Общие сведения. Профиля зубьев зубчатых колес путем удаления материала впадины лезвийными РИ производится фрезерованием

В современном машиностроении имеют широкое применение зуб­чатые передачи, которые в отличие от других видов передач (ремен­ных, цепных, фрикционных и др.) обеспечивают возможность переда­чи больших мощностей, неизменность передаточных отношений, компактность, долговечность и т. д. Зубчатые колеса можно получать литьем, штамповкой, накаткой в горячем и холодном состоянии с при­менением накатных инструментов и путем нарезания на металлорежу­щих станках зуборезными РИ. В частности, для цилиндрических зубча­тых колес согласно ГОСТ 1643—81 установлено 12 степеней точно­сти — от 1 до 12-й: 1-я и 2-я являются перспективными и стандартом не охвачены; 12-я — наиболее грубая, когда зубчатые колеса получа­ют без обработки резанием; 9, 10 и 11-й степеням точности соответст­вуют колеса, предназначенные для грубой работы; 8-й степени точ­ности соответствуют зубчатые колеса общего машиностроения; по 3-й степени точности изготавливают колеса для передач с особой прецизионной согласованностью, бесшумностью и т. д. Образование

профиля зубьев зубчатых колес путем удаления материала впадины лезвийными РИ производится фрезерованием, строганием, долбле­нием, протягиванием. Для чистовой обработки зубьев применяют шевингование и шлифование.

Фрезерование осуществляется профильными фрезами, дисковы­ми или пальцевыми; цилиндрическими или коническими червячны­ми фрезами; торцовыми зуборезными головками с резцами для чер­новой и чистовой обработки конических зубчатых колес.

Строгание производится резцами с прямолинейной режущей кромкой на специальных зубострогальных станках, предназначен­ных для обработки конических колес. Долбление производят на зубодолбежных станках многолезвийным РИ — долбяком. Протягивание осуществляют с помощью специальных протяжек.

Шевингование — процесс чистовой обработки незакаленных зуб­чатых колес дисковыми или реечными шеверами, снабженными по профилю мелкими режущими зубчиками. Шлифование используют как процесс чистовой обработки зубьев закаленных колес, а при мел­ких модулях — для вышлифовывания зубьев в целой заготовке.

Нарезание цилиндрических зубчатых колес осуществляется дву­мя методами: 1) методом копирования, когда форма режущих кромок фасонного РИ соответствует форме впадины зуба колеса (так работа­ют дисковые и пальцевые модульные фрезы, зубодолбежные голов­ки); при этом методе после нарезания очередной впадины должен производиться поворот заготовки на окружной шаг для нарезания следующей впадины; 2) методом обкаточного огибания, когда по­верхность зуба получается в результате обработки РИ, режущие кром­ки которого представляют собой профиль сопряженной рейки или профиль зуба сопряженного колеса, и во время обработки инстру­мент с заготовкой образует сопряженную (правильно зацепляющую­ся) зубчатую пару. В этом случае нарезание всех зубьев колеса произ­водится непрерывно в результате качения без скольжения начальных окружностей или прямой рейки зуборезного инструмента по началь­ной окружности колеса. В результате профиль колеса получается как огибающая к ряду последовательных положений режущих кромок РИ. На рис. 6.132 показано образование зубьев рейки 2 зубьями коле­са 1 при качении его начальной окружности радиусом Ro по началь­ной прямой рейки р — р. Из рисунка видно, что к ряду последователь­ных положений профиля зубьев колеса можно провести огибающую кривую, которая образует необходимый профиль рейки. Профили зубьев сопряженных колес, в данном случае колеса и рейки, являются взаимоогибаемыми кривыми. Поэтому, если рейке сообщить обка­точное движение относительно неподвижного колеса, то огибающая

Рис. 6.132. Последовательное положение зубьев колеса при качении по рейке

к ряду последовательных положений профиля зубьев рейки будет яв­ляться искомым профилем зубьев колеса. Обычно профиль зубьев колеса задан. По нему надо найти необходимый профиль зубьев инст­румента, режущие кромки которого смогли бы правильно нарезать данное зубчатое колесо. В этом и состоит задача профилирования ре­жущего инструмента. В рассмотренном случае вместо рейки необхо­димо принять зуборезную гребенку или другой инструмент реечного типа — червячную фрезу.

Методом обкаточного огибания работают различные зубообрабатывающие инструменты: червячные фрезы, долбяки, гребенки, шеверы и др.

Существует еще метод безобкаточного (бесцентроидного) огиба­ния, при котором центроиды отсутствуют, качения начальных ок­ружностей друг по другу нет, а профиль зуба колеса является огибаю­щей к различным положениям производящей поверхности РИ. Этим методом нарезают винтовые и шевронные зубчатые колеса дисковы­ми и пальцевыми фрезами. Последовательное формообразование всех зубьев колеса, как и в первом случае, производится методом де­ления.

Дисковая модульная фреза (рис. 6.133, а) представляет собой фа­сонную фрезу обычно с затылованными зубьями, профиль зуба кото­рой повторяет профиль впадины нарезаемого колеса. Пальцевые зу­борезные фрезы (рис. 6.133, б) применяются в тяжелом машино­строении для фрезерования профилей косозубых и прямозубых колес крупного модуля, в том числе и шевронных колес.

Рис. 6.133. Схема работы зуборезных инструментов:

а — дисковой модульной фрезы; б — пальцевой модульной фрезы; в — червячной фрезы; г — зубо­резного прямозубого долбяка; д — зуборезного косозубого долбяка

Профиль РИ, работающего по методу обкаточного огибания, не зависит от числа зубьев нарезаемого колеса, поэтому одной и той же, например, червячной фрезой или гребенкой можно нарезать зубча­тые колеса с любым числом зубьев. Точность колеса, получающаяся при этом методе, значительно выше точности зубчатых колес, полу­чаемых по методу копирования, что объясняется прежде всего непре­рывностью процесса. При этом процессе не требуется производить отдельного деления, что сокращает холостые движения, и поэтому он

производительнее метода копирования. К этому необходимо доба­вить, что возможные неточности делительных механизмов, исполь­зуемых при методе копирования, ведут к снижению точности полу­ченных зубчатых колес.

Из инструментов для обработки цилиндрических зубчатых колес, работающих по методу обкаточного огибания, наибольшее примене­ние получили червячные зуборезные фрезы, зуборезные долбяки и шеверы.Червячные фрезы, кроме обработки цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, применяются также для обработки чер­вячных и конических колес с криволинейными зубьями (в последнем случае специальные конические фрезы). На рис. 6.133, в показана схема обработки червячной фрезой цилиндрического колеса. В про­цессе обработки фреза вращается (главное движение) и перемещает­ся вдоль оси заготовки (движение подачи). Заготовка, будучи кинема­тически связанной с фрезой, также должна вращаться, обеспечивая тем самым обкат и нарезание зубьев по всей окружности заготовки.

Червячная фреза при ее установке на станке поворачивается на угол со наклона продольной канавки фрезы при обработке колес с прямыми зубьями и на угол ω ± β при обработке косозубых цилинд­рических колес; знаки плюс и минус определяют направление накло­на зубьев колеса. Червячные фрезы для цилиндрических колес изго­товляют, как правило, с затылованными зубьями и насадными по конструкции.

Зуборезный долбяк (рис. 6.133, г) — РИ, выполненный в виде зуб­чатого колеса и снабженный режущими кромками. Долбяки приме­няют для предварительного и чистового (окончательного) нарезания зубчатых колес на зубодолбежных станках. Долбяк и заготовка кине­матически обкатываются по начальным окружностям без скольже­ния. Кроме движения обката, долбяк имеет возвратно-поступатель­ное движение вдоль оси заготовки — главное движение резания. Обычно срезание стружки происходит при движении долбяка вниз, при обратном ходе (чтобы избежать во время этого хода трения зубьев долбяка о поверхность зубьев нарезаемого колеса) заготовка в конце каждого рабочего хода долбяка должна отходить от него на неболь­шую величину. В начале рабочего хода она вновь подходит к долбяку.

Кроме возвратно-поступательного и вращательного движения, долбяк должен быть подведен в радиальном направлении на глубину впадины зуба нарезаемого колеса (в случае нарезания с одного прохо­да). При нарезании зубчатых колес в два или три прохода величина радиального перемещения долбяка составляет часть от общей глуби­ны впадины зуба нарезаемого колеса.

Долбяками можно обрабатывать не только прямозубые колеса внешнего или внутреннего зацепления, но и колеса с винтовыми зубьями внешнего и внутреннего зацепления, колеса-блоки и колеса с уступами.

Долбяк для колеса с винтовыми (косыми) зубьями представляет собой также зубчатое колесо, но только с винтовым направлением зубьев. На схеме работы долбяка для колеса с винтовыми зубьями (рис. 6.133, д) видно, что долбяк, закрепленный на штосселе зубодол-бежного станка, движется возвратно-поступательно и, кроме того, для обеспечения винтового движения на станке устанавливается спе­циальный копир, который придает штосселю вращательное движе­ние дополнительно к поступательному движению вдоль оси. Таким образом, с помощью копира и обеспечивается винтовое главное дви­жение долбяка.

У зуборезных инструментов геометрические параметры (перед­ние и задние углы) принимаются при затылованных зубьях не столько из условий производительного резания, сколько из условий сохране­ния формы прфиля при переточках. В табл. 6.19 приведены величины передних и задних углов для зуборезных инструментов с затылован-ными зубьями. Затылование профиля при достаточных задних углах у вершин зубьев не позволяет обеспечить необходимые задние углы на боковых сторонах профиля, поэтому стремятся в целях улучшения геометрии применять, где это возможно, острозаточенные зубья. Пе­редние углы зуборезных инструментов, особенно чистовых, также малы или равны нулю (в целях упрощения профилирования РИ) [3].

Таблица 6.19. Значения передних и задних углов режущей части зуборезных инструментов