Обработка цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами

Зубообрабатывающие станки.

Нарезание колес осуществляется двумя методами копированияи методом обката.

Метод копирования. При обработке по этому методу впадина зубчатого колеса нарезается инструментом, профиль режущих кромок которого совпадает с профилем впадины: фрезерование дисковыми и концевыми фрезами (рис.1), строгание профильными резцами, шлифование профильными кругами (рис.2) и протягиванием.

 

 

Рис.1. Формообразование зубьев колес червячной, дисковой (а) и концевой (б) модульными фрезами

 

При обработке модульными фрезами для нарезания колес одного модуля, но с различным количеством зубьев применяют наборы фрез из 8, 15 и 17 штук.

 

Рис. 2. Обработка зубьев профильным шлифовальным кругом

 

Метод копирования не нашел широкого применения из-за низкой точности обработки по сравнению с методом обката.

Метод обката. При такой схеме обработки воспроизводится работа какой-либо зубчатой пары. Причем одна из деталей – заготовка, а другая – инструмент. Профиль впадины получается за счет обката по нему режущей кромки инструмента. Этот метод обеспечивает высокую производительность и возможность одним инструментом обработать зубчатые колеса одного модуля любым количеством зубьев.

 

Рис.3. Нарезание зубьев шестерен долбяком (а), рейкой (б)

 

Обработка по этому методу производится на специальных зуборезных станках : зубодолбежных – долбяками, рейками (рис.3); зубофрезерных -червячной фрезой; зубострогальных – резцами…

 

Обработка зубчатых колес долбяками.

Долбяк имеет форму зубчатого колеса, зубья которого выполнены с углами резания. При нарезании воспроизводится работа пары цилиндрических колес, одно из которых - долбяк , а второе –заготовка. Долбяк получает прямолинейное возвратно-поступательное движение и медленное вращение вокруг своей оси, согласованное с вращением заготовки (движение обката). В начале работы происходит радиальное врезание долбяка (или заготовки) до полной глубины врезания- глубины впадины зуба. Для получения полностью обработанных зубьев на всей окружности заготовка после радиального врезания долбяка должна сделать полный оборот.

 

Обработка цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами.

При этом методе воспроизводится движение червячной передачи. Червяк-инструмент, колесо – заготовка. Профиль зубьев червяка представляет собой профиль зуба рейки. Червячная фреза представляет собой совокупность исходных режущих реек ( зуборезных гребенок), расположенных на цилиндре и смещенных одна относительно другой по винтовой линии (рис. 1).

Во время работы червячная фреза получает главное вращательное движение В₁ и движение вертикальной подачи П₃, а заготовка вращается (движение В₂) согласованно с вращением червячной фрезы (движение обката).

При фрезеровании цилиндрических зубчатых колес с прямыми зубьями между осью червячной фрезы и торцевой плоскостью угол γ, равный α – углу подьема винтовой нарезки фрезы (рис.5в).

 

Рис.5 Установка шпинделя фрезы относительно

нарезаемых цилиндрических колес

 

При нарезании косозубых колес (колес с винтовым зубом) угол γ= α+В при разноименном направлении винтовой нарезки зубьев (рис.5а) и угол

γ= α-В при одноименном направлении (рис.5б).

 

Зубострогание

Метод используется для нарезания зубьев конических колес. При этом воспроизводится зацепление двух конических колес. Одно из которых – заготовка, а второе – так назывемое плоское коническое колесо, зубья которого заменены одним зубом , профиль которого реализуется режущими кромками двух строгальных резцов. Резцы имеют возвратно- поступательное движение резания Ф_V вдоль образующей зуба и вращательное движение, согласованное с вращательным движением заготовки (движение обкатки).

 

 

а) б)

Рис.6 Схема нарезания зубьев конического колеса (а), зона обработки (б): 1- заготовка; 2- строгальные резцы

 

 

Схема обработки прямозубых конических колес дисковыми фрезами представлена на рисунке 7.

Рис.7 Схемы нарезания зубьев конических колес

двумя спаренными фрезами

 

 

Зубодолбежные станки.

Основными формообразующими движениями, необходимыми для изготовления зубчатых цилиндрических колес, являются вращательные движения заготовки В₄, и долбяка В₁ (движения обката для получения направляющей производящей линии (эвольвенты) и поступательное его же движение П₁ для формообразования зуба по длине (образование образующей производящей линии). Отсюда структурная схема станка должна включать две группы формообразования Ф_V (П₁) и Ф_S (В₁, В₄) см. рис.9.

 

Рис.9 Структурная кинематическая схема зубодолбежного станка

 

Первая кинематическая группа состоит одной цепи, связывающей источник движения мотор М и исполнительный орган – долбяк, и включает механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное движение долбяка (здесь кривошипно-реечный).

Расчетное перемещение цепи:

n _{об дв}→n _{дв ходов долбяка}

Уравнение кинематического баланса:

n _{об дв} i_v Р _1-2=n_{дв ходов долбяка}

отсюда:

i_v= n _{об дв}/n_{двходдолб} P_1-2– формула настройки цепи,

где P _1-2 – передаточное отношение постоянных звеньев цепи.

Вторая кинематическая группа содержит две цепи:

1. Цепь круговой подачи с расчетными перемещениями:

1_{дв ходов долбяка} →S _{крдолбяка},

где S _{крдолбяка} – круговая подача долбяка - перемещение режущей точки зуба долбяка на его делительной окружности, длина которой равна πmz, за один его двойной ход. Так как число оборотов долбяка при перемещении режущей точки на величину круговой подачи S _кр равно:

n_{об.долбяка} = S_кр/ πmz , то тогда уравнение кинематического баланса (Укб) этой цепи:

1 _двход → 1_{об. кривошипа} = Р_2-5-4 I_s =S _кр/ πmz, а формула настройки (Ф.н.):

I_s= S _кр/ πmz Р_2-5-4

 

2. Цепь деления и обката с расчетным перемещением:

1/z_д→1/z₃

Укб 1/z_д Р_4-5-6 I_х =1/z₃

Ф.н. I_x=z_д/z_з Р_4-5-6

Кроме формообразующих движений необходимо ещё и движение врезания долбяка в заготовку (П₅). Расчетные перемещения этой цепи:

n _дв→S _рад.

Уравнение кинематического баланса:

n_дв Р_2-7 I_вр Н = S_рад

Формула настройки:

I_вр=S _рад/Р_2-7 Нn_дв, где Н – подъём кулачка.

При нарезании шестерен с винтовым зубом долбяк должен иметь угол наклона зубьев равный углу наклона зуба шестерни. Причем для нарезания наружных зубьев направление наклона должно быть противоположным, а при нарезании внутренних – одноименным.

В этом случае направляющая производящая линия становится винтовой и для её образования требуется уже двух элементарное движение формообразования, состоящее из согласованных поворотного и поступательного движений долбяка. Здесь такое движение задается долбяку с помощью сменных копиров, устанавливаемых во втулку червячного колеса

(рис.10)

 

Рис.10 Схема нарезания зуборезным долбяком винтовых

зубьев