6.9.3. Технологические методы нарезания зубчатых колес

6.9.3.1. Нарезание зубчатых колес на зубодолбежных станках

Н

Рис. 6.75. Общий вид зубодолбежного станка станка

а зубодолбежных станках нарезают цилиндрические зубчатые колеса внешнего и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями и другие детали с зубчатым профилем (блоки цилиндрических колес, валы и отверстия шлицевых соединений с эвольвентным профилем). На зубодолбежных станках (рис. 6.75.) на основании1расположена верхняя станина2, несущая основные элементы станка. Долбяк, закрепленный на шпинделе8, совершает заданное число двойных ходов в минуту, которое может быть настроено с помощью гитары10. Механизм перемещения долбяка обеспечивает рабочий ход в соответствии с заданной скоростью резанияV_р. Холостой ход совершается со скоростьюV_х, большей, чем скорость рабочего хода. Согласованность вращательных движений инструмента и заготовки обеспечивает настройка гитары обкатки3. В начале процесса резания долбяк, совершая возвратно-поступательные и вращательные движения, постепенно врезается в заготовку. Для этого предусмотрена подачаS_р, которую обеспечивает механизм подачи5. При этом суппорт4медленно перемещается по направляющим7до тех пор, пока долбяк, не достигнет полной высоты зуба нарезаемого колеса. Поскольку долбяк совершает в среднем 400 … 500 дв. ход/мин, а вращается медленно, за каждое рабочее движение он снимает тонкую стружку. В результате каждого рабочего хода долбяк занимает по отношению к заготовке новые положения, совокупность которых при непрерывном вращении позволяет профилировать эвольвентные зубья.

При движении вверх долбяк не режет, но продолжает также медленно вращаться. Для того чтобы он не сильно изнашивался, стол с заготовкой 9отводится по стрелкевправо на небольшую величину. В начале движения долбяка вниз стол перемещается влево и занимает прежнее рабочее положение. Число перемещений стола по стрелкеравно числу двойных ходов долбяка в минуту.

Для нарезания косозубых зубчатых колес на станок под колпак 6устанавливают специальный копировальный механизм. Зубодолбежные станки работают по полуавтоматическому циклу. Цилиндрические зубчатые колеса с прямыми зубьями нарезают прямозубыми долбяками.

Средняя скорость резания при зубодолблении

, (м/мин), (м/с),

где L - длина хода долбяка, мм;n - число двойных ходов долбяка в минуту.

Для достижения взаимосвязанного движения долбяка и заготовки (см. рис. 6.73.) выполняют настройку гитары деления. Для этого рассматривают уравнение кинематического баланса и определяют передаточное отношение зубчатых колес настраиваемой гитары деления. При этом круговая подача S_{кр и.}долбяка выражается длиной дуги делительной окружностиС (см. рис. 6.71, е) за один двойной ход.

Для увеличения производительности нарезают несколько заготовок колес, закрепленных на одной оправке. Нарезание блоков зубчатых колес и зубчатых венцов для внутреннего зацепления возможно только на зубодолбежных станках (см. рис. 6.73.).

Цилиндрические зубчатые колеса с косыми зубьями нарезают косозубыми долбяками. Углы наклона зубьев долбяка и заготовки при наружном зацеплении совпадают, при этом для нарезания колеса с правым направлением зубьев устанавливают долбяк с левым направлением, и наоборот. Зубья долбяка совершают возвратно-поступательные движения по винтовой линии, что и обеспечивает наклон нарезаемых зубьев. Траектория движения зубьев долбяка по винтовой линии обеспечивается копировальным устройством, которое устанавливается на станке. Цилиндрические колеса с косыми зубьями внутреннего зацепления нарезают с одноименным направлением зубьев.

Для увеличения производительности зубонарезания на зубодолбежных станках автоматизируют загрузку заготовок и разгрузку обработанных зубчатых колес.

6.9.3.2. Нарезание зубчатых колес на зубофрезерных станках

Метод получения зубьев на зубофрезерных станках (рис. 6.76.) получил наибольшее распространение.

С

Рис. 6.76. Общий вид зубофрезерного станка

танок представляет собой рамную конструкцию, что способствует увеличению жесткости. Рама образуется основанием1, стойками2и7и поперечиной6. Модульную червячную фрезу4устанавливают на суппорте3, который может перемещаться с подачейS_в по вертикальным направляющим стойки2.

Салазки 9станка могут перемещаться с поперечной подачейS_ппо направляющим основания1. На вращающемся столе8устанавливают приспособление для закрепления заготовки5зубчатого колеса. Таким приспособлением чаще всего бывает оправка, верхний конец которой поддерживает кронштейн для уменьшения деформаций от сил резания. Согласованность вращательных движений фрезы и заготовки обеспечивается настройкой гитар10. Если нарезают зубья на цилиндрических зубчатых колесах, салазки9 закрепляют неподвижно и подачаS_потсутствует, суппорт3из верхнего положения переходит в нижнее. Фреза нарезает зубья на полную высоту. При нарезании червячных колес отсутствует подачаS_в, а вращающаяся заготовка5перемещается с подачейS_пдо тех пор, пока зубья не будут нарезаны на полную высоту, после чего подача автоматически выключается.

Скорость резания при зубофрезеровании

,

где D_ф– диаметр фрезы, мм; n_ф– частота вращения, об /мин.

Станки имеют орган настройки – гитару, которая обеспечивает заданную скорость резания – V, выбранную в зависимости от материала заготовки и фрезы, при установке необходимой частоты вращения. Еще одну гитару настраивают подбором сменных зубчатых колес для получения необходимой вертикальной подачи -S_в. Строгое согласование вращательных движений фрезы и заготовки обеспечивают подбором сменных зубчатых колес гитары деления, встроенной в кинематическую цепь станка. При обработке однозаходной червячной модульной фрезой необходимо, чтобы за время одного оборота фрезы заготовка, на которой надо получитьZ-зубьев повернулась на¹/_Z часть окружности. В ходе обработки фреза и заготовка непрерывно вращаются. Гитара деления может быть настроена на получение любого числа зубьев –Z. В начале обработки, когда фреза находится в верхнем положении, резания не происходит. При движении вниз с подачей -S_вфреза начинает врезаться в заготовку постепенно, а затем и на всю высоту зуба (см. рис. 6.76.). Дальнейшее вертикальное перемещение фрезы позволяет нарезать зубья на всей ширине колеса.

Операция зубофрезерования требует больших затрат времени, поэтому для повышения производительности работу зубофрезерных станков автоматизируют. Созданы автоматические линии, состоящие из зубофрезерных станков. Программное управление станками позволяет значительно облегчить их настройку и снизить время на вспомогательные работы. Система автоматизации станков позволяет также производить загрузку и разгрузку, а также измерение в процессе обработки параметров нарезаемых зубчатых колес.

6.9.3.3. Нарезание зубчатых колес на зубострогальных станках

Зубострогальные станки предназначены для изготовления конических зубчатых колес методом обкатки (см. рис. 6.77.). Кольцевая рейка представляет собой плоское воображаемое колесо с углом при вершине, равным 90⁰. На зубострогальном (рис. 6.77.) станке движения такого колеса обеспечивает сложная сборочная единица2, называемая люлькой. На люльке расположены два суппорта с резцами1, профиль которых соответствует профилю впадины зубчатой рейки. Зуб обрабатываемого колеса располагается между резцами. Заготовка8находится в зацеплении с плоским колесом, к которому она подводится с поперечной подачей специальным механизмом. На станке можно установить заготовки для обработки прямозубых конических колес с различными углами при вершине конуса, однако принципиальная схема обработки всегда остается одинаковой. Скорость резанияV_рпри совершении рабочего хода устанавливается на соответствующей гитаре сменных зубчатых колес и зависит от условий обработки. Согласованные круговые движения люльки и нарезаемого колеса, т.е. движения круговых подач, представляют собой движения обкатки. При совершении вращательных движений обкатки резцы, движущиеся возвратно-поступательно, сначала не будут касаться заготовки, затем будут срезать все большие слои материала, вырезать соседние неполные по ширине впадины на полную глубину и, наконец, выйдут из зацепления с заготовкой.

Д

Рис. 6.77. Схема обработки заготовки на зубострогальном станке

ля нарезания второго зуба заготовка автоматически отводится от резцов, поворачивается на¹/_Z и, вращаясь в обратном направлении, занимает исходное положение. В обратном же направлении вращается и люлька. По окончании этих движений заготовка подводится на глубину впадины, и процесс обкатки повторяется.

Вспомогательные движения при нарезании колес на зубострогальных станках совершаются ускоренно, что увеличивает производительность обработки. Механизмы ускоренных движений работают автоматически. На некоторых станках применяют такую схему нарезания, при которой зубья формируются не последовательно, а через несколько зубьев, хотя в итоге все зубья оказываются нарезанными. Такая схема позволяет упростить делительные механизмы и повысить точность обработки.

Для увеличения точности зубьев и уменьшения шероховатости их рабочих поверхностей процесс обработки можно производить в два рабочих хода. После того, как будет произведен первый черновой рабочий ход, станок не останавливается, а продолжает работать, но уже при другом положении зубчатого колеса.

Зубострогальные станки работают по полуавтоматическому циклу. После установки на них механизма автоматической загрузки заготовки и съема нарезанного зубчатого колеса станок полуавтомат становится – автоматом.