СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС Российский патент 1997 года по МПК B23F5/20 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в машиноремонте.

Известен способ изготовления червячных колес, включающий обработку заготовки червячного колеса посредством червячной фрезы копии рабочего червяка [1]
Недостаток этого способа заключается в том, что каждый типоразмер передачи требует использования своей фрезы копии, что усложняет процесс изготовления и приводит к его повышенной материалоемкости.

Известен также способ нарезания червячных колес многозаходных червячных передач на зубофрезерном станке малозаходной червячной фрезой, диаметр которой меньше диаметра рабочего червяка (фреза малого диаметра) [2] Кроме вращения червячного колеса и червячной фрезы при нарезании колеса, червячной фрезе сообщается планетарное движение, названное в источнике круговой подачей. При этом исходный контур и модуль зубьев червяка и червячной фрезы малого диаметра должны быть одинаковы.

Этот способ, как наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности, выбран за прототип.

Недостатком этого способа являются ограничения в отношении заходности червячной передачи. Его нельзя использовать при фрезеровании зубьев червячного колеса для однозаходной червячной передачи. Кроме того, для реализации этого способа необходимы дополнительные исследования по выявлению параметров, а именно по кинематике станочного зацепления и двухпараметрического огибания при зубофрезеровании. Следует отметить также, что использованный в источнике термин "малозаходная" червячная фреза нуждается в разъяснении, он создает неопределенность. В технике под заходностью понимается число заходов рабочего червяка. Если число заходов равно единице, то червячная передача называется однозаходной, но не малозаходной. Если число заходов больше единицы червячная передача многозаходная. Термин же "малозаходная" неопределен.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является снятие ограничений в отношении заходности червячной передачи в способе нарезания червячных колес, а именно возможность использования при нарезании червячных колес как для многозаходной так и для однозаходной передач, т.е. расширение области применения способа.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в том, что кинематика станочного зацепления при зубофрезеровании строго соответствует кинематике рабочего зацепления.

Поставленная задача решается тем, что способ нарезания червячных колес на зубофрезерном оборудовании методом огибания червячной фрезой малого диаметра, включающий вращательное движение червячной фрезы вокруг своей оси и одновременно круговую подачу ее вокруг оси, совпадающей с осью рабочего червяка, а также радиальную подачу в направлении оси вращения червячного колеса при совмещении осевой плоскости червячной фрезы со средней плоскостью червячного колеса отличается тем, что червячная фреза имеет параметры рабочего червяка, межосевые расстояния рабочего и станочного зацепления в момент окончания нарезания зубьев одинаковы, угловые скорости червячной фрезы и нарезаемого червячного колеса связаны передаточным числом равным отношению числа зубьев колеса к числу заходов червячной фрезы, а число заходов червячной фрезы равно числу заходов рабочего червяка.

Поставленная задача решается также тем, что глубину врезания червячной фрезы в заготовку червячного колеса устанавливают равной высоте зуба колеса.

На фиг. 1 представлена схема зубофрезерования червячного колеса фрезой малого диаметра; на фиг.2 схема установки фрезы малого диаметра при зубофрезеровании червячного колеса.

На фиг. 1 и 2 показаны производящая поверхность 1, идентичная рабочему червяку червячной передачи, нарезаемое червячное колесо 2, червячная фреза 3 малого диаметра, эксцентричная оправка 4 для установки червячной фрезы 3, поддерживающий центр 5, след 6 средней плоскости червячного колеса 2.

На фиг.1 и 2 также введены следующие обозначения:
О_ф ось вращения червячной фрезы;
О_I ось вращения производящей поверхности I (рабочего червяка);
ω_ф угловая скорость червячной фрезы 3;
ω₁ угловая скорость производящей поверхности 1;
ω₂ угловая скорость червячного колеса 2 в станочном зацеплении (при нарезании зубьев);
R₁ расчетный радиус производящей поверхности 1;
R_ф расчетный радиус червячной фрезы;
e эксцентриситет оправки 4 для установки червячной фрезы 3.

Процесс зубофрезерования осуществляется следующим образом.

Заготовку 2 устанавливают на столе зубофрезерного станка. Эксцентрично выполненную оправку 4 устанавливают в шпиндельном узле станка. На оправке 4 устанавливают червячную фрезу 3 малого диаметра по подвижной посадке. Свободный конец оправки 4 поддерживается центром 5 (фиг.2). Кинематику станка настраивают по параметрам рабочего зацепления, т.е. по параметрам червячной передачи. Фрезе 3 сообщают одновременно вращение вокруг собственной оси О_ф от отдельного привода (движение огибания резания) и вращение вместе с осью О_ф вокруг оси О₁ производящей поверхности 1. При этом вращении режущие кромки фрезы 3 воспроизводят требуемую производящую поверхность 1. Скорость вращения червячной фрезы 3 вокруг оси вращения О₁ устанавливают равной угловой скорости производящей поверхности I ω_ф= ω₁ (фиг.1). Одновременно с вращением фрезе 3 сообщают радиальную подачу в направлении оси О₂ вращения червячного колеса 2 (заготовки), совмещая осевую плоскость червячной фрезы 3 со средней плоскостью 6 червячного колеса 2 (фиг.1). Глубину врезания червячной фрезы 3 в заготовку червячного колеса 2 устанавливают равной высоте зуба колеса 2. Причем круговая подача фрезы 3 и вращение червячного колеса 2 при зубофрезеровании связаны передаточным отношением

где Z₁ и Z₂ соответственно число заходов рабочего червяка и число зубьев нарезаемого колеса.

При нарезании червячного колеса с заданными параметрами необходимо выполнение следующих условий:
равенство основных параметров червячной фрезы и рабочего червяка, как то: модуль зубьев диаметр делительного расчетного цилиндра, угол наклона винтовой линии и профильный угол исходного контура;
равенство межосевых расстояний рабочего (в передаче) и станочного (на станке) зацеплений в момент окончания нарезания зубьев червячного колеса;
равенство числа заходов производящей поверхности (червячной фрезы) и рабочего червяка.

При нарезании червячного колеса для однозаходной червячной передачи червячная фреза должна иметь число заходов Z_ф Z₁ 1, при нарезании червячного колеса для двухзаходной червячной передачи Z_ф Z₁ 2 и т.д. Следовательно, заходность червячной среды определяется заходностью червячной передачи.

Таким образом, предлагаемый способ может использоваться при нарезании червячных колес как для одно-, так и для многозаходных червячных передач без ограничений на заходность червячной передачи.

Литература
1. Часовников Л.Д. Передачи зацепления. М. Машиностроение, 1969, с. 338.

2. Авторское свидетельство СССР N 134547, кл. B 23 F 5/20, 1960.

Изобретение может быть использовано при изготовлении и ремонте одно- и многозаходных червячных передач и редукторов. Сущность изобретения заключается в том, что нарезание червячных колес выполняют червячной фрезой малого диаметра и осуществляют одновременное вращательное движение фрезы вокруг своей оси, круговую подачу вокруг оси, совпадающей с осью рабочего червяка и радиальную подачу в направлении оси вращения червячного колеса при совмещении осевой плоскости червячной фрезы со средней плоскостью червячного колеса. Причем параметры червячной фрезы и рабочего червяка одинаковы, межосевые расстояния рабочего и станочного зацеплений в момент окончания нарезания зубьев одинаковы. Угловые скорости червячной фрезы нарезаемого червячного колеса связаны передаточным числом, равным отношению числа зубьев колеса к числу заходов червячной фрезы. Число заходов червячной фрезы равно числу заходов рабочего червяка. Глубина врезания червячной фрезы устанавливается равной высоте зуба колеса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ нарезания червячных колес на зубофрезерном оборудовании методом огибания червячной фрезой малого диаметра, включающий вращательное движение червячной фрезы вокруг своей оси и одновременно круговую подачу ее вокруг оси, совпадающей с осью рабочего червяка, а также радиальную подачу в направлении оси вращения червячного колеса при совмещении осевой плоскости червячной фрезы со средней плоскостью червячного колеса, отличающийся тем, что червячная фреза имеет параметры рабочего червяка, межосевые расстояния рабочего и станочного зацеплений в момент окончания нарезания зубьев одинаковы, угловые скорости червячной фрезы и нарезаемого червячного колеса связаны передаточным числом, равным отношению числа зубьев колеса к числу заходов червячной фрезы, а число заходов червячной фрезы равно числу заходов рабочего червяка. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубину врезания червячной фрезы в заготовку червячного колеса устанавливают равной высоте зуба колеса.