Зубонарезание зубчатых колёс (Что-то вроде лекций или метод)

5

Глава . ЗУБОНАРЕЗАШЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Зубчатые зацепления

Зубчатая передача является механизмом, который с помощью зубчатого зацепления передает или преобразует движение с изме­нением угловых скоростей и моментов.

Зубчатые передачи применяются для преобразования и передачи вращательного движения между валами с параллельными, пересекаю­щимися и перекрещивающимися осями, а также для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот.

Зубчатые передачи между параллельными валами осуществляются цилиндрическими колесами с прямыми, косыми или шевронными зубь­ями (рис.1,a).

В виду наклона зубьев в передачах с косозубыми колесами увеличивается плавность вращения колес и нагрузочная способность передачи. Недостатком их является возникновение при передаче вращения осевых усилий.

В шевронных колесах сохранены преимущества косозубых, но осевые усилия благодаря противоположному направлению наклона зубьев на каждой половине зубчатого венца оказывается уравнове­шенными.

В зубчатых передачах с пересекающимися осями применяются ко­нические колеса. Они могут быть прямозубыми и косозубыми (рис.1,б).

Широко распространены и червячные передачи вращения между перекрещивающимися осями (рис.1,в).

Они находят широкое приме­нение в приборах различных машин и особенно там, где необходимо получить точные плавные перемещения.

Зубчатые передачи составляют наиболее распространенную и важную группу механических передач. Широкое распространение они получили потому, что могут передавать большие мощности, обеспе­чивать постоянство передаточного отношения, плавность движения, высокий к.п.д. и т.д.

Большое применение зубчатые передачи получили и в оптике. Например, в бомбардировочных прицелах, секстантах, астрокомпасах и других оптических приборах.

Обработка зубьев резанием

Выбор метода зубообработки зависит от многих факторов. Ос­новными из них являются: тип и размер колес; заданная точность изготовления зубьев; наличие оборудование на заводе; размер пар­тии изготавливаемых однотипных колес, определяющий потребную производительность обработки.

Метод копирования

Сущность метода состоит в том, что режущим инструментом последовательно или одновременно нарезаются впадины зубчатого колеса, причем профиль инструмента точно соответствует контуру этих впадин.

Нарезать зубья колес можно на специальных станках, на неко­торых моделях универсальных станков, имеющих механизм единичного деления, и иногда на фрезерных станках с помощью делительной го­ловки.

Нарезание цилиндрических зубчатых колес дисковыми фрезами. Наре­зание цилиндрических зубчатых колес с прямым зубом можно выпол­нить на горизонтальных и универсальных фрезерных станках при по­мощи делительной головки модульными дисковыми фрезами.

Такие фрезы стандартизированы для всего ряда модулей от 0,3 до 16 мм. Для каждого модуля применяется комплект фрез из 8, 15 или 26 штук для чисел зубьев нарезаемых колес от 12 и более. Каж­дая фреза, входящая в набор, нарезает несколько зубчатых колес в определенном диапазоне чисел зубьев.

Профиль резьбы каждого номера соответствует профилю впадины колеса, имеющего наименьшее число зубьев для этого диапазона. Остальные колеса данного диапазона будут нарезаться такой фрезой с некоторыми погрешностями. Чем больше фрез в наборе, тем точнее будут нарезаны колеса. Чаще всего применяют набор фрез 8 штук, обработка которыми позволяет получать зубчатые колеса 9-й степе­ни точности, но для более точных колес берут наборы 15 и 26 штук.

Схема нарезания колеса дисковой фрезой показана на рис.2.

Зубчатые колеса обычно нарезаются по одной или по несколько штук на оправке, что увеличивает производительность за счет вре­мени, затрачиваемого на врезание или выход фрезы, а также за счет вспомогательного времени.

Если же на шпиндельной оправке положить две или три фрезы, каждая из которых будет прорезать впадины зубьев у одной группы заготовок, то производительность будет еще больше. В этом случае применяют многошпиндельные делительные головки. Применение для этих целей полуавтоматических станков, у которых все вспомога­тельные движения (подход заготовок к фрезам, отход их в исходное положение, поворот заготовок на один зуб и останов станка) совер­шаются автоматически, также повышает производительность. Значи­тельное повышение производительности достигается применением твердосплавных фрез.

Нарезание зубьев цилиндрических колес средних модулей 8-9-й степени точности можно производить одновременно двумя фрезами.

Дисковыми модульными фрезами можно также обрабатывать цилин­дрические зубчатые колеса с косым зубом, поворачивая фрезу на угол наклона зуба.

Нарезание пальцевыми модульными фрезами. Такими фрезами нарезают зубья средних и крупномодульных цилиндрических, шевронных колес, реек и др., которые в оптике практически не применяются, по­этому здесь нарезание пальцевыми модульными фрезами не рассматри­вается.

Контурное зубонарезание (рис.3).

В массовом производстве ци­линдрических зубчатых колес небольших размеров и средних модулей применяют метод одновременного долбления всех зубьев - контур­ное нарезание. Этот способ дает высокую производительность (в 8-10 раз выше, чем на обычных зубофрезерных станках) благодаря тому, что многорезцовой головкой со специальными профильными рез­цами одновременно обрабатываются все зубья.

Нарезание зубчатых колес протягиванием. Колеса с внутренними зубь­ями протягиваются на обычных протяжных станках. Для протягивания наружных зубьев используется специальное оборудование и кольцевые протяжки.

Однако, несмотря на высокую производительность и возможную точность нарезания зубьев, вследствие сложности изготовления про­тяжек этот метод не получил широкого распространения.

Метод обкатки

Сущность метода заключается в том, что режущему инструменту и заготовке колеса сообщаются такие взаимосвязанные движения, которые обеспечивают получение требуемого профиля зубьев.

В процессе обработки инструменту, кроме обкаточного движе­ния, дополнительно сообщается движение подачи. Воспроизводится

зацепление зубчатой пары.

Требование высокой точности и плавности зацепления зубчатых колес привели к созданию специальных зуборезных станков. Произ­водительность зубонарезания повысилась. Наиболее распространен­ными являются станки, образующие профиль зуба путем фрезерования или долбления режущими кромками инструмента в непрерывном процес­се обкатки. При обработке долблением получается более правильный профиль, чем при фрезеровании, так как в этом случае неточности инструмента значительно меньше отражаются на профиле зуба, но зато возникающие при обработке удары вредно влияют на станок и инструмент. Вследствие этого метод долбления применяется главным образом для чистового нарезания зубьев; метод фрезерования двух - или трехзаходными фрезами, как наиболее производительный, приме­няется главным образом для чернового нарезания, фрезерование одно - заходными фрезами применяется для чистового нарезания. Методом фрезерования можно нарезать большее количество видов зацепления, как-то: цилиндрические зубчатые колеса с прямыми и косыми зубья­ми, червячные зубчатые колеса, червяки, цепные колеса. Это основ­ной метод нарезания колес.

Зубонарезание червячными фрезами. Высокая производительность, точ­ность 8-9-й степени, универсальность обработки обусловили широкое распространение этого метода. В процессе обработки, движущиеся прямолинейные режущие кромки червячной Фрезы воспроизводят в пространстве зубья рейки, находящейся в зацеплении с колесом.

В результате взаимной обкатки фрезы и нарезаемого колеса, а также движение фрезы вдоль заготовки, на последней образуются прямые или косые зубья. Движение точно согласовано с числом обо­ротов фрезы. За время одного оборота фрезы заготовка должна по­вернуться на К зубьев, где К - число заходов фрезы.

Фреза закрепляется в суппорте, который должен быть повернут так, чтобы ось фрезы была наклонена под углом α подъема вин­товой линии витков фрезы. Нарезаемое зубчатое колесо устанавли­вается на столе станка; он имеет перемещение по станине для ус­тановки на глубину зуба и вращательное движение, благодаря кото­рому осуществляется обкатка зубчатого колеса по отношению к чер­вячной фрезе. Суппорт с фрезой осуществляет подачу движением вдоль зубчатого колеса. При фрезеровании зубчатых колес с косым зубом фреза устанавливается с учетом наклона винтовой линии вит­ков фрезы и угла спирали зуба зубчатого колеса. Если направление

наклона витков линии фрезы и нарезаемого зубчатого колеса одина­ковое, т.е. если фреза и зубчатое колесо правозаходные (рис.4,а) или левозаходные, то угол установки фрезы равен разности углов фрезы и зубчатого колеса, т.е. ; если же направление наклона винтовой линии фрез и зубчатого колеса различно (рис.4,б), то угол установки равен сумме углов, т.е. .

Число проходов фрезы устанавливается в зависимости от вели­чины модуля: зубчатое колесо с модулем до 2,5 мм обычно нарезают за один ход начисто; зубчатое колесо с модулем более 2,5 мм наре­зают начерно и начисто в два и даже в три хода.

Для черновых ходов применяются двух- или трехзаходные фрезы, которые увеличивают производительность, но снижают точность об­работки по сравнению с однозаходными. Поэтому они используются главным образом для предварительного нарезания зубьев.

При нарезаний колес подача фрезы производится в радиальном или осевом направлении (рис. 5).

Радиальное врезание позволя­ет существенно сократить затрату времени работы станка при обра­ботке червячными фрезами больших диаметров.

Для повышения точности зубофрезерования и чистоты обработан­ной поверхности, а также увеличения стойкости червячной фрезы рекомендуется в процессе резания перемещать червячную фрезу вдоль оси из расчета 0,2 мкм за один оборот ее.

Современные станки имеют специальное устройство для осевого перемещения фрезы. Это перемещение может осуществляться:

1. после нарезания определенного числа колес,

2. после каждого цикла зубофрезерования, во время смены
   заготовок,

3. непрерывно при работе фрезы.

В последнем случае происходит диагональных подача фрезы как ре­зультат сложения подач вдоль оси заготовки и вдоль собственной оси фрезы.

Нарезание червячных зубчатых колес. При нарезании червячных зуб­чатых колес ось фрезы устанавливается перпендикулярно оси обраба­тываемого колеса и точно по центру ее ширины. Нарезать червячные зубчатые колеса можно;

1. способом радиальной подачи,

2. способом тангенциальной подачи,

3. комбинированным способом.

Нарезание червячных колес способом радиальной подачи более рас-пространено, чем другими способы. При этом способе (рис.6,а.) фреза I и нарезаемое зубчатое колесо 2 вращаются; скорости их вращения рассчитываются так, чтобы за один оборот фрезы зубчатое колесо повернулось на число зубьев, равное числу заходов червяка. В отличие от нарезания цилиндрических зубчатых колес суппорт с фрезой стоят на месте, стол же с укрепленным на нем нарезаемым зубчатым колесом осуществляет горизонтальную подачу на глу­бину зуба по направлению к фрезе, т.е. в радиальном направлении.

В зубофрезерных станках, работающих по методу обкатки, пред­назначенных для нарезания зубчатых колес большого диаметра, го­ризонтальная подача осуществляется не столом с заготовкой, а стойкой несущей суппорт с фрезой.