правую — опущенным. При левом червяке оба резца соответственно меняют местами. Указанным способом эвольвентные червяки редко нарезаются ввиду неблагоприятных условий резания резцами, поднятыми или опущенными по отношению осевой линии.

Нарезание зубьев конических зубчатых колес

Для нарезания зубьев конических зубчатых колес-7—8-й степеней точности (ГОСТ 1.758—72) требуются специальные зуборезные станки, при отсутствии их конические зубчатые колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на универсально-фрезерном станке при помощи делительной головки дисковыми модульными фрезами; конечно, точность. обработки при этом способе ниже (9—10-я степени).

Заготовку 1 конического зубчатого колеса устанавливают на оправке в шпиндель делительной головки 2 (рис. 9, а), который поворачивают в вертикальной плоскости до тех пор, пока образующая впадина между двумя зубьями не займет горизонтального положения. Нарезаются зубья обычно за три хода и только при малых модулях за два хода. При первом ходе фрезеруется впадина между зубьями шириной ₂ (рис. 9, б); форма фрезы соответствует форме впадины на ее узком конце; второй проход производят модульной

Рис. 9. Зубофрезерование конического зубчатого колеса:

в —установка заготовки на оправке; б — схема фрезерования впадины между

вубьями; в — одновременно трех заготовок; г — одной заготовки двумя дисковыми

фрезами; д — трех заготовок специальной дисковой фрезой

фрезой, профиль которой соответствует наружному профилю зуба, поворачивая при этом стол с делительной головкой на угол :

где b₁ — ширина впадины между зубьями на ее широком конце в мм; — ширина впадины между зубьями на ее узком конце в мм; — длина впадины в мм.

При таком положении фрезеруются все левые бока зубьев (площадка 1 — рис. 9, б). За третий ход фрезеруются все правые бока зубьев (площадка 2), для чего делительную головку поворачивают на тот же угол, но в противоположном направлении.

Указанный способ нарезания зубьев малопроизводителен, а точность обработки соответствует примерно 10-й степени.

Для нарезания прямых зубьев точных конических зубчатых колес в серийном и массовом производстве применяют более производительные станки — зубострогальные, на которых обработка зубьев производится методом обкатки. При обработке зубьев с модулем свыше 2,5 их предварительно прорезают профильными дисковыми фрезами методом деления; таким образом, сложные зубострогальные станки не загружаются предварительной грубой обработкой, и, следовательно, они лучше используются для точной обработки.

На рис. 9, в показано предварительное фрезерование зубьев трех конических зубчатых колес одновременно на специальном или специализированном станке, применяемом в крупносерийном и массовом производстве. Станок снабжен устройством для автоматического деления и одновременного поворота всех обрабатываемых заготовок.

В крупносерийном и массовом производстве для предварительного нарезания зубьев небольших конических зубчатых колес меняют зуборезные станки для одновременного фрезерования трех заготовок с автоматическим делением, остановом, подводом и отводом. На рис. 9, д изображена схема расположения шпинделей 3-х шпиндельного высокопроизводительного станка для одновременного фрезерования зубьев на трех заготовках, расположенных вокруг специальной дисковой фрезы.

Станочник поочередно устанавливает заготовки на оправках рабочих головок, подводит головку до упора и включает самоход. Все остальные движения производятся автоматически: рабочая подача, отход нарезаемого колеса и поворот его на один зуб, следующий подвод, выключение, когда остальные две головки продолжают работать.

Окончательное чистовое нарезание зубьев примерно 8-й степени точности производится строганием на зубострогальных станках (Рис. 10).

. Станки эти работают методом обкатки: два строгальных резца (1 и 2) совершают прямолинейные возвратно-поступательные движения вдоль зубьев обрабатываемой заготовки; при обратном ходе резцы немного отводятся от обрабатываемой поверхночти для уменьшения бесполезного изнашивания режущей кромки. Взаимное обкатывание заготовки и резцов обеспечивает получение профиля эвольвенты. Время нарезания зуба в зависимости отматериала, модуля, припуска на черновую обработку и других фактором колебтся от 3,5 до 30 сек..

Закругление зубьев зубчатых колес

У зубчатых колес, предназначенных для коробок передач и др. зубчатых колес, переключающихся на ходу, для облегчения включения производится закругление торца зубьев на специальных зубозакругляющих станках при помощи пальцевых фрез методом копирования (рис. 11). В процессе работы пальцевая фреза вращается и одновременно перемещается по дуге с возвратно-поступательным движением, огибая кромку зуба обрабатываемого колеса, которая периодически отводится в осевом направлении, поворачивается вокруг оси на один зуб и подводится к фрезе. Время обработки каждого торца зуба 1—3 сек. Большая производительность достигается при закруглении зубьев пустотелой фрезой, показанной на рис. 11, б.

Рис. 11 Закругление зубьев цилиндрических зубчатых колес.

а — пальцевой фрезой; б — пустотелой фрезой

Основное время закругления торцов зубьев пальцевой и пустотелой фрезой определяется по формуле:

t — время на обработку одного зуба в сек; т — время поворота зубчатого колеса на один зуб, подвод и отвод ее в исходное положение в сек; число зубьев зубчатого колеса.

Способы чистовой отделки зубьев зубчатых колес

С увеличением быстроходности машин возникла настоятельная необходимость в бесшумно работающих зубчатых колесах. Шум, вы:зываемый зубчатыми колесами, часто обусловлен ненормальными условиями работы зубчатой передачи, влекущими за собой ускоренное изнашивание ее. Шум вредно влияет на человеческий организм. Весь комплекс причин возникновения шума при работе зубчатых колес еще не достаточно изучен. Улучшение качества зубчатых колес, способствующих уменьшению шума, достигается:

1) нарезанием зубьев с точностью, выражаемой сотыми и тысячными долями миллиметра.

2) 2) термической обработкой с применением цианирования и газовой цементации, дающих значительно меньшую деформацию зубчатых колес, чем обычная цементация и закалка.

3) 3) применением рациональных способов окончательной чистовой обработки зубьев, позволяющих достигнуть их точность до 2—3 мкм.

Помимо стремления усовершенствовать способы окончательной обработкой зубьев изыскиваются способы заглушения шума путем подбора конфигурации коробок скоростей, применения гибких зубчатых колес из специальных сортов стали, зубчатых колес из неметаллических материалов (пластмас и др.).

Причины шума зависят не только от качества обработки зубьев, но и от сборки зубчатых передач, неточности изготовления корпусов и валиков, деформации валиков, несущих зубчатые колеса, смазки и пр.

Окончательная чистовая отделка зубьев производится следующими способами: 1) обкаткой; 2) шевингованием; 3) шлифованием; 4) притиркой и приработкой.

Обкаткой называется процесс получения гладкой поверхности зубьев незакаленного зубчатого колеса путем вращения его между тремя вращающимися закаленными шлифованными зубчатыми колесами (эталонами), точность которых достигает ±5 мкм. При этом получается некоторое исправление небольших погрешностей в форме зуба.

Шевингованием (от английского глагола to shave — брить).называется процесс чистовой отделки зубьев незакаленного зубчатого колеса, заключающийся в снятии (соскабливании) очень мелких волосообразных стружек, благодаря чему значительно исправляются эксцентриситет начальной окружности, ошибки в шаге, в профиле эвольвенты и в угле подъема винтовой линии.

Шевингование (или иначе шевинг-процесс) производится двумя способами. По первому способу шевингование выполняется при помощи специального инструмента, называемого шевером. Шевер представляет собой режущее зубчатое колесо с прорезанными на боковых сторонах каждого зуба канавками глубиной 0,8 мм. Эти канавки образуют режущие кромки, которые и соскабливают волосообразную стружку.

На рис. 12 представлены общий вид и схемы шевингования.

Рис. 12 Шевингование цилиндрического зубчатого колеса дисковым шевером:

Оправка с обрабатываемым зубчатым колесом (рис. 12, а) закрепляетя в центрах стола станка; шевер располагается над зубчатым лесом под углом 15°, образуя с колесом как бы винтовую пару со скрещивающимися осями. Приведенный во вращение шевер вращает обрабатываемое зубчатое колесо, которому придается осевое возвратно-поступательное перемещение, называемое продольной подачей (s_np = 0,15 – 0,3 мм на один оборот зубчатого колеса); при этом шевер равномерно соскабливает стружку по всей ширине зуба. Помимо вращения и осевого движения обрабатываемого зубчатого колеса для равномерного снятия стружки по всему профилю зуба стол станка имеет вертикальное перемещение s_B — 0,025 – 0,04 мм на один ход стола. После окончания каждого хода стола шевер получает вращение в обратную сторону и обрабатывает другую сторону зуба.

Шлифование зубьев

Шлифование зубьев увеличивает точность незакаливаемых и в особенности закаливаемых зубчатых колес, которые деформируются при термической обработки. уводится к 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 на зуб (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 зубьев зубчатых колес и рекомендации по выбору способов чистовой отделки зубьев зубчатых колес

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

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.

Поэтому наиболее рациональным надо считать следующий порядок обработки зубчатых колес: 1) операции, предшествующие нарезанию зубьев; 2) нарезание зубьев; 3) шевингование зубьев; 4) термическая обработка; 5) притирка зубьев.

Источник