Устройство для обкатки зубчатых колес Советский патент 1993 года по МПК B21H5/00 

Изобретение относится к области изготовления деталей машин, в частности зубчатых колес, и может быть использовано в машино- и станкостроении для окончательной обработки шестерен.

Цель изобретения - повышение качества и производительности обкатки за счет возможности обкатки одновременно трех зубчатых колес-заготовок радиуса R.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обкатки зубчатых колес, содержащем опору, три установленных на опоре с возможностью вращения вокруг своих осей равномодульных зубчатых колеса-инструмента, хотя бы одно из которых установлено с возможностью соединения с приводом, согласно изобретению одно из зубчатых колес-инструментов установлено

в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов средний перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колес- инструментов, а ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном среднему перпендикуляру и связан с силовым блоком для создания силы в направлении возможного перемещения ползуна, причем два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R + г) sin20°-2(R + г) si45°, где г - радиус зубчатого колеса-инструмента.

В предпочтительном варианте выполнения устройства в качестве блока для создания силы в направлении возможного

00 О

iCO

о ел

100

перемещения ползуна оно содержит установленный на опоре пневмоцилиндр.

Как будет показано ниже, указанные выше (для общего варианта выполнения устройства) признаки являются необходимыми и достаточными для достижения цели изобретения. В процессе работы обеспечивается необходимое силовое замыкание всех зубчатых колес, исключающее выпадание колес-заготовок из системы при нормаль- ных условиях ее работы,

Вместе с тем, в процессе обработки между зубьями колес-инструментов и заготовок может оказаться кусок металла, окалины и др., что приведет к выводу обрабатываемых заготовок из зацепления, их вылету из устройства и травме обслуживающего персонала,

Поэтому в предпочтительном варианте выполнения устройства (для получения до- полнительного положительного эффекта - повышения безопасности работы устройства) устройство содержит скобы-ограничители возможного вертикального перемещения обрабатываемого зубчатого колеса, связанные с опорой с возможностью расположения ограничивающих элементов над местами возможного расположения обрабатываемых зубчатых колес.

В качестве скоб-ограничителей могут быть использованы скобы любой конфигурации, Их связь с опорой может быть жесткой и шарнирной. В предпочтительном варианте они в рабочем состоянии должны быть расположены в плоскости, параллель- ной плоскости расположения зубчатых колес-инструментов.

С этой же целью устройство может со- держать связанные с опорой ограничители возможного горизонтального перемещения обрабатываемых зубчатых колес, установленные за пределами возможного их расположения, выполненные в форме плоской или изогнутой пластины. Эти пластины желательно устанавливать вертикально по от- ношению к поверхности опоры.

Между нижней поверхностью колес-инструментов и опорой может существовать зазор, Если расположить колеса-заготовки на поверхности опоры, это приведет к тому, что нижняя часть зубьев заготовок окажется необработанной, что приведет к ухудшению качества обработки.

Поэтому с целью улучшения качества обработки колес-заготовок устройство в предпочтительном варианте его выполнения содержит три опоры для установки зубчатых колес-заготовок.

Указанные опоры могут быть выполнены в виде плоских монолитных круглых

шайб, жестко связанных с опорой. Минимальная высота таких опор равна величине зазора между нижней поверхностью (т.е. обращенной к опоре поверхностью) зубчатых колес-инструментов и поверхностью опоры. Максимальная их высота подбирается таким образом, чтобы сумма указанной высоты и толщина шестерни-заготовки не превышала бы расстояния от опоры до верхней поверхности шестерни-инструмента.

Предлагаемое устройство предназначено для обкатки прямозубых зубчатых колес с зубьям эвольвентного профиля (огибающая таких зубьев описывается уравнением эвольвенты).

Зубчатые колеса-инструменты должны быть равноудаленными. Без этого условия невозможна качественная обработка зубчатых колес-заготовок. Хотя бы одно из зубчатых колес-инструментов должно быть установлено с возможностью соединения с приводом. Такое соединение необходимо для приведения всей системы колес в движение и совершения процесса обкатки.

Согласно изобретению предлагаемое устройство содержит установленный в опоре ползун. Одно из зубчатых колес-инструментов установлено в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес- инструментов срединный перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колес-инструментов. Ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном среднему перпендикуляру.

Установка ползуна, содержащего одно из зубчатых колес-инструментов, с возможностью перемещения в опоре, необходима для создания возможности перемещения указанного колеса. Перемещение последнего необходимо для установки (снятия) трех зубчатых колес-заготовок, а также для приложения силы к системе из колес-инструментов и колес-заготовок, необходимой для их силового замыкания.

Исходя из сказанного выше ясно, что все зубчатые колеса-инструменты расположены в одной плоскости. Это является необходимым условием обкатки.

Указанное выше расположение колеса- инструмента, установленного в ползуне, по отношению к двум другим колесам-инструментам, а также указанное выше определенное направление возможного перемещения ползуна необходимы для равномерного распределения по системе зубчатых колес сил, создающих силовое замыкание.

Все колеса-инструменты расположены с возможностью размещения между ними

трех одинаковых заготовок таким образом, что каждая заготовка контактирует с двумя шестернями-инструментами. При этом должно обеспечиваться силовое замыкание и необходимое качество обработки.

Это достигается за счет того, что два колеса-инструмента (за исключением колеса-инструмента, установленного на ползуне) установлены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R + r)sin20°-2(R + +r)sin45°, где г - радиус колеса-инструмента. Если расстояние между осями (оно изме- ряется между геометрическими осями зубчатых колес) меньше 2(R + r)sin20°, силовое замыкание системы становится нена- дежным и колеса-заготовки выходят из зацепления.

Если указанное расстояние больше 2(R + r)sin45°, не обеспечивается создание нагрузки под углом зацепления, соответст- вующим реальным условиям работы, что приводит к ухудшению качества обработки.

В предпочтительном варианте выполнения устройства два колеса-инструмента находятся на расстоянии между их осями, равном 2(R + r)sin30° R + г. При таком взаимном расположении зубчатых колес- инструментов и заготовок ось каждого коле- са-инструмента пересекается линией центров соседних с ним заготовок.

Под радиусами зубчатых колес понимаются радиусы их делительных окружностей.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность обкатки не менее чем в три раза, а также повысить качество обкатки за счет создания нагрузки к заготовкам под углом зацепления, как и в реальных условиях работы.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что в устрой- стве для обкатки зубчатых колес, содержащем опору, три установленных на опоре с возможностью вращения вокруг своих осей равноудаленных зубчатых колес-инструментов, хотя бы одно из которых установле- но с возможностью соединения с приводом, одно из зубчатых колес-инструментов установлено в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов срединный перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колес- инструментов, а ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном срединному перпенди- куляру, и связан с силовым блоком для создания силы в направлении возможного перемещения ползуна, причем два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R + r)sin20°-2(R +r)sin45° где г- радиус зубчатого колеса-инструмента.

Конкретный пример выполнения устройства изображен на фиг.1-5.

На фиг. 1 показан вид сверху устройства для обкатки зубчатых колес.

На опоре 1 на подшипниках 2 и 3 установлены с возможностью свободного вращения два равноудаленных зубчатых колеса-инструмента 4 и 5. Ползун 6 установлен в опоре 1 с возможностью перемещения по опоре в направлении, параллельном срединному перпендикуляру 7 к отрезку 8, перпендикулярному к осям каждого из зубчатых колес-инструментов 4 и 5. На ползуне 6 установлено на оси 9 третье зубчатое колесо- инструмент 10. Через ось колеса 10 проходит срединный перпендикуляр 7 к отрезку 8. Ползун 6 установлен в вырезе 11 опоры 1. Позицией 12 обозначены три обрабатываемые зубчатые колеса-заготовки. Стрелкой показано направление силы Р, действующей на ползун 6 со стороны пнев- моцилиндра В, укрепленного на опоре 1 посредством держателя 14. Устройство содержит скобы-ограничители 15 возможного вертикального аварийного перемещения обрабатываемых колес 12, причем ограничивающие элементы 16 установлены над колесами 12. Позицией 17 обозначены закрепленные на опоре 1 пластины, являющиеся ограничителями возможного горизонтального (в плоскости опоры 1) аварийного перемещения зубчатых колес 12.

На фиг.2 показано сечение А-А. Опоры 18, закрепленные на основаниях, служат для фиксации заготовок 12 по вертикали.

На фиг.З показано сечение Б-Б. Ось колеса 10 связана с валом электропривода с возможностью вращения в ползуне 6 через подшипник 19.

На фиг.4 показано сечение В-В. Позицией 20 обозначен шарнир, с помощью которого крепятся на опоре ограничители 15 (и частично 17).

На фиг.5 приведена схема, иллюстрирующая направление сил, действующих на обрабатываемые колеса-заготовки 12 воздействии силы Р на ползун 6. Сила Р, действующая со стороны пневмоцилиндра на колесо-инструмент 10, может быть разложена на составляющие Fn, действующие при зацеплении зубьев на каждое из колес- заготовок 12. Fn может быть разложена на две составляющие Рг и Pf, причем Рг направлена к оси колеса 10 и таким образом вызывает силовое замыкание колес 12 . Из фиг.5 видно, что аналогичные силы Рг действуют на каждое из колес-заготовок 12 по

направлению к центрам контактирующих с ним колес-инструментов и таким образом вызывает силовое замыкание колес 12 со всеми контактирующими с ними колесами- инструментами.

Для упрощения на чертежах колеса-инструменты и заготовки обозначены делительными окружностями.

Устройство работает следующим образом.

Для обработки используют заготовки с радиусом делительной окружности г а - R, где а - длина отрезка 8, a R - радиус делительной окружности зубчатого колеса-инструмента. Ползун 9 перемещают в направлении, обратном направлению стрелки Р на фиг.1. С помощью шарнира 19 откидывают вверх ограничители 15 и частично пластины 17. Натри опоры 18устанавливают заготовки 12 таким образом, что каждая заготовка вводится в беззазорное зацепление с колесами-инструментами 4 и 5, и геометрические оси заготовок 12 и колес-инструментов 4 и 5 лежали бы на двух (пересекающихся в точке К) прямых, Затем включают пневмоцилиндр 13, перемещают ползун 6 и вместе с ним колесо-инструмент 10 до получения беззазорного зацепления колеса 10 с двумя заготовками 12. С помощью пневмоцилиндра создают усилие Р в направлении, указанном стрелкой. Сила Р, действующая на колесо-инструмент 10, создает силовое замыкание системы, которое зажимает заготовки между инструментами и надежно удерживает их в беззазорном зацеплении во время обкатки. Затем от электропривода, связанного с осью 9, приводят во вращение колесо-инструмент 10, которое в свою очередь вращает весь блок шестерен: инструменты и заготовки, как и в реальных условиях их работы. За один цикл обкатываются, таким образом, сразу три заготовки, По окончании цикла электропривод останавливают, отключают пневмоцилиндр 13 и отводят ползун 6 назад, после чего с помощью шарнира 19 откидывают вверх ограничители 19, снимают обработанные заготовки и устанавливают три новые заготовки, В секторе I (фиг.1) во время обкатки на зубьях всех заготовок можно воздействовать электромагнитным полем ТВЧ, т.е. совмещать обкатку с термической обработкой зубьев, что еще больше увеличит качество обкатки и прочность зубьев заготовок.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить качество обкатки зубчатых колес за счет создания нагрузки к заготовкам под углом зацепления (как и в реальных условиях работы) и повысить производительность обкатки не менее чем в три

раза за счет возможности обкатки одновременно трех зубчатых колес,

Формула изобретения 1. Устройство для обкатки зубчатых колес, содержащее размещенные на основании три равноудаленных зубчатых колеса-инструмента, смонтированных с возможностью вращения вокруг своих осей, силовой блок

радиального воздействия на одно из колес- инструментов, привод, связанный по меньшей мере с одним из колес-инструментов, опору для фиксации обрабатываемого изделия, отличающееся тем, что, с целью

повышения качества обрабатываемых колес и производительности за счет увеличения количества одновременно обрабатываемых колес, оно дополнительно содержит две опоры для установки обрабатываемых зубчатых колес, силовой блок радиального воздействия на одно из зубчатых колес-инструментов выполнен в виде ползуна, установленного на основании с возможностью осевого продольного перемещения и связанного с ним

силового привода, а упомянутое последним зубчатое колесо-инструмент установлено на ползуне так, что через его ось проходит расположенный в плоскости расположения колес-инструментов срединный перпендикуляр

к отрезку, соединяющему оси двух других колес-инструментов и перпендикулярному им, при этом опоры для обрабатываемых колес размещены на основании, а расстояние между осями зубчатых колес-инструментов, не свазанных с ползуном, равно 2(R + г) sin20°- -2(R + r) sin45 , где г - радиус зубчатого колеса-инструмента, мм; R - радиус обрабатываемых зубчатых колес, мм.

2. Устройство по.п.1,отличающее- с я тем, что силовой привод ползуна выполнен в виде пневмоцилиндра, установленного на основании.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что оно снабжено связанными

с основанием скобами-ограничителями вертикального перемещения обрабатываемых зубчатых колес, смонтированными с возможностью установки над опорами для обрабатываемых изделий.

4. Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что оно снабжено связанными с основанием ограничителями горизонтального перемещения обрабатываемых зубчатых колес, выполненными в виде пластин.

5. Устройство по п.4, отличающее- с я тем, что пластины выполнены плоскими. 6. Устройство по п.4, отличающее- с я тем, что пластины выполнены неплоскими.

ФигЛ

Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление деталей машин, например зубчатых колес. Устройство для обкатки зубчатых колес содержит основание, три установленных на основании с возможностью вращения вокруг своих осей равномодульных колеса-инструмента, хотя бы одно из которых установлено с возможностью соединения с приводом. Согласно изобретению одно из зубчатых колес-инструментов установлено в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов средний перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колес- инструментов. Ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном среднему перпендикуляру, и связан с силовым блоком создания силы в направлении возможного перемещения ползуна. Два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R + г) sin20°-2(R + г) sin45°, где г - радиус зубчатого колеса-инструмента; R - радиус обрабатываемого колеса. В устройстве предусмотрены ограничители вертикального и горизонтального перемещения обрабатываемых колес.5 ил. ел