2

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматизации машиностроения

Кафедра «Технология автоматизированного машиностроения»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОРЕЗНЫХ ДОЛБЯКОВ

Методические указания

для выполнения практических работ

Дисциплина

«Проектирование режущего инструмента»

Специальность 120100

«Технология машиностроения»

К И Р О В 2004

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Вятского государственного университета.

УДК 621.9.02.001.24

П78

Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры ОКМ А.В. Удалов

Составители: кандидат технических наук, доцент кафедры ТАМ Е.А. Куимов,

кандидат технических наук,

ст. преподаватель кафедры ИТМ Д.О. Виноградов

Редактор: Е.Г. Козвонина

Подписано в печать Усл. печ. л. 1,25

Бумага офсетная. Печать

копир Aficio1022

Заказ № 410 Тираж 32

Текст напечатан с оригинала - макета, представленного составителями.

610000, г. Киров, ул. Московская, 36.

Оформление обложки, изготовление – ПРИП ВятГУ

© Вятский государственный университет, 2004

Цель работы. Рассмотреть основные положения при проектировании зуборезных долбяков, изучить существующие методики расчета, познакомиться с проектировочным и проверочным расчетом долбяков, выполнить расчет долбяка для нарезания прямозубого зубчатого колеса.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ДОЛБЯКОВ

Зуборезный долбяк предназначен для нарезания зубьев зубчатых колес методом огибания (обката).

Долбяк представляет собой зубчатое корригированное колесо с прямыми (или косыми) зубьями, снабженное соответствующими углами резания. Зацепление долбяка с зубчатым колесом в процессе нарезания, которое принято называть станочным зацеплением, аналогично зацеплению корригированной зубчатой передачи. Каждое торцовое сечение долбяка можно рассматривать как корригированное зубчатое колесо, имеющее положительную или отрицательную коррекцию. При различной степени сточенности долбяк имеет разные коэффициенты смещения исходного контура.

Торцовое сечение долбяка, которое при зацеплении с нарезаемым колесом образует нулевую передачу, называется исходным сечением (рисунок 1).

Рисунок 1 – Параметры зуборезного долбяка

Исходное сечение стандартного долбяка образует при зацеплении с некорригированным колесом нулевую передачу, причем начальная окружность совпадает в этом случае с делительной окружностью. Расстояние от передней поверхности нового долбяка до исходного сечения считается положительным исходным расстоянием или положительным смещением исходного сечения, а от торцового сечения предельно сточенного долбяка до исходного сечения — отрицательным исходным расстоянием, или отрицательным смещением исходного сечения. Величины исходных расстояний являются важными параметрами долбяка.

С одной стороны, необходимо стремиться к тому, чтобы величины исходных расстояний были по возможности наибольшими. В этом случае увеличивается число переточек долбяка и срок его службы. Но, с другой стороны, чем больше величина положительного исходного расстояния, тем больше заостряяется вершина зуба долбяка, уменьшается его стойкость, возникает опасность неполной обработки рабочего участка нарезаемого колеса (большая величина переходной кривой), а увеличение отрицательного исходного расстояния ограничивается опасностью среза или неполной обработкой вершины нарезаемого колеса, а также может произойти подрезание зубьев колес.

Существует два метода расчета долбяков:

а) контрольный расчет, применяемый для проверки возможности использования имеющегося долбяка для нарезания пары сопряженных колес с заданными числами зубьев колес;

б) проектирование новых долбяков для нарезания пары определенных колес.

При проектировании долбяков должны быть удовлетворены следующие условия:

а) активный участок профиля зуба нарезаемого колеса должен быть эвольвентным;

б) отсутствие подрезания ножки и срезания головки зуба обрабатываемого колеса;

в) обеспечение максимально возможного запаса на переточку.

Так как число зубьев, диаметр делительной окружности и углы резания долбяка являются конструктивными или задаваемыми элементами, то расчет долбяка заключается в нахождении оптимальных исходных расстояний, под которыми подразумеваются максимально допустимые расстояния для конкретных условий обработки. При этом параметры долбяка с точки зрения их оптимальных величин можно рассматривать только для заданного колеса определенных параметров; этот же долбяк для другого колеса уже может иметь далеко не наилучшую геометрию. В этом заключается одна из особенностей расчета долбяка, в отличие, например, от расчета червячных фрез.

Величины максимально допустимых исходных расстояний можно определить несколькими способами.

а) По исходным параметрам долбяка m, d_ и нарезаемому колесу, имеющему наименьший радиус кривизны профиля _min, ориентируясь по ГОСТ, принять исходные расстояния, а затем расчетом проверить долбяк по ширине площади на вершине зуба в торцовой плоскости и по величине эвольвентных участков зубьев нарезаемых колес. В случае несоответствия принятого исходного расстояния указанным требованиям изменить его и путем, может быть, неоднократного расчета получить его оптимальное значение.

б) Приняв рекомендуемую минимальную ширину площадки S_au на вершине зуба долбяка, по высоте головки h_au зуба долбяка в исходной плоскости, по графикам, приведенным в справочной литературе, определить величину сдвига исходного контура рейки _m . По величине сдвига и по заднему углу _в рассчитать исходное расстояние, затем проверить долбяк. В случае неудовлетворительного проверочного расчета изменить исходное расстояние и расчетным путем получить его оптимальное значение.

в) В зависимости от минимально допустимой ширины площадки на вершине зуба долбяка и от ряда принятых его элементов аналитически определить исходное расстояние.

ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПРЯМОЗУБЫХ ДОЛБЯКОВ

1. Исходные данные

В качестве исходных данных задаются следующими параметрами нарезаемых колес: число зубьев z₁ и z₂, модуль m , угол профиля _ , коэффициент головки зуба f, припуск под последующую обработку  (приложение А).

Остальные размеры нарезаемых колес рассчитываются по следующим зависимостям.

1.1. Торцовый профильный угол и модуль колеса (для косозубых колес)

1.2. Делительные диаметры:

1.3. Межосевое расстояние в зубчатой передаче

1.4. Действительный угол зацепления в передаче

,

где A_1,2 — заданное межосевое расстояние в зубчатой передаче.

1.5. Высота головки зуба

, .

1.6. Высота ножки зуба

, ,

где с – радиальный зазор, с = 0,25 m.

1.7. Диаметры вершин зубьев

1.8. Диаметры окружности впадин

1.9. Диаметры основных окружностей колес

2. Выбор и расчет исходных размеров долбяков

2.1. Номинальный делительный диаметр

Долбяки большего диаметра позволяют получить большую высоту эвольвентного участка профиля зуба нарезаемого колеса, при этом допускается большая коррекция долбяка, то есть увеличивается исходное расстояние и запас на переточку, уменьшается опасность срезания головок зубьев колеса, уменьшается радиальный зазор, повышается точность профиля зуба колеса, снижается шероховатость.

Обычно применяют долбяки номинальных делительных диаметров, указанных в таблице 1.

Таблица 1 – Номинальные делительные диаметры долбяков.

Тип долбяка	Хвостовые		Чашечные прямозубые		Дисковые прямозубые
Модуль m, мм	1-3	1-4	1-3,5	1-6,5	1-5	1-8	2-10	6-10	8-12
du ,мм	25	38	50, 75, 80	100	80	100	125	160	200

2.2. Число зубьев долбяка

.

Если полученное число зубьев дробное, то его округляют до ближайшего большего четного целого и корректируют.

2.3. Расчетный диаметр основной окружности

3. Размеры зубьев долбяка в исходном сечении

3.1. Высота головки зуба долбяка

.

3.2. Высота ножки зуба долбяка

.

3.3. Толщина зуба по дуге делительной окружности

а) при Δ≠0 ;

б) при Δ=0 ,

где ΔS – утолщение зуба долбяка для получения требуемого бокового зазора в зацеплении (таблица 2).

Таблица 2 – Рекомендуемые величины ΔS для дисковых и чашечных долбяков

m, мм	1-1,5	1,75-2,5	2,75-3,5	3,75-5	5,5-6	6,5-8	9-10	11-12
ΔS, мм	0,09	0,10	0,12	0,14	0,15	0,17	0,18	0,2

3.4. Диаметр вершин зубьев долбяка в исходном сечении

.

3.5. Угол давления на головке зуба (угол профиля зуба долбяка в точке на окружности вершин)

3.6. Толщина зуба на вершине в исходном сечении

,

(приложение Б).

4. Геометрия долбяка

4.1. Передний и задний угол влияют не только на процесс работы долбяка, но и на количество допускаемых долбяком переточек, на точность нарезаемых им колес. По этому их величину рекомендуется принимать по таблице 3.

Таблица 3 – Геометрия долбяков

			Чистовые долбяки	Черновые долбяки
Передний угол γа			5˚	10˚
Задний угол на вершине αа	Угол профиля α	15˚	7˚30’	9˚
		20˚	6˚
		30˚	4˚, 6˚

4.2. Угол профиля долбяка

Наличие переднего и заднего углов режущей части долбяков приводит к искажению эвольвентного профиля режущей кромки и соответственно снижает точность профиля зубьев нарезаемых колес. Для уменьшения этого искажения производят коррекцию угла профиля долбяка, определяя его в зависимости от величины принятых переднего и заднего углов.

.

4.3. Боковой задний угол в плоскости, параллельной оси долбяка.

где δ_н берется в пределах 2˚30 – 3˚.