ИГЛОШЕВЕР ДЛЯ ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС Российский патент 2009 года по МПК B23F21/28 

Изобретение относится к машиностроению, к зубообработке и может быть использовано для чистовой обработки зубьев червячных колес.

Известен червячный шевер для чистовой отделочной обработки зубьев червячных колес, представляющий собой червяк, на вершине и боковых сторонах которого нанесено большое число узких незатылованных зубцов [1].

Недостатком известного инструмента является высокая трудоемкость, сложность и дороговизна изготовления червячного шевера, а также возможны погрешности формы и расположения пятна контакта.

Задачей изобретения является повышение качества чистовой отделочной зубообработки, упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления инструмента путем использования червячного иглошевера с нанесенными на боковых сторонах витков червяка равномерно распределенными пучками проволочного ворса.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого червячного иглошевера для чистовой отделочной обработки червячных колес, выполненного в виде червяка и имеющего на боковых сторонах витков режущие элементы, в котором режущие элементы на боковых сторонах витков червяка выполнены в виде проволочного ворса, состоящего из большого числа проволочек, жестко закрепленных одним торцом на боковой стороне витка червяка, при этом диаметр червячного иглошевера равен диаметру сопряженного червяка, а толщина зуба профиля его витков соответственно увеличена на величину двойного натяга.

Особенности конструкции червячного иглошевера поясняются чертежами.

На фиг.1 показана схема зубоиглошевингования с радиальной подачей, осуществляемой на зубофрезерном станке червячным иглошевером, ось которого установлена горизонтально, симметрично оси заготовки; на фиг.2 - червячный иглошевер, общий вид; на фиг.3 - поперечное сечение А-А на фиг.2 витков червячного иглошевера; на фиг.4 - вид Б на фиг.3 на боковую сторону витка; на фиг.5 - зубчатое зацепление червячного иглошевера с обрабатываемой заготовкой, продольное сечение по оси червячного иглошевера; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.5, пакет пучков (вверху) проволочного ворса, находящийся во впадине червячного колеса под нагрузкой в рабочем положении, и пакет пучков (внизу) проволочного ворса, находящийся вне червячного колеса без нагрузки в свободном положении; на фиг.7 - пучек проволочного ворса, подготовленный для установки во впадину иглошевера; на фиг.8 - пучек проволочного ворса, смонтированный во впадине иглошевера; на фиг.9 - прорезание впадины червячного иглошевера профильным шлифовальным кругом (ШК).

Предлагаемый иглошевер предназначен для чистовой отделочной зубообработки червячных колес иглошевингованием методом обкатки. Метод обкатки предполагает воспроизведение зацепления червяка с червячным колесом, где в качестве червяка используется червячный иглошевер 1, а в качестве червячного колеса - обрабатываемая заготовка 2.

Обработка предлагаемым иглошевером включает принудительное вращательное движение V_И инструмента - иглошевера 1, его радиальную подачу S_РАД и свободное вращение V_СВ заготовки 2 относительно своей оси.

Инструмент - червячный иглошевер 1 представляет собой червяк, на боковых сторонах витков которого нанесен проволочный ворс 3, последний состоит из большого числа проволочек, жестко закрепленных одним торцом на боковой стороне витков червяка. Крепление может быть осуществлено, например, точечной сваркой (как показано на фиг.3, 4) или другими известными способами.

Чистовая отделка зубьев червячных колес с помощью червячных иглошеверов осуществляется после чистового зубофрезерования.

После закрепления на боковых сторонах витков проволочного ворса иглошевер шлифуют на том же станке и теми же методами, что и червяк; диаметр червячного иглошевера 1 равен диаметру сопряженного червяка, а толщина зуба профиля витков увеличена на величину двойного натяга i.

На фиг.7-9 показана часть технологического процесса изготовления иглошевера. На фиг.7 показан пучек проволочного ворса 3^/, подготовленный для установки во впадину иглошевера; закрепление пучка 3^/ во впадине с помощью, например, точечной электросварки показано на фиг.8; прорезание впадины и заточка проволочного ворса по боковым сторонам витков, осуществляемое профильным шлифовальным кругом ШК, показано на фиг.9, при сочетании основных движений: V_ШК - независимое вращение шлифовального круга ШК; V_Ч - вращения червяка; S_ПР - продольное перемещение червяка, равное шагу червяка за один его оборот и S_П - поперечное врезание шлифовального круга на каждый двойной ход.

Для увеличения срока службы и получения локализованного пятна контакта в середине зубчатого венца диаметр иглошевера должен быть несколько больше диаметра применяемой перед этим червячной фрезы для чистовой обработки. При работе таким иглошевером соответственно увеличивают межосевое расстояние на станке и дополнительно поворачивают фрезерную головку на разность углов подъема обоих инструментов.

Червячный иглошевер менее трудоемок, чем известный традиционный червячный шевер [1], и не сложен в изготовлении, его применяют для обработки ответственных червячных передач. При снятии мелкой стружки торцами большим количеством проволочек уменьшается параметр шероховатости поверхности на профилях зубьев и, таким образом, улучшаются антифрикционные свойства червячной передачи.

Иглошевингование выполняют методом радиальной подачи посредством сближения инструмента с деталью до достижения номинального межосевого расстояния. Ведущим элементом является червячный иглошевер; заготовка-колесо свободно вращается на своей оси. Кинематическая связь между иглошевером и заготовкой-колесом отсутствует. Радиальная подача (ступенчатая) 0,03...0,06 мм/об стола.

Припуски под иглошевингование приведены в таблице 1.

1. Припуски (мм) на толщину зуба заготовок - червячных колес

Модуль, ммПод зубоиглошевингованиеМодуль, ммПод зубоиглошевингование1234До 20,1Св. 6 » 80,20-0,25Св. 2 до 40,1-0,15» 8 » 100,25-0,30» 4 » 60,15-0,20» 10 » 140,30-0,40

При иглошевинговании заготовок - червячных колес возможны погрешности формы и расположения пятна контакта. Иглошевер с завышенным диаметром обеспечивает ограниченное пятно контакта в середине зубчатого венца колеса. По мере переточки иглошевера до номинального диаметра контакт удлиняется и располагается по всей длине зуба. При использовании иглошевера с заниженным после заточки диаметром пятно контакта располагается на концах зуба заготовки - червячного колеса, что недопустимо. При расположении пятна контакта на головке или ножке зуба заготовки - колеса имеется разница в углах профиля иглошевера и заготовки из-за неправильной заточки иглошевера или неправильного изготовления профилей.

Пример. После чистового зубофрезерования заготовки червячных колес, имеющих 29 зубьев, m=3 мм, изготовленных: ступица из стали 45, венец из бронзы А9Ж3А, зубоиглошевинговали с радиальной подачей на зубофрезерном станке мод. 53А20В червячным иглошевером. В качестве ворса применяли стальную пружинную проволоку диаметром 0,5...1,0 мм из стали 65Г. Для осуществления отделочной обработки иглошевером необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса были выше этих параметров материала обрабатываемой заготовки в 1,5...2 раза, соотношение l/I, где l - свободная длина проволочного элемента; I - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов, находилось в пределах 50...100, а коэффициент плотности К_п проволочного ворса - в пределах 0,7...0,9. Твердость и предел прочности при растяжении материала обрабатываемой заготовки - бронзы Бр А9Ж3А составляет - 110...180 НВ, 55 кгс/мм² = 550 МПа, ГОСТ 1628-72 соответственно; твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса, изготовленных из стали 65Г, соответственно составляют - 220НВ, 71 кгс/мм² = 710 МПа ГОСТ 2500-71. Так как материал заготовки по твердости и прочности при растяжении примерно в 2 раза ниже этих параметров материала инструмента, для зачистки приняли натяг i=0,7...1,0 мм, для отделочной обработки резанием натяг составлял i=1,7...2,0 мм. В каждом конкретном случае оптимальный натяг подбирается экспериментальной обработкой и в среднем должен составлять - i=0,7...2,5 мм [2].

В процессе обработки впадины заготовки червячного колеса пучки ворса входят в распор между зубьями и, прогибаясь благодаря натягу i, прижимаются к заготовке. На величину силового воздействия на обрабатываемую боковую поверхность зуба будет влиять длина вылета l проволочного элемента. Основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность осуществляется первыми по ходу вращения проволочными элементами, имеющими наибольшие свободную длину l и прогиб f. Соседние с ними проволочные элементы упруго поджимают их, несколько увеличивая сосредоточенное суммарное воздействие на обрабатываемые поверхности.

Обработка предлагаемым червячным иглошевером показала, что усилие прижатия пучка к обрабатываемой поверхности заготовки составляло 200...600 Н на 10 мм ширины рабочей поверхности инструмента.

Для обработки предлагаемым иглошевером необходимо соблюдать условие: p/σ_в=1,5...2,0, где р - давление при зубоиглошевинговании, Мпа; σ_в - предел прочности материала обрабатываемой заготовки, МПа.

Выбор соответствующего давления р зависит от физико-механических свойств материала проволочного ворса, от жесткости и плотности последнего, а также от натяга i [2].

Режимы работы инструмента можно рекомендовать следующие. Окружная скорость для отделочной обработки 2...5 м/с. Продольная подача определяется по формуле S=L_выстn (мм/мин), где n - частота вращения инструмента, мин^-1; значение L_выст (мм) зависит от натяга и диаметра инструмента и определяется опытным или расчетным путем.

При отделочной обработке металлов предлагаемым инструментом твердость обработанной поверхности не повышается, в результате улучшается качество обработки, шероховатость обрабатываемой поверхности, а также увеличивается производительность обработки и долговечность инструмента, упрощается его монтаж и демонтаж.

Достигаемая в процессе обработки предлагаемой иглофрезой предельная величина шероховатости составляет R_a=0,8 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 2,5 раза.

Зубоиглошевингование червячных колес предлагаемым иглошевером улучшает качество и точность чистовой отделки зубьев, снижает ее себестоимость благодаря удешевлению изготовления инструмента.

Источники информации, принятые во внимание

1. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т.1. Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1986. С.371-372 - прототип.

2. Гавриленко И.Г. Способ совмещения предварительной и окончательной иглофрезерной зачистки цилиндрических деталей // Автоматизация и современные технологии. - 1992. - №9. - С.27-30.

Предложен шевер для чистовой отделочной обработки червячных колес, выполненный в виде червяка и имеющий на боковых сторонах витков режущие элементы. Для повышения качества зубообработки, упрощения конструкции и снижения трудоемкости изготовления режущие элементы на боковых сторонах витков червяка выполнены в виде проволочного ворса, включающего большое число проволочек, жестко закрепленных одним торцом на боковой стороне витка червяка, при этом диаметр червячного шевера равен диаметру сопряженного червяка, а толщина зуба профиля витков увеличена на величину двойного натяга. 9 ил., 1 табл.

Червячный иглошевер для чистовой отделочной обработки червячных колес, выполненный в виде червяка и имеющий на боковых сторонах витков режущие элементы, в котором режущие элементы на боковых сторонах витков червяка выполнены в виде проволочного ворса, состоящего из большого числа проволочек, жестко закрепленных одним торцом на боковой стороне витка червяка, при этом диаметр червячного иглошевера равен диаметру сопряженного червяка, а толщина зуба профиля его витков соответственно увеличена на величину двойного натяга.