Методы изготовления эвольвентных зубчатых колёс

В основу изготовления эвольвентных зубчатых колёс положено два принципиально отличительных метода.

Способ копирования

Рабочие кромки инструмента по форме соответствуют обрабатываемой поверхности (подобны ей, то есть заполняют эту поверхность как отливка заполняет форму).

Нарезание зубчатых колес осуществляется профилированной пальцевой 1 или дисковой 2 фрезами (рис.5.3 а, б), проекция режущих кромок которых соответствует конфигурации впадин. Резание производится в следующем порядке: прорезается впадина первого зуба, затем заготовка с помощью делительного устройства (делительной головки) поворачивается на угловой шаг и прорезается следующая впадина. Операции повторяются до тех пор, пока не будут прорезаны все впадины.

Достоинства:

1.Возиожность нарезания зубьев 6на универсальном фрезерном оборудовании.

Недостатки:

1.Огромная номенклатура режущего инструмента (равна сочетанию модуля и числа зубьев);

2.Принципиальная неточность нарезания зубьев;

3.Нетехнологичность инструмента, малая производительность.

Способ огибания (обкатки)

Инструмент и заготовка за счет кинематической цепи станка выполняют два движения - резания и огибания (под огибанием понимается такое относительное движение заготовки и инструмента, которое соответствует станочному зацеплению, т. е. зацеплению инструмента и заготовки с требуемым законом изменения передаточного отношения). Нарезание зубчатых колес осуществляется на зубодолбёжных станках долбяками 3, гребенками 4 (рис. 5.3 в, г) или на зубофрезерных станках червячными фрезами.

Достоинства:

1.Принципиальная точность нарезания зубьев;

2.Резкое сокращение номенклатуры и технологичность инструмента;

3.Высокая производительность.

Недостатки:

1.Требуется специальное зубонарезное оборудование.

а). б). в). г).

Рис.5.3

Исходный контур. Рабочий контур

При изготовлении зубчатых колес по методу обкатки режущий инструмент (долбяк, гребенка, червячная фреза) выполняет возвратно-поступательное технологическое движение. При этом режущие кромки инструмента описывают зубчатую поверхность. Рассечем эту воображаемую поверхность плоскостью, перпендикулярной оси нарезаемого колеса. В сечении получим линию зубчатой формы, называемую исходным контуром (рис.5.4, а). Физический смысл исходного контура состоит в том, что он является тем следом, который режущая кромка инструмента оставляет на материале изготовляемого колеса.

а). б).

Рис.5.4

Исходный контур положен в основу стандартизации зуборезного инструмента.

По ГОСТ 13755-81 значения параметров исходного контура должны быть следующими:

• профильный угол ;

• шаг зубьев р;

• модуль – m;

• коэффициент высоты головки зуба h*_a=1;

• глубина захода h_l=2 h*_a m;

• радиус кривизны переходной кривой =c*/(1-sin)=0,38;

• коэффициент радиального зазора c*=0,25.

Для обеспечения плавного вхождения зубьев в зацепление и снижения динамических нагрузок на вершине зубьев исходного контура преднамеренно отступают от теоретической эвольвентной формы, выполняя срез профиля – фланк (рис.5.4 б). Контур с фланком называют рабочим контуром.

Требуемые параметры зубчатых колес могут быть получены соответствующим расположением заготовки зубчатого колеса по отношению к исходному контуру.

Прямая, на которой теоретическая толщина зуба равна ширине впадины называется делительной прямой исходного контура (ДП).

Окружность на которой шаг равен шагу исходного контура, называют делительной.

Делительная прямая исходного контура и делительная окружность заготовки зубчатого колеса могут иметь различное взаимное расположение. Смещение обычно выражается в долях модуля xm, где x- коэффициент смещения исходного контура.

Возможны три случая относительного расположения делительной прямой и делительной _{окружности радиуса r.(рис.5.5).}

1.Делительная прямая располагается на расстоянии от оси колеса, большем чем его радиус r. Зубчатые колеса, изготовленные при таком условии, называются положительными.

2.Делительная прямая касается делительной окружности, х=0. Зубчатые колеса, получаемые при этом, называются нулевые.

3.Делительная прямая располагается на расстоянии от оси колеса, меньшем, чем его радиус r. Зубчатые колеса, получаемые при этом называются отрицательные.

Рис.5.5

Форма зубьев колес, нарезанных с различным смещением инструмента, показана на рис.5.6. Смещение изменяет форму зуба. Так, положительное смещение приводит к утолщению зуба у основания и уменьшению кривизны профиля. Такое изменение формы способствует повышению его прочности. Выбор того или иного смещения зависит от назначения зубчатой передачи, условий, в которых она работает, нагрузок на элементы зубчатой передачи и т.д.

Рис.5.6

В зацепление можно вводить зубчатые колеса, изготовленные с различным сдвигом режущего инструмента. Возможны следующие сочетания:

X= X₁ + Х₂ > 0 - положительное зацепление;

X= X₁ + Х₂ = 0 - нулевое зацепление;

X= X₁ + Х₂ < О - отрицательное зацепление.