Расчет параметров прямозубых долбяков для нарезания цилиндрических зубчатых колес

Зуборезные долбяки используются для нарезания цилиндрических колес любого типа. Однако долбяки имеют и особые области применения, в которых другие виды инструментов применять нельзя. Это нарезание зубьев “в упор” на блочных колесах (рис. 7.1.) и на колесах с буртиком, нарезание колес внутреннего зацепления.

При обработке цилиндрических зубчатых колес долбяки предпочтительно применять для профилирования зубьев колес с меньшими модулями, большими числами зубьев, с меньшей шириной венца и большими углами наклона зубьев [10].

Для обеспечения работоспособности и реализации процесса резания долбяк должен обладать всеми конструктивными и геометрическими параметрами, свойственными режущему инструменту. Поэтому его режущие кромки снабжены положительными задними и соответствующими передними углами. Это ведет (рис.7.2.) к изменению толщины зуба долбяка в различных торцовых сечениях.

Переточки долбяка ведутся по передней поверхности, что приводит к уменьшению толщины зуба сточенного долбяка по сравнению с новым. Следовательно, для обеспечения наивысшей стойкости долбяка необходимо задаться как можно большим по ширине зубом нового долбяка и стачивать его до минимально допускаемой толщины. То есть задача расчета долбяка в некоторой степени аналогична задаче расчета шевера. Увеличивать и уменьшать толщину зуба долбяка беспредельно невозможно. Как и у шевера, размеры зуба долбяка ограничиваются соответствующими оценочными функциями.

В процессе движения резания (поступательное движение) режущие кромки долбяка описывают производящую поверхность, по форме совпадающую с цилиндрическим колесом, сопрягающимся с нарезаемый. При совершении движения обката производящая поверхность формирует вспомогательную производящую поверхность в форме производящей прямобочной зубчатой рейки. Так как профиль режущей кромки является результатом пересечения производящей и передней поверхности, то предварительно необходимо рассчитать профиль данной производящей поверхности. По аналогии с шевером это можно произвести с использованием алгоритма расчета начальных радиусов для винтового зацепления цилиндрических колес.

Учитывая, что наиболее широкое распространение долбяк получил при обработке цилиндрических прямозубых колес, в данном пособии дается основной алгоритм расчета таких долбяков. При расчете долбяков для обработки косозубых колес или колес внутреннего зацепления следует обратиться к соответствующей литературе.

Исходные параметры для расчета долбяка.

Исходными данными для проектирования долбяка являются параметры обрабатываемых колес: m_n, a, b₁, b₂, z₁, z₂, c₁, c₂, h_a1^*, h_a2^*, h_f1^*, h_f2^*, а также степень точности колес по ГОСТ1643-81. При этом следует учитывать, что в рассматриваемом случае обработки прямозубых зубчатых колес b₁ = b₂ = 0. На основании исходных данных по зависимостям п.п.5.1, 5.2. и 5.3. рассчитываются дополнительные параметры колеса m_ti, a_ti, r_fi, r_ai, r_i, r_bi, r_Li, s_ti, для которого проектируется долбяк (i – номер зубчатого колеса 1 или 2).

Межосевой угол установки долбяка по отношению к оси обрабатываемого прямозубого колеса совпадает с углом установки рейки и также принимается равным нулю (S_w = 0).

Долбяки большого диаметра позволяют получить большую высоту эвольвентного участка профиля нарезаемого зуба колеса. При этом допускается большая коррекция профиля зуба долбяка, а, следовательно, увеличивается запас на его переточку. Кроме того, повышается точность профиля зуба колеса и снижается шероховатость обрабатываемой поверхности. Поэтому целесообразно принимать максимальный делительный диаметр долбяка, допускаемый зубодолбежным станком, на котором будет эксплуатироваться долбяк.

Рекомендуемые номинальные делительные диаметры долбяков даны в табл.7.1 [11].

Таблица № 7.1.

По выбранному номинальному делительному диаметру предварительно определяется число зубьев долбяка:

, (122)

а затем полученное число зубьев z_o (если оно дробное), округляется до ближайшего целого числа. При этом принятое число зубьев должно быть согласовано с наличием делительных дисков и основных окружностей эвольвентных копиров, придаваемых к станку для шлифования долбяков.

Учитывая то, что при нарезании колесо и долбяк приводятся во вращение за счет кинематики станка, передаточное отношение системы долбяк - колесо не имеет большого влияния на процесс обработки и поэтому не учитывается.

По выбранному числу зубьев z_o рассчитывают постоянные параметры прямозубого долбяка

, (123)

r_bo = r_o cos a

Для обеспечения процесса резания рекомендуется задний угол по боковой поверхности зуба a_б принимать 2...4°, а на вершине зуба a_в - в пределах 6° при угле профиля зубьев a = 20°. Оба угла являются связанными между собой математическими зависимостями, поэтому предварительно рекомендуется задаться углом a_в и по упрощенной формуле рассчитать величину a_б в сечении плоскостью, касательной к делительному цилиндру

a_б = arctg (tg a_в tg a), (124)

а затем, рассчитав наружные диаметры нового и сточенного долбяков, уточнить значение угла a_в.

Во избежание выдавливания металла под режущую кромку в процессе долбления на зубья наносится коническая передняя поверхность с передним углом при вершине зуба g = 5° для чистовых и g = 10° для черновых долбяков [11].