Зуборезные долбяки

Зуборезные долбяки

Зуборезные долбяки применяют для нарезания прямозубых и косозубых цилиндрических колес как наружного, так и внутреннего зацепления. Так же как и гребенки, долбяки могут нарезать блочные шестерни и шевронные колеса. Процесс обработки производится методом обкатывания непрерывно. Долбяки особенно эффективно применять при обработке зубчатых колес с узким ободом, имеющих большое число зубьев и модуль до 2 мм. Однако долбякам присущи и некоторые недостатки. По сравнению с гребенками они имеют большую накопленную погрешность по шагу. Они уступают гребенкам и по точности эвольвентного профиля зубьев нарезаемого колеса, так как вследствие наличия переднего и заднего углов проекция режущих кромок на плоскость, перпендикулярную к оси колеса, отличается от эвольвентного профиля. Долбяки имеют ограничение в числе зубьев нарезаемых колес. Кроме того, ими можно нарезать колеса практически ограниченного модуля до 12 мм, так как при больших размерах долбяков увеличивается их перекос. В зависимости от размера и назначения существуют следующие конструктивные разновидности долбяков.

1. Дисковые прямозубые, применяемые для нарезания прямозубых цилиндрических колес, главным образом наружного зацепления. Стандартные дисковые долбяки по ГОСТ 9323-79 делают с номинальным делительным диаметром D_o = 80-200 мм, модулем 1-12 мм.

2. Чашечные, применяемые для нарезания наружных блочных колес в упор и для изготовления внутренних колес средних модулей. Стандартные долбяки этого вида имеют номинальный диаметр 50-125 мм и модуль 1-9 мм. Они отличаются от дисковых более глубокой выточкой для размещения крепежной гайки. При обработке блочных шестерен в ряде случаев гайка не должна выступать за плоскость, проходящую через вершинные режущие кромки.

3. Концевые, или хвостовые, долбяки, применяемые для нарезания колес внутреннего зацепления, имеют D_o = 25; 38 мм, т = l¸4 мм.

Долбяки работают на специальных зубодолбежных станках моделей 5А12, 514, 516 и других по методу обкатывания. Процесс обработки производится непрерывно до полного нарезания всех зубьев колеса. Основное движение резания - прямолинейное или винтовое возвратно-поступательное вдоль зуба колеса.

При обратном движении долбяк отходит от заготовки, чтобы устранить трение режущих кромок об обработанную поверхность зуба колеса. Кроме того, инструмент и заготовка совершают кинематически согласованное вращение вокруг своих осей, осуществляя круговую подачу в обкаточном движении начальных окружностей нарезаемого колеса и долбяка. Зубодолбежные станки имеют также движение радиальной подачи врезания долбяка в заготовку.

Долбяк как инструмент получается из цилиндрического зубчатого колеса путем создания передних и задних углов по всему контуру режущих кромок. В результате его задние поверхности получаются похожими на коническое колесо с равновысоким зубом.

Однако в отличие от конического колеса, у которого образующая начального конуса расположена на конической поверхности, у долбяка образующая начального (делительного) цилиндра лежит на цилиндрической поверхности. Делительный диаметр является постоянным в любом сечении, перпендикулярном к оси долбяка.

Рекомендуемые материалы

Рис. 1. Основные параметры долбяка в различных сечениях

Задние поверхности зубьев долбяка можно получить зуборезной гребенкой, исходный контур которой равен исходному контуру инструментальной рейки. Такая рейка кроме обкаточного относительного движения должна совершать движение резания вдоль зуба долбяка, т. е. в направлении под задним углом «в к наружному или делительному цилиндрам. В действительности долбяк будет представлять собой корригированное колесо с прямыми или косыми зубьями, снабженное соответствующими углами резания. Такое колесо образовано смещением исходного контура инструментальной рейки.

В каждом сечении, перпендикулярном к оси долбяка, будет своя величина смещения исходного контура рейки у = хtga_в = xm.

На рис. 1 показаны различные сечения долбяка, перпендикулярные к его оси. Сечение 1-1, проходящее через вершинные режущие кромки нового долбяка, назовем начальным. В этом сечении смещение исходного контура рейки будет положительным и максимальным y₁ = +x_иm = b₁tga_в, где x_и - коэффициент смещения контура инструментальной рейки.

Сечение О-О называется исходным. В нем смещение исходного контура равно нулю, т. е. у = 0. Это сечение называется также и расчетным, так как в нем определяются основные параметры долбяка.

Сечение 2-2 назовем конечным, соответствующим окончательно сточенному долбяку. Сечение образовано отрицательным смещением исходного контура рейки. В нем

y₂ = -x_иm = b2tga_в.

В любом сечении, перпендикулярном к оси долбяка, будем иметь эвольвентные кривые, образованные от одного и того же основного цилиндра (окружности) диаметром

d_o = D_ocosa_о = mz_и cosa_и,                 (8.44)

где D_o - диаметр делительной окружности долбяка; a_и - угол профиля инструментальной рейки; т - модуль зубьев долбяка; z_и - число зубьев долбяка.

Эти эвольвентные кривые будут смещены относительно друг друга не только в направлении к оси долбяка, но и по дуге делительной окружности (см. рис. 8.34). Величина этого смещения пропорциональна х. В направлении к оси долбяка у = хtga_в, по делительной окружности D/2 = у tga_и. Смещением исходного контура инструментальной рейки зубья долбяка образуются как бы в результате двух равномерных движений эвольвентной кривой вдоль оси долбяка и вращением вокруг его оси. Вследствие этого боковые поверхности зубьев долбяка получаются эвольвентными винтовыми поверхностями, имеющими постоянными делительный диаметр и диаметр основной окружности.

Поворот эвольвентной кривой вокруг оси долбяка образует боковые задние углы у режущих кромок зубьев. Винтовые поверхности получаются разного направления. Для левой стороны зуба долбяка винтовая поверхность получается левозаходной, для правой стороны - правозаходной. Шаг, или ход, этих винтовых поверхностей постоянный и определяется из соотношения

Р = pd_о ctgb_о = pD_octgb,                   (1)

где b_о, b - угол наклона винтовой линии к оси долбяка соответственно на основном и делительном цилиндрах.

Угол b_о равен заднему углу на боковых режущих кромках a_б при его измерении в сечении цилиндром, концентричном оси долбяка. Из уравнения (1)

tgb_о = tgbcosa                        (2)

Угол b находят следующим образом. При перемещении эвольвентного контура вдоль оси долбяка на величину х он повернется по дуге делительной окружности относительно этой же оси на

D/2 = уtga = х tga_иtga или

D/2x = tga_иtga.

Если х будет равен шагу винтовой поверхности Р, то D/2 = pD_o. Тогда - pD_o/P = tga_вtga . . Ho pD_o/Р = tgb. Поэтому

tgb = tga_в tga.                        (3)

В различных сечениях, перпендикулярных к оси долбяка, профиль зубьев будет описан одной и той же эвольвентной кривой, но различными ее участками. Известно, что одна и та же эвольвентная кривая в различных точках имеет различную кривизну. У нового долбяка на головке зуба добавляется отрезок эвольвенты с большим радиусом кривизны и с большим углом давления. Профиль долбяка в сечении 2-2 (см. рис. 1) получит у ножки зуба новый отрезок этой же эвольвенты, который имеет меньший радиус кривизны и меньший угол давления. Поэтому при переточке долбяка профиль его зубьев будет изменяться.

Другая причина неустранимых погрешностей состоит в том, что проекция режущей кромки АВ на плоскость АС не будет эвольвентной кривой, хотя режущая кромка лежит на эвольвентной поверхности. Она будет такой, как показано на рис. 2. Наибольшее отклонение D/f получается на головке зуба долбяка с т = 5 мм, D/f = 0,011 мм.

Рис. 2. Отклонение проекции режущей кромки долбяка от эвольвенты

Основные параметры прямозубых долбяков. Основными параметрами долбяков являются диаметры в различных сечениях, число зубьев, высота головки и ножки зубьев, их толщина в различных сечениях, смещение начального и конечного сечения относительно расчетного, толщина долбяка, диаметр отверстия под оправку и геометрия зубьев.

Основные параметры долбяков определяются в расчетном сечении О - О (см. рис.1). По ГОСТ 9323-79 долбяки делают с номинальными делительными диаметрами Do, равными 25, 38, 50, 75, 100, 125, 160, 200 мм. Фактические делительные диаметры отличаются от номинальных, что вытекает из условия D_o = тz_и, где т - модуль зубьев, мм; z_и - число зубьев долбяка, которое является целым.

Число зубьев долбяка необходимо принимать таким, чтобы действительный диаметр как можно ближе совпадал с номинальным делительным диаметром. Оптимальное число зубьев долбяка z_и = 15 - 40. Такое число зубьев позволяет нарезать зубчатые колеса во всем диапазоне практически удовлетворительными по переходным кривым. Однако при нарезании колес внутреннего зацепления, а также колес наружного зацепления больших модулей применяют долбяки с z_и < 15. С другой стороны, для увеличения стойкости долбяков желательно число его зубьев увеличивать до 75 - 80. В этих случаях необходимо проверять долбяки на подрезание ножек зубьев и интерференцию профилей с переходными кривыми сопряженных колес, нарезанных такими долбяками.

Для стандартного зацепления коэффициент высоты головки зуба f' = 1, коэффициент радиального зазора с' = 0,25. В исходном сечении наружный и внутренний диаметры долбяка (рис.1)

D_a = D_o + 2,5m;                   (8.48)

D_f - D_o - 2,5m.

В начальном сечении, в плоскости 1 -1, указанные диаметры определяются по следующим соотношениям:

D_a1 = D_a + 2y₁;

D_f1 = D_f + 2y₁,

где y₁ = b₁ tga_в.

В коническом сечении плоскостью 2 - 2

D_a2 = D_а - 2y₂;

D_f2 = D_f - 2y₂;

где y₂ = b₂ tgaв.

Тогда, считая от делительной окружности, высота головки и ножки зуба в различных сечениях долбяка будет

h_аи = 1,25m; h_fи = 1,25m;                (8.51)

где h_аи - высота головок зуба долбяка соответственно в исходном сечении; h_fи - высота ножек зуба долбяка в исходном сечении.

Толщина зуба долбяка по дуге делительной окружности в различных сечениях

S_tиo = pm/2 + DS

Толщина зуба долбяка делается больше на DS для утонения зубьев нарезаемых колес, необходимого для образования бокового зазора в зацеплении. Значения DS на долбяки в зависимости от модуля приводятся в ГОСТ 9323 - 79 для т = 1,75 ¸ 12 мм, DS = 0,1 ¸ 0,2 мм.

Геометрия долбяков. Угол профиля зубьев долбяка a_и определяется в плоскости, перпендикулярной к его оси. Вследствие наличия положительного переднего и заднего углов профильный угол долбяка будет отличаться от угла профиля нарезаемого колеса или от угла профиля проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси колеса. Причем, так же как и для зуборезных гребенок, для долбяков в отдельности передний и задний углы не оказывают влияние на профиль инструмента. Их влияние проявляется только при совместном воздействии, т. е. когда долбяк имеет и передний и задний углы.

Рис. 3. Определение угла профиля долбяка

На рис. 3 показана схема определения необходимого угла профиля долбяка a_и, при котором проекция режущей кромки на торцовое сечение колеса дает правильный угол профиля у нарезаемого колеса: tga_и = l/h_и = l/(h - се). Из треугольников bсе и асb находим се = be tga_и = htgg_в tga_в.  Затем получим

Стандартные долбяки имеют передний угол g_в = 5°, а задний угол _в = 6°. С учетом этого для a = 20° угол  профиля долбяка a_и = 20° 10' 15". Этот угол необходим только для изготовления долбяка. При рассмотрении геометрии зацепления долбяка с колесом должен учитываться a, т. е. угол проекции режущей кромки на торцовую плоскость колеса. В этой плоскости точки режущей кромки в обкаточном движении формообразуют зуб колеса.

Для долбяков, так же как и для гребенок, характерно то, что передние и задние углы на любом диаметре в процессе переточки остаются постоянными.

Рабочими являются не только вершинные режущие кромки, но и боковые, профилирующие зубья колеса. Поэтому необходимо знать передние и задние углы в сечениях, нормальных к боковым режущим кромкам. Эти сечения всегда будут касательными к основной окружности.

Рассматривая зуб долбяка в нормальном сечении плоскостью NN, можно записать

tga_и = К_п/В.

В осевом сечении

tga_в = К_о/В.

Разделив первое выражение на второе, получим

tga_n/tga_в = K_n/K_o = sina_и

Люди также интересуются этой лекцией: 5 Острые и хронические заболевания гортани.

Следовательно,

tga_n = tgg_вsina_и

Так, для стандартных долбяков, имеющих a_и = 20° 10’ 15", a_в = 6°, задний угол a_n в нормальном сечении к боковой режущей кромке для точки, лежащей на делительном диаметре, равен 2°4'32". Так как для различных точек угол a_и разный, то и a_n вдоль боковой режущей кромки будет переменным. Большие его значения будут у вершины зуба.

Строя схему для определения переднего угла у боковых режущих кромок в нормальном сечении, получим

tgg_n = tgg_вsina_и

Из уравнения (8.70) видно, что вдоль боковой режущей кромки передний угол g_п изменяется так же, как и задний угол. Так, для долбяков с т = 2,5 мм, z_и = 30, a_и = 20° 10', g_в ⁼ 5°, угол g_n ; на окружности выступов равен 2°36', а на окружности впадин 0°13'.