СПОСОБ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ НАКАТЫВАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ Российский патент 1997 года по МПК B21H5/00 

Изобретение относится к станкостроению, в частности к методам и инструментам для накатывания зубьев на телах вращения на металлорежущих станках общетехнологического назначения, например токарной группы.

Известна радиальная резьбонакатная головка фирмы "FETTE" [1,2] для накатывания наружных цилиндрических резьб. Накатная головка содержит два параллельно расположенных ролика с винтовой резьбой и механизмы синхронизации вращения роликов с приводом, регулировки диаметра накатываемой резьбы и однооборотный механизм.

Известна также идея использования радиальной резьбонакатной головки типа "FETTE" для целей зубонакатывания [3] Накатные ролики при обработке заготовки совершают один полный оборот, поэтому по периферии венца ролика последовательно расположены группы делящих, формообразующих и калибрующих зубьев. Кроме того, на поверхности роликов выполнены загрузочные участки в виде лысок, позволяющие беспрепятственно подводить инструмент и отводить его относительно заготовки.

Известны также валки [4] для прокатки зубчатых колес на специализированных станках, снабженные зубчатым венцом, разделенным на секции, зубья которых имеют отличный от соседних участков диаметр делительной окружности и шаг.

Целью изобретения является повышение производительности, сокращение расхода материала и обеспечение устойчивого формообразования заданного числа зубьев на заготовке.

Поставленная цель достигается за счет сочетания двух факторов: специальной конструкции накатных роликов и особой формы заготовки.

Способ поясняется фиг. 1, 2 и 3.

Ролик (фиг. 1) имеет делительную группу зубьев 1, расположенную перед деформирующей группой 2, с равновысокими зубьями для разметки заготовки на заданное число зубьев количеством

где Z_к число зубьев обрабатываемого колеса.

Вершины зубьев делительной группы могут быть заостренными на некоторый угол для уменьшения проскальзывания между роликами и заготовкой при работе (фиг. 1). Диаметр вершин делительных зубьев равен делительному диаметру ролика
d_aдел d_p
где d_p делительный диаметр ролика.

Деформирующая часть состоит из нескольких формообразующих секций 2а, 2б, зубья которых могут быть равновысокими или иметь спиральный подъем. Ролик имеет также калибрующий 3, выходной 4 и загрузочно-разгрузочный 5 участки.

Заготовка имеет следующую форму: диаметр заготовки d_з равен диаметру, определяемому из известного условия равенства площадей поперечного сечения зубчатого профиля до и после деформации [4] а со стороны торцов имеются выступающие пояски с увеличенным по сравнению с расчетным диаметром. Диаметр выступов определяется в зависимости от коэффициента проскальзывания
d_в d_з/K_пр
где d_з диаметр заготовки, определяемый из условия равенства площадей поперечного сечения зубчатого профиля до и после деформации и примерно равный делительному диаметру накатываемого колеса;
K_пр коэффициент проскальзывания, равный 0,94-0,97 и зависящий от материала заготовки, наличия смазочно-охлаждающей жидкости, качества поверхности заготовки, скорости зубонакатывания.

Заготовка может иметь и другую форму: выступающий поясок находится посередине заготовки и имеет диаметр d_в, определяемый так же, как и в предыдущем случае, а со стороны торцов заготовка имеет диаметр (фиг.3б).

Известно, что при накатывании зубчатых колес полученное изделие, как правило, имеет неправильную форму: высота зубьев у торцов меньше высоты зубьев в середине зубчатого венца (h_т<h_в, фиг.3в). Для устранения этого необходимо, чтобы площадь выступающего пояска (S_ABC, фиг.3а,б) в сечении, перпендикулярном оси заготовки, была больше или равна площади в сечении, перпендикулярном оси колеса, ограниченном касательной, проведенной к вершине зуба параллельно оси колеса, линией пересечения плоскости, перпендикулярной оси колеса, с одной из его торцевых поверхностей и участком криволинейной образующей зуба в сечении его плоскостью, перпендикулярной торцевой поверхности колеса и его оси (S_A'B'C').

Способ реализуется следующим образом.

Накатная головка, закрепленная, например, в резцедержателе токарного станка, подается в тангенциальном направлении до совпадения осей роликов и оси, вращающейся в шпинделе заготовки в одной плоскости. Под действием привода механизма синхронизации ролики начинают вращаться и зубья делительной части под действием трения с вращающейся заготовкой выдавливают впадины в выступающих поясках заготовки, размечая таким образом заданное число зубьев. Зубья деформирующей части ролика, попадая во впадины, сделанные делительными зубьями, осуществляют полное положение.

Использование: обработка металлов давлением, в частности накатывание зубчатых колес на металлорежущих станках с использованием накатных головок. Сущность изобретения: накатную головку радиального типа подают в тангенциальном направлении до расположения осей роликов и заготовки в одной плоскости, после чего за один оборот роликов осуществляют накатывание зубьев и их калибровку. В качестве заготовки используют цилиндрическую заготовку с одним или двумя расположенными на ее боковой поверхности выступающими поясками. Инструмент для накатывания зубчатых колес выполнен в виде ролика с рабочей поверхностью, содержащей загрузочно-разгрузочный, длительный, формующий и калибрующий участки. Делительный участок выполнен с равновысокими зубьями, вершины которых выполнены заостренными. Формующий участок выполнен из нескольких формообразующих секций с равновысокими зубьями. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ накатывания зубчатых колес на металлорежущих станках общетехнологического назначения, заключающийся в том, что накатную головку радиального типа подают в тангенциальном направлении до расположения осей роликов и оси заготовки в одной плоскости, после чего при вращении заготовки за один оборот роликов осуществляют накатывание зубьев и их калибровку, отличающийся тем, что в качестве заготовки для получения зубчатого колеса используют цилиндрическую заготовку с одним или двумя расположенными на ее боковой поверхности выступающими поясками, диаметр которых выбран из соотношения

где d_в диаметр поясков, мм;
d_з диаметр заготовки, определяемый из условия равенства площадей поперечного сечения зубчатого профиля до и после деформации, мм,
К_пр коэффициент проскальзывания, равный 0,94 0,97, при этом площадь выступающего пояска в сечении, перпендикулярном оси заготовки, больше или равна площади в сечении, перпендикулярном оси колеса, ограниченном касательной, проведенной к вершине зуба параллельно оси колеса, линией пересечения плоскости, перпендикулярной оси колеса, с одной из его торцевых поверхностей и участком криволинейной образующей зуба в сечении его плоскостью, перпендикулярной торцевой поверхности колеса и его оси. 2. Инструмент для накатывания зубчатых колес на металлорежущих станках, выполненный в виде ролика с рабочей поверхностью, содержащей загрузочно-разгрузочный, делительный, формирующий и калибрующий участки, отличающийся тем, что делительный участок выполнен с равновысокими зубьями количеством

где Z_к число зубьев накатываемого колеса,
при этом вершины зубьев расположены на диаметре d_адел. d_р, где d_р делительный диаметр ролика. 3. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что вершины зубьев делительной части выполнены заостренными. 4. Инструмент по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что формующий участок рабочей поверхности ролика выполнен из нескольких формообразующих секций с равновысокими зубьями. 5. Инструмент по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что формующий участок рабочей поверхности ролика выполнен из нескольких формообразующих секций с имеющими спиральный подъем зубьями.