СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЬЕВ КОНИЧЕСКОЙ ШЕСТЕРНИ ЦИЛИНДРОКОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ Российский патент 2001 года по МПК B23F5/24 

Изобретение относится к технологии изготовления зубчатых колес на зуборезных станках, в частности к зубонарезанию конических колес червячной фрезой, и предназначено для использования при изготовлении рядовых и планетарных цилиндроконических зубчатых передач, преимущественно внутреннего зацепления.

Известен способ нарезания зубьев конической шестерни цилиндроконической передачи внешнего зацепления [1].

По этому способу зубья шестерни нарезают методом обкатки конической заготовки долбяком, причем долбяк перемещают по прямолинейной траектории, образующей с осью заготовки угол, равный межосевому углу в передаче. При этом режущие кромки долбяка воспроизводят эвольвентную боковую поверхность зубьев цилиндрического производящего колеса и неэвольвентную сопряженную поверхность зубьев шестерни передачи.

Недостатки этого способа заключаются в том, что для получения линейного контакта в цилиндроконической передаче с конической шестерней требуется долбяк, идентичный цилиндрическому колесу передачи, а для реализации внутреннего зацепления - долбяк с внутренними зубьями. Однако долбяки с внутренними зубьями из-за отсутствия технологии их изготовления промышленностью не выпускаются.

Известен способ нарезания зубьев конической шестерни цилиндроконической передачи внешнего зацепления [2], принятый за прототип.

По этому способу зубья шестерни нарезают методом обкатки конической заготовки инструментом реечного типа, причем инструмент перемещают по прямолинейной траектории, образующей с осью заготовки угол, равный углу конусности δ. При этом режущие кромки инструмента воспроизводят боковую поверхность зубьев производящей рейки и эвольвентную сопряженную поверхность зубьев шестерни передачи.

Однако с нарезанной таким способом конической шестерней нельзя образовать цилиндроконическую передачу внутреннего зацепления, так как расчетный эвольвентный профиль ее зубьев существенно отклоняется от расчетного неэвольвентного профиля зубьев шестерни передачи, причем наибольших значений отклонения достигают в ее крайних торцовых сечениях.

В основу изобретения положена техническая задача получения эвольвентного профиля зубьев конической шестерни цилиндроконической передачи внутреннего зацепления с минимальным отклонением от требуемого неэвольвентного профиля по ширине зубчатого венца.

Поставленная задача решается тем, что в способе нарезания зубьев конической шестерни цилиндроконической передачи, преимущественно внутреннего зацепления, методом обкатки конической заготовки инструментом реечного типа, инструмент перемещают по траектории, образованной прямолинейными участками с разными углами наклона к оси заготовки, причем угол наклона, соответствующий начальному торцовому сечению шестерни, принимают равным межосевому углу в передаче, а углы наклона, соответствующие остальным расчетным торцовым сечениям, определяют из условия равенства расчетной толщины зубьев с эвольвентным и неэвольвентным профилем посередине рабочей высоты.

Выбор вида траектории перемещения реечного инструмента для достижения требуемого технического результата обусловлен тем, что толщина зуба неэвольвентной конической шестерни изменяется по ширине зубчатого венца нелинейно. Для определения траектории неэвольвентную коническую шестерню рассматривают как совокупность элементарных эвольвентно-конических шестерен шириной Δw_i с одинаковыми радиусами делительных цилиндров r, но разными углами конусности δ_i, определяющими углы наклона прямолинейных участков траектории к оси заготовки. Рассчитав эти углы из условия равенства толщины зубьев с эвольвентным и неэвольвентным профилем посередине рабочей высоты находят координаты точек траектории. Перемещая инструмент по этой траектории, получают эвольвентный профиль зубьев нарезанной шестерни, близкий к требуемому неэвольвентному профилю во всех торцовых сечениях.

Сущность изобретения поясняется схемами: на фиг. 1 показана расчетная схема для определения траектории перемещения инструмента; на фиг. 2 - схема станочного зацепления червячной фрезы и заготовки шестерни.

Предлагаемый "Способ нарезания зубьев конической шестерни цилиндроконической передачи" осуществляют следующим образом.

Для определения траектории перемещения инструмента необходимо определить углы наклона ее прямолинейных участков к оси заготовки, равные углам конусности элементарных эвольвентно-конических шестерен (фиг. 1).

Угол конусности δ_w, соответствующий начальному сечению шестерни, принимают равным межосевому углу в передаче. Значения угла δ_i, соответствующие остальным расчетным сечениям, вычисляют по формуле
tgδ_i= Δx_im/Δw_i, (1)
где Δx_i- разность коэффициентов смещений эвольвентно-конической шестерни шириной Δw_i в крайних торцовых сечениях; m - модуль зуба.

Значения коэффициента смещения x_i определяют по расчетной толщине зуба неэвольвентной конической шестерни посередине рабочей высоты.

Координаты X_Oi, W_Oi точек траектории перемещения центра O начального сечения червячной фрезы находят по формулам
x_Oi = r+x_im+r₀ cos δ_i; (2)
w_Oi = w_i + r₀ sin δ_i, (3)
где r₀ - радиус начальной окружности фрезы (фиг. 2).

По найденной траектории осуществляют перемещение червячной фрезы при нарезании зубьев шестерни методом обкатки конической заготовки.

Пример конкретного осуществления.

На основе расчетов изготавливают копир или подготавливают управляющую программу для обеспечения перемещения инструмента по расчетной траектории при нарезании зубьев. Затем нарезают зубья червячной фрезой на зубофререзном станке, имеющем следящее копирное устройство, или на станке с ЧПУ.

Осуществление предлагаемого способа позволяет нарезать зубья конической шестерни с эвольвентной боковой поверхностью, отклонения которой от требуемой неэвольвентной поверхности находятся в пределах допуска на точность обработки зубчатых колес на типовых зуборезных станках. Так, например, для передачи внутреннего зацепления с модулем m = 1,5 мм, числами зубьев шестерни z₁ = 65 и колеса z₂ = 72, межосевым углом Σ = 10^o и коэффициентом смещения цилиндрического колеса x₂ = 1...2 отклонения не превышают 3,5 мкм при допуске на погрешность профиля по ГОСТ 1643-81 для 6-й степени точности 8 мкм.

Применение предлагаемого способа позволило изготовить конические сателлиты опытных образцов планетарных цилиндроконических передач типа 2k-h [3].

Промышленная применимость.

Предлагаемый способ может быть использован при изготовлении планетарных редукторов с цилиндроконическими зацеплениями для приводов следящих систем космической техники.

Источники информации
1. Давыдов Я. С. Неэвольвентное зацепление. M.: Машгиз, 1950, с. 6, 7, фиг. 3.

2. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач / Под ред. И.А.Болотовского. M.: Машиностроение, 1986, с.254, рис.8.74.

3. А.с. 1095995. Планетарная передача / В.И.Безруков, Ю.А.Гончаров, Р.И. Зайнетдинов. - Опубл. БИ N 43, 1983.

Изобретение относится к технологии изготовления зубчатых колес, к зубонарезанию червячной фрезой. Способ включает обработку конической заготовки инструментом реечного типа. Для получения профиля зубьев с минимальным отклонением от требуемого неэвольвентного профиля по ширине зубчатого венца инструмент перемещают по траектории, образованной прямолинейными участками с разными углами наклона к оси конической заготовки, причем угол наклона, соответствующий начальному торцовому сечению конической шестерни, принимают равным межосевому углу в цилиндроконической передаче. Углы наклона, соответствующие остальным расчетным торцевым сечениям, определяют из условия равенства расчетной толщины зубьев с эвольвентным и неэвольвентным профилями посередине рабочей высоты. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ нарезания конической шестерни цилиндроконической передачи, включающий обкатку конической заготовки инструментом реечного типа, отличающийся тем, что инструмент перемещают по траектории, образованной прямолинейными участками с разными углами наклона к оси конической заготовки, причем угол наклона, соответствующий начальному торцовому сечению конической шестерни, принимают равным межосевому углу в цилиндроконической передаче, а углы наклона, соответствующие остальным расчетным торцевым сечениям, определяют из условия равенства расчетной толщины зубьев с эвольвентным и неэвольвентным профилями посередине рабочей высоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют нарезание зубьев цилиндроконической передачи внутреннего зацепления.