Способ изготовления кулачков генераторов волновых передач Абрамова В.А. Российский патент 2017 года по МПК F16H57/00 F16H53/00 

Изобретение относится к технологии изготовления кулачков с наружными и внутренними контурами двухволновых, одноволновых, приборных, силовых с высокой крутильной жесткостью негерметичных и герметичных редукторов и копиров, эллиптических и выполненных по эпитрохоиде, и кулачков с эллиптическими наружными сопряженными цилиндрическими и конической поверхностями герметичных редукторов с внутренним генератором волн и эллиптических кулачков-эталонов, изготовляемых из материалов с эффектом памяти формы.

Уровень техники

Широко известная в специальной литературе работа Е.Г. Гинзбург «Волновые зубчатые передачи». Изд-во «Машиностроение», 1969 приводит способ профилирования внутреннего кольца генератора посредством восьми опорных точек на призме, получаемых их пригонкой по размерам по формулам, обеспечивающим параметры деформации кольца, и является аналогом.

Данный способ получения генераторов волн малопроизводителен, опорные фиксирующие точки сминаются при сборке/разборке и нагрузке, деформация кольца не выдерживается по размерам и не обеспечивает необходимую конфигурацию кольца под нагрузкой и нецелесообразен для специализированного производства волновых редукторов, так как контактирование по поверхностям не осуществляется.

Некоторые инновационные решения в производстве кулачков генераторов можно отметить в работе «Планетарные передачи. Справочник. /Под ред. В.Н. Кудрявцева, Ю.Н. Кирдяшева / Л.: Машиностроение, 1977, 536 с, [1] в схеме образования профиля кулачка обкаткой круглым эксцентричным инструментом - круглым чашечным резцом на зубодолбежном станке, а также а.с. № 659812, СССР, Е.Г. Гинзбург, Б.В. Иванов.

Однако схема непригодна для обработки сложных сопряженных цилиндрических и конической поверхности на кулачке, а.с. № 781430, СССР, В.А. Абрамов, ОИПОТЗ, БИ №43, 80, решающему актуальную задачу по волновым герметичным передачам. Схема сопряжена с проблемой получения заготовок с малыми припусками на обработку, поверхность требует шлифования, малопроизводительна, организация рабочего места и настройки технологического оборудования сложные.

В [1] схема обработки профиля кулачка на круглошлифовальном станке раскрывает способ точения (шлифования) с планетарным движением заготовки обрабатываемого кулачка. Для реализации способа необходим планетарный редуктор, трудоемкость изготовления которого составляет 100…115 нормочасов, подготовительный процесс и процесс обработки трудоемкие, требуется высококвалифицированный персонал, производительность труда низкая, способ травмоопасен. Оба способа в [1] являются аналогами предлагаемому способу.

Прототипом предлагаемому способу является работа в журнале «Вестник машиностроения», 1980, №2, «Обработка кулачков генераторов волн волновых передач на фрезерном станке с ЧПУ», инж. В.А. Абрамов, к.т.н. И.С. Кузьмин.

Способ является высокопроизводительным, технологичным, универсальным.

Оси симметрии эллиптического кулачка различных модификаций и копиров приняты за координатные оси фрезерного станка, в качестве базового агрегата используются стол станка с Т-образными пазами и станочное приспособление в виде диска ДСП-Ш-09 (85×65×15), например.

Оправка прижимается к заготовке кулачка и к диску. На оправку посредством служебного отверстия установки кулачка на вал генератора, заготовка устанавливается на оправку, установленную в посадочное отверстие диска.

Приспособление в сборе с заготовкой устанавливается на столе станка и крепится прижимными планками.

Математическая проработка контура в статье отсутствует, т.к. позаимствованные расчетные формулы были призваны для демонстрации самого способа как доминирующего, а размеры профиля кулачка, приведенные в учебном пособии Д.В. Чернилевский, Б.Б. Панич Курсовое проектирование одноступенчатых редукторов. М.: Высшая школа, 1975 [2] по конструктивным соображениям, использованы как демонстрационные.

Сущностью и основной задачей изобретения является получение аналитической формы образующей контура кулачка и копиров для обработки кулачков с сопряженными эллиптическими цилиндрическими и конической поверхностями, сформированной двумя парами сопряженных дуг окружностей. Одна пара дуг является дугами окружностей радиуса, равного (см. И.И. Привалов. Аналитическая геометрия, М., 1957 [3]) фокальному параметру эллипса р=r=b²/а для вершин эллипса K, L (И.Н. Бронштейн и К.А. Семендяев Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов, Гос. изд. технико-теоретической литературы, М., 1953 [4]; Справочник машиностроителя в 6 т. Под ред. Н.С. Ачеркана. М., 1960 [5], с. 244; Г. Корн и Т. Корн, Справочник по математике для научных работников и инженеров, Изд-во «Наука», Главная редакция физико-математической литературы. М., 1973 [6]). В источнике [4] формула для радиуса R=a²/b; приведенная также и в источнике [5], причем без доказательств в обоих источниках: как далеко кривизна радиусов R и r распространяется, и достигает ли она до точек А, Д, Д₁, A₁ (а как утверждал великий Морис Дрюон: «Уверенность без доказательств никогда не бывает полной») и распространяется ли до точек А, Д пересечения фокальных параметров с эллипсом.

Поэтому следует придерживаться теорем:

а) через три точки можно провести окружность и притом только одну;

б) радиус описанной окружности равен отношению произведения длин трех сторон треугольника к его учетверенной площади.

В данном случае это правило выглядит так:

r=DL² DD₁/(4 S_ΔDLD1); и R=AB² AD/(4 S_ΔABD).

Существует много источников определения r и R (у каждого источника свои r и R - Ф.Л. Литвин, В.И. Анурьев, Г. Корн - Т. Корн, Ю.Н. Березовский и др., В.Н. Кудрявцев и др.), но годятся они только для расчетов сфер крыш сараев в Ленинградской области.

Детали с формами любой сложности и точностью до 0,01 мм выполняют посредством электроэрозионной обработки Производственно-внедренческий центр «Лазеры и Технологии», тел./факс (499) 710-00-53, (499) 732-96-12; info@pvlt.ru.

На фиг. 1 изображена расчетная схема контура эллиптического кулачка волновых передач, где а - большая полуось эллипса (длина) кулачка; b - малая полуось эллипса; р - фокальный параметр эллипса кулачка; 2*C - фокусное расстояние; F₁, F₂ - фокусы эллипса; K, L, В, B₁ - вершины; О - центр; r=р=b²/а, r - радиус описанной окружности Δ_DD1L; R - радиус описанной окружности Δ_ABD.

На фиг. 2 изображено базирование (согласование систем СПИД и ЧПУ) и установка эллиптического кулачка 4 с эллиптическими сопряженными наружными цилиндрическими поверхностями конической поверхностью на столе фрезерного станка, в сборе, обрабатываемых фрезой 5 за один установ.

Способ является высокопроизводительным, технологичным, универсальным, может быть осуществлен фрезой, кругом, электродом и проволокой электроэрозионным методом

Оси симметрии эллиптического кулачка различных модификаций и копиров принимаются за координатные оси фрезерного станка с ЧПУ, в качестве базового агрегата используются стол 1 станка с Т-образными пазами и станочное приспособление в виде, например, диска ДСП-Ш-09 (85×65×15), 2.

Оправка 3 прижимается к заготовке кулачка 4 и к диску 2. На оправку 3 посредством служебного отверстия установки кулачка 4 на вал генератора заготовка устанавливается на оправку 3, установленную в посадочное отверстие диска 2.

Приспособление в сборе с заготовкой устанавливается на столе 1 станка и крепится прижимными планками.

Фокусное расстояние 2С при а=50 мм и b=49 мм равно 20 мм и составляет 20% от 2а и тем не менее при малом размере (b-b²/а) и большом R спрямление ∪АВD не допускается, т.к. возникнут вибрации и гибкий подшипник выйдет из строя.

Целесообразно кулачек выполнять из БрБ2 ГОСТ 15835-70 или на стальные кулачки нанести покрытие из дисульфида молибдена.

r при a=50, b=49.

Следует придерживаться теорем:

а) около любого треугольника можно описать окружность или через три точки можно провести окружность и притом только одну (см. Геометрия для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение. 2015, 383 с.)

б) радиус описанной окружности равен отношению произведения длин трех сторон треугольника к его учетверенной площади. В случае б) это правило выглядит так:

r=DL² DD₁/(4S_ΔDLD1); и R=AB² AD/(4S_ΔABD).

Из приведенного hешения Задачи, см. с 480 «Элементарная математика» В.В. Зайцев, В.В. Рыков, М.И. Сканави, Издательство «Наука», М. 1976, по определению радиуса описанной окружности R равнобедренного треугольника ABC с боковой стороной m=АВ (см. фиг. 1), основанием его n=AD, где

S - площадь соответственно Δ_DLD1 и Δ_ABD

Обозначая и а²-b²=(а+b)(a-b)=G,

получим ;

где I - квадрат разности длин малой полуоси b и фокального параметра р эллипса кулачка;

G - произведение суммы и разности длин большой полуоси а и малой полуоси b эллипса кулачка или разность квадратов длин большой полуоси а и малой полуоси b эллипса кулачка.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к способу изготовления кулачков волновой передачи. Способ изготовления кулачков генераторов волновой передачи наружных и внутренних контуров включает выполнение контура кулачка режущим инструментом или электроэрозионной обработкой. При этом контур определяется заданием двух пар дуг окружностей. Одна из этих пар дуг окружностей с центрами, расположенными на большой оси эллипса, равной 2a, от вершин эллипса к центру, имеет радиус . Другая пара окружностей располагается на малой оси эллиптического контура, равной 2b, и имеет радиус R= (I+G)/(2). Дуги окружностей радиусом r сопрягают с дугами окружностей радиусом R. I - квадрат разности длин малой полуоси b и фокального параметра p эллипса кулачка, G - произведение суммы и разности длин большой полуоси a и малой полуоси b эллипса кулачка. Достигается повышение технологичности. 2 ил.

Способ изготовления кулачков генераторов волновой передачи наружных и внутренних контуров, включающий базирование, закрепление установленных в приспособлении заготовок на столе универсального фрезерного станка или фрезерного станка с числовым программным управлением, написание управляющей программы движения центра фрезы, шлифовального круга, электрода, проволоки машинным или ручным способом, отличающийся тем, что контур кулачка выполняют режущим инструментом или электроэрозионной обработкой и осуществляют заданием двух пар дуг окружностей, одной пары дуг окружностей с центрами, расположенными на большой оси эллипса, равной 2a, от вершин эллипса к центру, радиусом

при этом дуги окружностей радиусом r сопрягают с дугами окружностей кулачка другой пары, описываемыми от вершин из центров кривизны, располагаемых на малой оси эллиптического контура, равной 2b, радиусом

R= (I+G)/(2);

где

а и b – большая и малая полуоси эллипса соответственно;

I - квадрат разности длин малой полуоси b и фокального параметра p эллипса кулачка;

G - произведение суммы и разности длин большой полуоси a и малой полуоси b эллипса кулачка.