СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС С МОДИФИЦИРОВАННОЙ ФОРМОЙ ЗУБЬЕВ Российский патент 2009 года по МПК B23F5/20 

Предлагаемое изобретение относится к области обработки резанием и может быть использовано в производстве зубчатых колес.

Известен способ получения бочкообразных зубьев цилиндрических колес шлифованием двумя тарельчатыми кругами на станках фирмы MAAG (см. брошюру Когана Г.И. Отделка зубчатых колес. М.-Л.: Машгиз, 1962, с.59, 62).

Бочкообразность достигается поднутрением рабочей плоскости кругов на угол . Вследствие отсутствия их продольной подачи величина бочкообразности получается переменной по высоте зубьев. Однако эта переменность столь незначительна, что практически не оказывает влияния на качество зацепления.

Основным недостатком данного способа зубообработки цилиндрических колес является его низкая производительность и отсутствие возможности управления величиной бочкообразности.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ зубонарезания конических прямозубых колес двумя наклонно расположенными резцовыми головками (см. книгу Калашникова С.Н., Калашникова А.С. Зубчатые колеса и их изготовление. М.: Машиностроение, 1983. - с.206, рис.120).

Зубообработку данным способом осуществляют по методу обката заготовки, установленной и закрепленной на оправке шпинделя зуборезного станка, двумя спаренными резцовыми головками, оси которых симметрично наклонены к начальной прямой под углом 20°. Наклонное положение резцовых головок при круговом их смещении в пределах половины окружного шага расположения резцов позволяет резцам одной головки входить в межрезцовый промежуток другой головки.

При синхронном вращении резцовых головок заготовку перемещают в тангенциальном направлении при согласованных вращательном и поступательном движениях, в результате чего вырезается одна впадина в заготовке, и далее следует ее поворот на один зуб и реверсирование движений обката для формирования следующей впадины и возврата ее в исходное положение.

Продольная (бочкообразная) модификация зубьев обеспечивается за счет выполнения резцов дисковых резцовых головок с поднутрением режущих кромок. В процессе резания резцы образуют коническую поверхность, благодаря чему снимают металл на концах зуба больше, чем в середине. Величина бочкообразности определяется углом поднутрения режущих кромок.

Основным недостатком этого способа нарезания продольно модифицированных зубьев конических колес является ограничение величины бочкообразности из-за возникающих погрешностей профиля зубьев в связи с нарушением условия формообразования эвольвентного профиля. Такое ограничение значительно сужает технологические и эксплуатационные возможности зубчатых колес.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических и эксплуатационных возможностей зубчатых колес с модифицированной формой зубьев, позволяющих осуществить их сопряжение с колесами, нарезанными различными способами, даже с зубчатыми венцами с вогнутой формой зубьев, нарезанными дисковыми резцовыми головками без продольной их подачи вдоль оси обрабатываемого колеса.

Решение поставленной задачи обеспечивается в способе нарезания зубчатых колес с модифицированной формой зубьев, при котором заготовку устанавливают и закрепляют на рабочей оправке, наклоняют резцовые головки к начальной прямой под одинаковым углом, при этом режущие кромки резцов образуют в среднем сечении зубчатого венца обрабатываемого колеса исходный контур производящей рейки со стандартным углом профиля, затем сообщают заготовке вращательное движение с одновременной подачей обката и вырезают впадину зубчатого венца с последующим делением заготовки на зуб и реверсированием ее обката для возврата в исходное положение, причем резцовые головки наклоняют под углом наклона их осей 20°-55° для обеспечения гиперболического характера линии зуба.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема взаимного расположения заготовки относительно инструмента; на фиг.2 - установка заготовки в осевой плоскости резцовых головок.

Для осуществления предложенного способа используется режущий инструмент, представляющий собой две спаренные между собой резцовые головки 1, установленные на наклонно расположенных инструментальных оправках 2. Середина обрабатываемого венца совмещена с осевой плоскостью резцовых головок 1.

Режущие кромки резцов образуют в среднем сечении зубчатого венца обрабатываемого колеса исходный контур производящей рейки со стандартным углом профиля. Такая установка заготовки при отсутствии продольной подачи вдоль ее оси обеспечивает симметричное расположение выпуклых боковых поверхностей нарезаемых зубьев. Резцы обеих головок поочередно профилируют разноименные стороны одной и той же впадины обрабатываемой заготовки.

Способ нарезания зубчатых колес с модифицированной формой зубьев осуществляется следующим образом. Заготовку консольно устанавливают на рабочей оправке шпинделя зубообрабатывающего станка и закрепляют. После включения вращательного движения резцовых головок осуществляют подачу заготовки в тангенциальном направлении при согласованных поступательном и вращательном движениях для реализации ее обката. В результате вырезается одна впадина зубчатого венца, после чего следует поворот заготовки на один круговой шаг, а движения обката реверсируются для формирования следующей впадины, и заготовка возвращается в исходное положение. Далее цикл движений заготовки повторяется до тех пор, пока не будут нарезаны все зубья зубчатого колеса. Такое периодическое z-кратное обкатывание заготовки осуществляется вдоль начальной прямой MN, к которой оси правой и левой головок наклонены под одинаковым углом .

При вращении резцовых головок режущие кромки резцов описывают в пространстве конические поверхности, за счет чего зубья обрабатываемого колеса выполняются с выпуклой продольной модификацией. Поскольку одинаковые траектории движения резцов правой и левой головок имеют различные направления, то и продольная модификация разноименных боковых поверхностей нарезаемых зубьев будет идентичной.

Необходимым условием решения поставленной задачи является выбор угла γ наклона осей резцовых головок в диапазоне формирования гиперболического характера линии зуба, гарантирующем наилучшие возможности обеспечения правильного сопряжения боковых рабочих поверхностей зубьев колес цилиндрической передачи.

Это подтверждается следующим анализом характера линии зуба при различных значениях предложенного диапазона угла γ.

При меньшем значении угла, <20°, имеем линию зуба в виде прямой. При другом, большем значении угла, >55°, изменяется характер линии зуба от параболического к эллиптическому, что нарушает правильность сопряжения таких зубчатых поверхностей с зубьями колес, нарезанных в пределах диапазона наклона осей резцовых головок. И только при любом значении угла в предложенном диапазоне характер линии зуба (в виде гиперболы) остается неизменным, что гарантирует широкие технологические и эксплуатационные возможности правильного сопряжения таких зубьев.

Такой анализ характера линии зуба подтверждает правильность выбора диапазона угла наклона осей резцовых головок.

Предлагаемый способ нарезания зубчатых колес с продольно модифицированной формой зубьев позволяет значительно расширить технологические и эксплуатационные возможности таких колес путем исключения всех негативных моментов, связанных с вероятностью появления кромочного контакта, особенно при зацеплении цилиндрических колес с прямыми зубьями, вследствие различных перекосов осей валов, на которых монтируются зубчатые передачи, а также перекосов самих зубчатых колес, установленных на этих валах.

В настоящее время для избежания указанных перекосов преднамеренно идут на завышение требований к точностным параметрам как валов, так и самих зубчатых колес, что связано с определенными дополнительными затратами средств и времени.

Наряду с этим предлагаемый способ нарезания зубчатых колес с модифицированной формой зубьев может быть эффективно использован для реализации зубчатых передач, в которых сопрягаются зубья с бочкообразной и вогнутой формой рабочих поверхностей. Это открывает перспективы управления таким важным параметром качества зацепления зубчатых колес, как пятно контакта при сопряжении боковых поверхностей зубьев, оказывающим существенное влияние на шумовую характеристику работы зубчатой передачи.

Способ заключается в том, что заготовку устанавливают и закрепляют на рабочей оправке, наклоняют резцовые головки к начальной прямой под одинаковым углом. При этом режущие кромки резцов образуют в среднем сечении зубчатого венца обрабатываемого колеса исходный контур производящей рейки со стандартным углом профиля. Затем сообщают заготовке вращательное движение с одновременной подачей обката и вырезают впадину зубчатого венца с последующим делением заготовки на зуб и реверсированием ее обката для возврата в исходное положение. Для расширения технологических и эксплуатационных возможностей нарезаемых зубчатых колес резцовые головки наклоняют под углом наклона их осей 20°-55° для обеспечения гиперболического характера линии зуба. 2 ил.

Способ нарезания зубчатых колес с модифицированной формой зубьев, при котором заготовку устанавливают и закрепляют на рабочей оправке, наклоняют резцовые головки к начальной прямой под одинаковым углом, при этом режущие кромки резцов образуют в среднем сечении зубчатого венца обрабатываемого колеса исходный контур производящей рейки со стандартным углом профиля, затем сообщают заготовке вращательное движение с одновременной подачей обката и вырезают впадину зубчатого венца с последующим делением заготовки на зуб и реверсированием ее обката для возврата в исходное положение, отличающийся тем, что резцовые головки наклоняют под углом наклона их осей 20-55° для обеспечения гиперболического характера линии зуба.