Приработка зубчатых колес. Нарезание зубьев цилиндрических колес методом обкатки

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

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

Рис. 43. К определению делительной окружности

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

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

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

. (6.4)

Здесь называется модулем зацепления .

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

Рис. 44. Инструментальная рейка

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

Здесь: h" a – коэффициент высоты зуба;

с" – коэффициент радиального зазора;

– угол профиля рейки.

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

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

.

6.6.2. Способы обработки зубьев при методе обкатки

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

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

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

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

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

а ) б )

в )

Рис. 45. Схемы изготовления зубчатых колес методом накатки:

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

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

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

6.6.3. Установка рейки при нарезании и виды зубчатых колес

При нарезании зубчатого колеса возможны три случая установки инструментальной рейки:

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

б )

а )

в )

Рис. 46. Положение зубчатой рейки:

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

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

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

Глава. ЗУБОНАРЕЗАШЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Зубчатые зацепления

Зубчатая передача является механизмом, который с помощью зубчатого зацепления передает или преобразует движение с изме­нением угловых скоростей и моментов.

Зубчатые передачи применяются для преобразования и передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекаю­щимися и перекрещивающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

Зубчатые передачи между параллельными валами осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми, косыми или шевронными зубь­ями (рис.1,a).

В виду наклона зубьев в передачах с косозубыми колесами увеличивается плавность вращения колес и нагрузочная способность передачи. Недостатком их является возникновение при передаче вращения осевых усилий.

В шевронных колесах сохранены преимущества косозубых, но осевые усилия благодаря противоположному направлению наклона зубьев на каждой половине зубчатого венца оказывается уравнове­шенными.

В зубчатых передачах с пересекающимися осями применяются ко­нические колеса. Они могут быть прямозубыми и косозубыми (рис.1,б).

Широко распространены и червячные передачи вращения между перекрещивающимися осями (рис.1,в).

Они находят широкое приме­нение в приборах различных машин и особенно там, где необходимо получить точные плавные перемещения.

Зубчатые передачи составляют наиболее распространенную и важную группу механических передач. Широкое распространение они получили потому, что могут передавать большие мощности, обеспе­чивать постоянство передаточного отношения, плавность движения, высокий к.п.д. и т.д.

Большое применение зубчатые передачи получили и в оптике. Например, в бомбардировочных прицелах, секстантах, астрокомпасах и других оптических приборах.

Обработка зубьев резанием

Выбор метода зубообработки зависит от многих факторов. Ос­новными из них являются: тип и размер колес; заданная точность изготовления зубьев; наличие оборудование на заводе; размер пар­тии изготавливаемых однотипных колес, определяющий потребную производительность обработки.

Метод копирования

Сущность метода состоит в том, что режущим инструментом последовательно или одновременно нарезаются впадины зубчатого колеса, причем профиль инструмента точно соответствует контуру этих впадин.

Нарезать зубья колес можно на специальных станках, на неко­торых моделях универсальных станков, имеющих механизм единичного деления, и иногда на фрезерных станках с помощью делительной го­ловки.

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

Такие фрезы стандартизированы для всего ряда модулей от 0,3 до 16 мм. Для каждого модуля применяется комплект фрез из 8, 15 или 26 штук для чисел зубьев нарезаемых колес от 12 и более. Каж­дая фреза, входящая в набор, нарезает несколько зубчатых колес в определенном диапазоне чисел зубьев.

Профиль резьбы каждого номера соответствует профилю впадины колеса, имеющего наименьшее число зубьев для этого диапазона. Остальные колеса данного диапазона будут нарезаться такой фрезой с некоторыми погрешностями. Чем больше фрез в наборе, тем точнее будут нарезаны колеса. Чаще всего применяют набор фрез 8 штук, обработка которыми позволяет получать зубчатые колеса 9-й степе­ни точности, но для более точных колес берут наборы 15 и 26 штук.

Схема нарезания колеса дисковой фрезой показана на рис.2.

Зубчатые колеса обычно нарезаются по одной или по несколько штук на оправке, что увеличивает производительность за счет вре­мени, затрачиваемого на врезание или выход фрезы, а также за счет вспомогательного времени.

Если же на шпиндельной оправке положить две или три фрезы, каждая из которых будет прорезать впадины зубьев у одной группы заготовок, то производительность будет еще больше. В этом случае применяют многошпиндельные делительные головки. 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 повышение производительности достигается применением твердосплавных фрез.

Нарезание зубьев цилиндрических колес средних модулей 8-9-й степени точности можно производить одновременно двумя фрезами.

Дисковыми модульными фрезами можно также обрабатывать цилин­дрические зубчатые колеса с косым зубом, поворачивая фрезу на угол наклона зуба.

Нарезание пальцевыми модульными фрезами. Такими фрезами нарезают зубья средних и крупномодульных цилиндрических, шевронных колес, реек и др., которые в оптике практически не применяются, по­этому здесь нарезание пальцевыми модульными фрезами не рассматри­вается.

Контурное зубонарезание (рис.3).

В массовом производстве ци­линдрических зубчатых колес небольших размеров и средних модулей применяют метод одновременного долбления всех зубьев - контур­ное нарезание. Этот способ дает высокую производительность (в 8-10 раз выше, чем на обычных зубофрезерных станках) благодаря тому, что многорезцовой головкой со специальными профильными рез­цами одновременно обрабатываются все зубья.

Нарезание зубчатых колес протягиванием. Колеса с внутренними зубь­ями протягиваются на обычных протяжных станках. Для протягивания наружных зубьев используется специальное оборудование и кольцевые протяжки.

Однако, несмотря на высокую производительность и возможную точность нарезания зубьев, вследствие сложности изготовления про­тяжек этот метод не получил широкого распространения.

Метод обкатки

Сущность метода заключается в том, что режущему инструменту и заготовке колеса сообщаются такие взаимосвязанные движения, которые обеспечивают получение требуемого профиля зубьев.

В процессе обработки инструменту, кроме обкаточного движе­ния, дополнительно сообщается движение подачи. Воспроизводится

зацепление зубчатой пары.

Требование высокой точности и плавности зацепления зубчатых колес привели к созданию специальных зуборезных станков. Произ­водительность зубонарезания повысилась. 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 одно - заходными фрезами применяется для чистового нарезания. Методом фрезерования можно нарезать большее количество видов зацепления, как-то: цилиндрические зубчатые колеса с прямыми и косыми зубья­ми, червячные зубчатые колеса, червяки, цепные колеса. Это основ­ной метод нарезания колес.

Зубонарезание червячными фрезами . Высокая производительность, точ­ность 8-9-й степени, универсальность обработки обусловили широкое распространение этого метода. В процессе обработки, движущиеся прямолинейные режущие кромки червячной Фрезы воспроизводят в пространстве зубья рейки, находящейся в зацеплении с колесом.

В результате взаимной обкатки фрезы и нарезаемого колеса, а также движение фрезы вдоль заготовки, на последней образуются прямые или косые зубья. Движение точно согласовано с числом обо­ротов фрезы. За время одного оборота фрезы заготовка должна по­вернуться на К зубьев, где К - число заходов фрезы.

Фреза закрепляется в суппорте, который должен быть повернут так, чтобы ось фрезы была наклонена под углом α 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 зубчатого колеса. При фрезеровании зубчатых колес с косым зубом фреза устанавливается с учетом наклона винтовой линии вит­ков фрезы и угла спирали зуба зубчатого колеса. Если направление

наклона витков линии фрезы и нарезаемого зубчатого колеса одина­ковое, т.е. если фреза и зубчатое колесо правозаходные (рис.4,а) или левозаходные, то угол установки фрезы равен разности углов фрезы и зубчатого колеса, т.е.
; если же направление наклона винтовой линии фрез и зубчатого колеса различно (рис.4,б), то угол установки равен сумме углов, т.е.
.

Число проходов фрезы устанавливается в зависимости от вели­чины модуля: зубчатое колесо с модулем до 2,5 мм обычно нарезают за один ход 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- или трехзаходные фрезы, которые увеличивают производительность, но снижают точность об­работки по сравнению с однозаходными. Поэтому они используются главным образом для предварительного нарезания зубьев.

При нарезаний колес подача фрезы производится в радиальном или осевом направлении (рис. 5).

Радиальное врезание позволя­ет существенно сократить затрату времени работы станка при обра­ботке червячными фрезами больших диаметров.

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 мкм за один оборот ее.

Современные станки имеют специальное устройство для осевого перемещения фрезы. Это перемещение может осуществляться:

после нарезания определенного числа колес,

после каждого цикла зубофрезерования, во время смены заготовок,

непрерывно при работе фрезы.

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

Нарезание червячных зубчатых колес . При нарезании червячных зуб­чатых колес ось фрезы устанавливается перпендикулярно оси обраба­тываемого колеса и точно по центру ее ширины. Нарезать червячные зубчатые колеса можно;

способом радиальной подачи,

способом тангенциальной подачи,

комбинированным способом.

Нарезание червячных колес способом радиальной подачи более рас-пространено, чем другими способы. При этом способе (рис.6,а.) фреза I и нарезаемое зубчатое колесо 2 вращаются; скорости их вращения рассчитываются так, чтобы за один оборот фрезы зубчатое колесо повернулось на число зубьев, равное числу заходов червяка. В отличие от нарезания цилиндрических зубчатых колес суппорт с фрезой стоят на месте, стол же с укрепленным на нем нарезаемым зубчатым колесом осуществляет горизонтальную подачу на глу­бину зуба по направлению к фрезе, т.е. в радиальном направлении.

В зубофрезерных станках, работающих по методу обкатки, пред­назначенных для нарезания зубчатых колес большого диаметра, го­ризонтальная подача осуществляется не столом с заготовкой, а стойкой несущей суппорт с фрезой.

Способ радиальной подачи применяется главным образом для нарезания червячных зубчатых колес однозаходных и реже - двухзаходных.

Способ тангенциальной подачи применяется главным образом для на­резания червячных зубчатых колес к многозаходным червякам; он выполняется при помощи специального суппорта, позволяющего осу­ществлять тангенциальную

(
т.е. по касательной линии к зубчатому колесу), подачу фрезы (рис.6,б).

Стрелка А указывает вращение червячной фрезы, стрелка Б - подачу фрезы по касательной линии к зубчатому колесу, стрелка В - вращение зубчатого колеса. Нарезание зубчатого колеса заканчи­вается, когда все зубья фрезы перейдут за ось зубчатого колеса. При нарезании способом тангенциальной подачи получается более пра­вильный профиль, но себестоимость фрезы значительно выше нормаль­ной и, как сказано, требуется наличие специального суппорта.

Нарезание червячных зубчатых колес комбинированным способом применяется при нарезании единичных ненормализованных червячных зубчатых колес, для которых изготовление червячных фрез экономи­чески не оправдано. Нарезание производится последовательно дву­мя резцами - черновым и чистовым; резец закрепляется в оправке (рис. 7,а), представляя собой как-бы однозубую фрезу. Чистовой резец изготовляется точно по профилю, а черновой уже чистового, благодаря чему остается припуск (≈ 0,5 мм на сторону зуба). Черновой резец врезается на установленную глубину с радиальной подачей, после чего чистовой дорезает зуб с тангенциальной пода­чей. Резцы - черновой и чистовой можно менять; часто закрепляют оба резца в одной оправке (рис. 7,б), на определенном расстоя­нии один от другого.

Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса обычно состо­ит из двух операций: предварительного нарезания при радиальной подаче и чистового нарезания при круговой подаче и точно задан­ном межосевом расстоянии. Инструментом для предварительного и окончательного нарезания зубьев глобоидного колеса в индивидуаль­ном и мелкосерийном производствах являются два "летучих" резца (рис. 7,в). Кроме тих резцов, как предварительное, так и окон­чательное нарезание можно производить глобоидной гребенкой или глобоидной фрезой (рис. 7,г).

Нарезание зубьев долбяками . В процессе обработки воспроизводится зубчатое зацепление двух колес одинаковой формы и одного и того же модуля, одно из которых является режущим инструментом (долбяком), а другое - заготовкой. Долбян совершает возвратно-поступа­тельное движение, при этом и долбяк и заготовка вращаются, как бы находясь в зацеплении.

Схема нарезания зубьев цилиндрических колес с прямыми и ко­сыми зубьями приведена на рис. 8.

Поступательное движение долбяка вниз является движением резания, а поступательное движе­ние вверх - холостым ходом. Чтобы предохранить обрабатываемую поверхность зубьев от повреждения во время холостого хода, дол­бяк и заготовка отводятся друг от друга на величину

мм.

При нарезании косозубых колес косозубыми долбяками применя­ют винтовые копиры.

Для нарезания зубчатых колес с винтовым зубом применяется долбяк тоже с винтовым зубом и тем же углом подъема винтовой ли­нии. Долбяк получает добавочное вращение по винтовой линии от специального копира, помещающегося в верхней части шпинделя дол­бяка.

Горизонтальная подача долбяка осуществляется двумя способами:

при помощи ходового винта специального и автоматического делительного механизма (крупных станках),

при помощи одного из трех специальных копиров, из которых применяется тот или другой в зависимости от числа ходов, не­ обходимого для нарезания полного профиля зубьев.

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 ж чистоте обработки.

Обычно зубчатые колеса даже средних модулей предварительнообрабатываются на зубофрезерных станках, а чистовая обработка

производится на зубодолбежных станках за один и (реже) за два

Предварительное нарезание зубьев на зубофрезерных станках часто бывает более производительным, чем на зубодолбежных стан­ках. При обработке зубьев 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.

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

Производительность зубодолбления значительно повышается при совмещении черного и чистового нарезания зубьев с одновременным применением двух или трех долбяков, установленных на зубодолбежном станке.

С целью увеличения производительности зубодолбежных станков при нарезании зубчатых колес малых и средних модулей применяют комбинированные 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 того, на долбяке имеется участок без зубьев, позволяющий снимать обработанное зубчатое колесо с оправки и надевать заго­товку на оправку без отвода шпинделя с долбяком.

Комбинированные долбяки пригодны только для нарезания зубча­тых колес с определенным числом зубьев, вследствие чего их целе­сообразно применять главным образом в крупносерийном и массовом производстве. Они непригодны для зубчатых колес с большим числом зубьев, так как число 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 можно нарезать двумя специальными долбяками шевронные колеса, а также зубья на блоках зубчатых колес с 2-4 венцами при тесном расположении их, когда фрезерование их невозможно.

Обработка долбяками в виде гребенок на зубострогальном станке . В процессе обработки воспроизводится зубчатое зацепление гребенки

(рейки) с колесом. Нарезаемым колесом является заготовка, а ре­жущим инструментом - гребенка, которую изготовлять и затачивать проще, чем долбяк. Этот способ используется для нарезания цилин­дрических прямозубых и косозубых колес. В последнем случае суп­порт с гребенкой повертывается на угол наклона зуба.

Гребенки изготовляются трех типов в зависимости от модуля и характера обработки:

обдирочная - для чернового нарезания,

отделочная - для чистового нарезания,

шлифовочная.

Обдирочные гребенки изготовляются меньшей ширины, чем отделочные; после обдирки остается припуск 0,5 мм на сторону зуба.

Н
арезание гребенкой ввиду меньшей производительности по срав­нению с нарезанием дисковым долбяком и червячной фрезой применя­ется редко.

Обработка резцами (рис.12).

При нарезании конических колес воспроизводится зацепление конической пары колес, одно из кото­рых (воображаемое) - плоское. В качестве зубьев плоского кони­ческого колеса можно применять резцы с прямолинейно режущими кромками, закрепленные в поворачивающейся люльке. При нарезании колесо как-бы находится в зацеплении с воображаемым плоским ко­ническим колесом, зубьями которого являются эти резцы. Резцы со­вершают вращательное и прямолинейное возвратно-поступательное движение, постепенно прострачивая на заготовке соответствующие впадины.

После нарезания одного зуба люлька и заготовка поворачивают­ся в исходное положение. Затем заготовка поворачивается на угло­вой шаг, и процесс повторяется. Существует много способов наре­зания конических колес методом обкатки; режущим инструментом при этом может быть один или два резца, дисковые фрезы, резцовые го­ловки.

Метод зуботочения

Новый метод нарезания зубьев, называемый зуботочением, пред­назначен для нарезания прямых и косых зубьев цилиндрических зуб­чатых колес на зубофрезерных станках с помощью долбяка, исполь­зуемого в качестве многорезцового инструмента.

Зацепление инструмента с нарезаемым зубчатым колесом рас­сматривается как зацепление двух винтовых зубчатых колес, при котором происходит продольное скольжение поверхностей зубьев, являющееся в данном случае движением, осуществляющим процесс реза­ния. На зубофрезерном станке вместо червячной фрезы устанавлива­ется долбяк под углом (рис. 9,а) к оси заготовки. Углы долбяка и заготовки подбираются таким образом, чтобы разность между углами винтовой линии инструмента и заготовки не была равной нулю.

Нарезание прямых зубьев производится косозубым долбяком (рис. 9,а), а нарезание косозубых колес с углом наклона 45° -прямозубым долбяком (рис. 9,б).

Производительность этого метода в 2-4 раза выше производительности зубофрезерования однозаходной фрезой.

Нарезание зубьев конических зубчатых колес

Некоторые методы нами уже были рассмотрены выше.

Для нарезания зубьев конических зубчатых колес 7-8-й степе­ней точности 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 степень).

По назначению, конструктивным и технологическим признакам конические колеса можно разбить на три типа:

У колес первого типа отверстие может быть шлицевым, со шпон­кой или гладким. У колес второго типа - отверстия гладкие. Так как торец и отверстие колес второго типа являются технологически­ми базами, то их обычно обрабатывают с одной установки; базовые поверхности А 1 и Б 1 у колес - валов подготовляются шлифованием до нарезания зубьев.

Метод копирования из-за погрешностей в самой кинематической схеме образования зуба применяется только для предварительного нареза­ния или для получения колес невысокой точности.

Заготовку I конического зубчатого колеса устанавливают на оправке в шпиндель делительной головки 2 (рис. 11,а), который поворачивают в вертикальной плоскости до тех пор, пока образуются

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 b 2 (рис. 11,б);

форма фрезы соответствует форме впади­ны на ее узком конце; второй проход производят модульной фрезой, профиль которой соответствует наружному профилю зуба, поворачивая при этом столик с делительной головкой на угол :

где b 1 - ширина впадины между зубьями на ее широком конце,мм,

b 2 - то же, на узком конце, мм,

l - длина впадины.

При таком положении фрезеруются все левые бока зубьев (площадка I - рис. 11,б). За третий ход фрезеруются все правые бока зубь­ев (площадка 2), для чего

делительную головку поворачивают на тот же угол, но в другую сторону.

Этот способ нарезания зубьев малопроизводителен.

Метод обкатки (огибация) - основной, наиболее точный и производи­тельный метод нарезания конических зубчатых колес.

Этот метод был уже рассмотрен. Схема нарезания прямозубого конического колеса приведена на рис. 12. Процесс нарезания основан на принципе зацепления обрабатываемой детали I с вообра­жаемым плоским колесом 2, одним из зубьев которого как бы являют­ся два строгальных резца 3. При этом деталь устанавливается та­ким образом, чтобы образующая конус впадина зуба была параллельна направлению резания.

При обработке зубьев с модулем свыше 2,5 их предварительно прорезают дисковыми модульными фрезами; таким образом, сложные зубострогальные станки не загружаются предварительной грубой об­работкой и, следовательно, они лучше, используются для точной обработки. Для повышения производительности в крупносерийном и массовом производстве одновременно обрабатывают несколько заготовок (обычно три) и автоматизируют технологический процесс.

Для обработки прямых зубьев небольших конических колес при­меняют производительный метод - круговое протягивание зубьев на специальных зубопротяжных станках (рис. 13). Режущим инструмен­том служит круговая протяжка I, состоящая из нескольких секций фасонных резцов (15 секций по пяти резцов в каждой секции).

Резцы с изменяющимся профилем расположены в протяжке в последовательном порядке для чернового получистового и чистового

нарезания зубьев. Каждый резец при вращении круговой протяжки снимает определенный слой металла с заготовки 2 в соответствии с величиной припуска. Протяжка вращается с постоянной угловой скоростью и в то же время совершает поступательное движение, ско­рость которого различна на отдельных участках проходимого пути. При черновом и получистовом нарезании протяжка имеет поступатель­ное движение от вершины начального конуса к егв основанию, а при чистовом - в обратном направлении, от основания к вершине. За один оборот протяжки она полностью обрабатывает одну впадину зуб­чатого колеса.

Во время резания обрабатываемая заготовка неподвижна, для обработки следующей впадины она поворачивается на один зуб в то время, когда подходит свободный от резцов сектор круговой протяж­ки.

Этот способ нарезания зубьев отличается высокой производи­тельностью (в 2-3 раза более высокой по сравнению со строганием), в то же время точность обработки соответствует точности, дости­гаемой при нарезании методом обкатки.

Нарезание конических зубчатых колес с криволинейными зубья­ми производится на специальных станках, работающих методом копи­рования и методом обкатки. Режущим инструментом являются резцовые головки двух типов: цельные и со вставленными резцами. Различа­ются одно-, двух- и трехсторонние резцовые головки.

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.

Лекция №13

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

Методы нарезания цилиндрических зубчатых колёс.

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

1) метод копирования профиля режущего инструмента

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

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

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

б) протягивание зубьев колес;

в) образование зубьев без снятия стружки волочением или накаткой;

г) холодную и горячую прокатку зубьев;

д) прессование зубчатых колес (из синтетических материалов).

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

Рис. 1 Схемы образования профиля зуба по методу копирования.

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

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

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

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

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

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

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

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

IV : Вр(П 2) движение радиального врезания.

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

Классификация зуборезных станков.

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

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

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

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

Зубодолбёжный станок 514, кинематика.

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

Движения в станке.

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

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

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

К моменту начала рабочего хода стол возвращается в исходное положение.

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

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

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

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

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

Кинематика станка модели 514

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

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

Движение формообразования:

Расчетные перемещения :

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

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

Круговая подача:

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

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

Расчетные перемещения :

Уравнение кинематического баланса:

мм/дв.ход.

Формула настройки:

Условие размещения:

80

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

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

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

Радиальная подача:

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

Движение врезания:

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

мм/дв.ход.

Формула настройки:

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

Условие размещения:

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

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

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

Движение формообразования:

Ф s (В 1 В 2)

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

об/мин.

Формула настройки:

Условие размещения:

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

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

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

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

Зубофрезерный станок 5Д32, кинематика.

Основные сведения о нарезании

цилиндрических и червячных колес.

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

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

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

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

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

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

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

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

тангенциальной (г) подачи.

Кинематическая структура станка 5Д32

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

Рис.4 Кинематическая структура станка 5Д32

i v – гитара скоростей;

i y – гитара дифференциала;

i x – гитара обкатки;

i s – гитара подач;

ВР – радиальный ходовой винт;

Σ – дифференциал.

Нарезание цилиндрического колеса с прямыми зубьями.

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

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

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

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

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

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

Нарезание цилиндрического колеса с винтовыми зубьями.

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

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

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

В р (П 5) группы движения радиального врезания

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

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

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

Нарезание червячного колеса

методом радиальной подачи.

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

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

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

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

Нарезание червячного колеса

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Нарезание цилиндрических колес производится с вертикальной подачей фрезерного суппорта.

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

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

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

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

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

Цепь главного движения,

Цепь обкатки (деления нарезаемой заготовки),

Цепь вертикальных подач фрезы,

Цепь радиальных подач подвижной стойки,

Цепь тангенциальных (осевых) подач фрезы,

Цепь дифференциала,

Цепь ускоренных перемещений рабочих органов станка.

Ниже приведен анализ расчетных кинематических цепей станка.

Кинематика станка модели 5Д32

Анализ расчетных кинематических цепей

при фрезеровании различных зубчатых колес.

Нарезание прямозубых цилиндрических зубчатых колёс

В этом случае настраивают три кинематические цепи:

Цепь главного движения,

Цепь обкатки (деления)

Цепь вертикальных подач.

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

Расчетные перемещения конечных звеньев цепи:

Формула настройки:

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

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

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

Движением обкатки одновременно осуществляется и делительный процесс.

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

Расчетные перемещения конечных звеньев цепи:

Уравнение кинематического баланса:

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

Условие размещения:

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

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

Цепь вертикальных подач.

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

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

Расчетные перемещения конечных звеньев цепи вертикальных подач:

Уравнение кинематического баланса:

Формула настройки:

Условие размещения:

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

Нарезание цилиндрического колеса

с винтовыми зубьями.

Настраивают цепи:

Главного движения,

Обкатки (деления),

Вертикальных подач

Дифференциала.

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

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

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

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

Расчетные перемещения конечных звеньев дифференциальной цепи:

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

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

Уравнение кинематического баланса :

Передаточное отношение от водила дифференциала к центральному колесу

i диф.2 = 2, передаточное отношение гитары обкатки

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

Условие размещения:

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

Выразим торцовый модуль m s через нормальный модуль:

и получим

Подставим это выражение в формулу настройки и найдем:

Нарезание червячных колес

методом радиальной подачи.

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

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

Настраивают цепи главного движения и обкатки обычным спо­собом.

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

Уравнение кинематического баланса:

Формула настройки :

Условие размещения:

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

Нарезание червячных колес

методом тангенциальной подачи.

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

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

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

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

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

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

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

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

Уравнение кинематического баланса :

Формула настройки :

Условие размещения:

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

Следовательно, расчетные перемещения конечных звеньев цепи дифференциала:

мм осевого перемещ.фр. доп.об.загот.

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

об.ход.винта доп.об.загот.

Уравнение кинематического баланса:

Подставим значения, получим формулу настройки:

И

в это уравнение, решая его, получим расчетную формулу:

Условие размещения:

Цепь ускоренных перемещений

исполнительных органов станка.

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

Уравнение кинематического баланса для цепи ускоренного вертикального перемещения суппорта:

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин

Уравнение кинематического баланса для цепи ускоренного радиального перемещения подвижной стойки:

Расчетные перемещения:

Уравнение кинематического баланса:

ЗАО «Литейно-механический завод «Прогресс» изготавливает цилиндрические зубчатые пары до 6 класса точности до m-45,D- 6000мм.

Возможно изготовление из материала заказчика, а также изготовление по образцу.

Профиль зубьев цилиндрических колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Прямозубые колёса

Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;

Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колеса

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

Секторные колеса

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Храповые колеса

Храпово́й механи́зм (храпови́к) - зубчатый механизм прерывистого движения, предназначенный для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении. Проще говоря, храповик позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Храповые механизмы используются достаточно широко - например, в турникетах, гаечных ключах, заводных механизмах, домкратах, лебёдках и т. д.

Храповик обычно имеет форму зубчатого колеса с несимметричными зубьями, имеющими упор с одной стороны. Движение колеса в обратную сторону ограничивается собачкой, которая прижимается к колесу пружиной или под собственным весом.

Изготовление зубчатых колёс

Метод обкатки

В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.

Метод обкатки с применением гребёнки

Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.

Метод обкатки с применением червячной фрезы

Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление

Метод обкатки с применением долбяка

Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.

Метод копирования (Метод деления)

Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.

Горячее и холодное накатывание

Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

Цилиндрические зубчатые передачи

Цилиндрические зубчатые колеса имеют основание в виде цилиндров и используются для параллельных валов. Колесо с меньшим количеством зубьев (шестерня) является ведущим, а с большим — ведомым. Если цилиндрические зубчатые колеса имеют одинаковые размеры и число зубьев, то их отношение частот вращения равно единице. Зубья в цилиндрических зубчатых парах могут располагаться как внутри, так и снаружи. При расположении зубьев снаружи цилиндрической зубчатой пары колеса движутся в противоположных направлениях. Если же они находятся внутри, то колеса движутся в одну сторону.

Виды цилиндрических зубчатых колес

Цилиндрические зубчатые колеса различаются по типу зубьев:

• шевронные — обладают V-образными зубьями;
• прямозубые — их оси находятся в радиальных плоскостях параллельно оси вращения;
• косозубые — имеют спиралевидные зубья, которые находятся под углом к вращающейся оси.

Существует еще и такой вид цилиндрических зубчатых пар как зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубья которого нарезаны с внутренней стороны. Они используются в условиях ограниченного пространства. Шестерня и колесо движутся в одну сторону, благодаря чему снижается трение и возрастает КПД.

Для заказа цилиндрических зубчатые колес обращайтесь к нам по телефонам со страницы "Контакты".