Рекомендуемые припуски под чистовое зубонарезание конических колес

Окружной	Припуск на обе	Окружной	Припуск на обе
модуль, мм	стороны зуба, мм	модуль, мм	стороны зуба, мм
От 2 до 3	0,5	Св. 12 до 16	1,4
Св. 3» 5	0,7	» 16» 25	1,6
» 5» 7	0,8	» 26» 30	1,8
» 7» 10	1,0	Св. 30	2,0
» 10» 12	1,2

 

ствует, подачу в направлении режущего ин­струмента совершает стол с заготовкой. Чер­новое нарезание осуществляют обычно на 0,1—0,3 мм глубже теоретической высоты зу­ба, что позволяет устранить возможность ка­сания вершинами чистовых резцов дна впа­дины зуба и тем самым улучшить их резание. Припуск на чистовую обработку зубьев опре­деляют в зависимости от внешнего окружного модуля (табл. 31).

При способе одинарного деления методом врезания стандартные резцы 1 и 2 обрабаты­вают противолежащие стороны одного зуба (рис. 208, а). Нагрузка на резцы во время реза­ния различная. Нижний резец 2 производит обработку в сплощном металле; он нагружен значительно больше верхнего резца 1, ко­торый удаляет оставшийся во впадине металл 3. Способ одинарного деления применяют для колес с большой шириной зубчатого венца в единичном и мелкосерийном производстве.

При способе двойного, деления верхний 1 и нижний 2 резцы одновременно обрабаты­вают две соседние впадины зубьев методом врезания (рис. 208,6). Деление производят че­рез два зуба. Резцы имеют трапециевидный профиль, их проектируют отдельно для каж-

I 7—2

Рис. 208. Схемы чернового зубострогания

\ J v /Л дого колеса. Этот высокопроизводительный способ зубострогания применяют в серийном производстве для черновой обработки кониче­ских колес с числом зубьев более 24 и ши­риной зубчатого венца b ^ 0,25R_e, где R_e — внешнее конусное расстояние.

Черновое нарезание зубьев с модулем до 6 мм и малым числом зубьев, профиль ко­торых имеет значительную кривизну, целесоо­бразно выполнять фасонными резцами (рис. 208, в). Форма режущей кромки резцов прибли­жена к профилю зубьев обрабатываемого ко­леса на его внешнем торце. Припуск 7 (рис. 208, г) по высоте профиля зуба после черново­го зубострогания фасонными резцами 6 рас­пределен значительно равномернее припуска 4, оставляемого после обработки стандартными резцами 5. Это позволяет повысить точность обработки, режимы резания и период стойко­сти резцов при чистовом зубострогании.

Чистовое нарезание осуществляют мето­дом обкатки чистовыми зубострогальными ре­зцами при согласованном вращательном дви­жении люльки и шпинделя бабки изделия. По окончании обкатки заготовка выходит из заце­пления с инструментом и вместе с люлькой возвращается в исходное положение: происхо­дит поворот заготовки для обработки следую­щего зуба.

Продольная бочкообразность зубьев при чистовом нарезании на зуборезных станках может быть получена двумя способами. При первом способе на станке устанавливают ме­ханизм для перемещения резцов по криволи­нейным траекториям. Движение ползунов с ре­зцами регулируют таким образом, чтобы их криволинейные траектории соответствовали кривизне бочкообразного зуба. По второму способу бочкообразность зубьев получают смещением вершины делительного конуса обрабатываемого колеса относительно оси люльки с помощью наладочных установок станка. Для обработки прямозубых кониче­ских колес применяют зубострогальные стан­ки 5236П (d_e = 125 мм; m_te = 2,5 мм), 5С276П (d_e = 500 мм; m_te = 10 мм), 5С286П (d_e = 800 мм; m_te = 16 мм). Эти станки универсальны; на них можно выполнять черновое нарезание ме­тодом врезания и чистовое — методом обкат­ки. Зубострогальные станки снабжают меха­низмом для автоматического выполнения двух операций — черновой и чистовой. На зубостро- гальных станках нормальной точности обра­батывают колеса до 7 —8-й степени точности, а на станках повышенной точности — до 6 —7-й степени.

Режимы резания должны обеспечивать тре­буемую производительность и качество обра­ботки при оптимальном периоде стойкости ре­жущего инструмента. При нарезании зубьев на зубострогальных станках скорость резания (м/мин)

_ Щ.Х^П

1000 '

где Lp _х = Ъ + (6 -г- 9) — длина рабочего хода ре­зца, мм; п — частота возвратно-поступательно- го движения резцов, дв. ход/мин; b — ширина зубчатого венца, мм.

Основное время (мин) при зубострогании, зубофрезеровании и зубопротягивании

^fo 60'

Рис. 209. Схемы нарезания зубьев конических колес двумя дисковыми фрезами

 

где t_z — подача — время обработки одного зу­ба, с/зуб; z — число зубьев обрабатываемого колеса.

Рекомендуемые режимы резания при обра­ботке методом обкатки колес из конструк­ционных легированных сталей с твердостью НВ 156 — 207 и пределом прочности при растя­жении ст_в = 520 -г- 686 МПа на зубостро­гальных станках резцами из быстрорежущей стали приведены в табл. 32.

Режимы резания действительны и при обработке деталей из чугуна. Скорость реза­ния при обработке колес из углеродистых ста­лей увеличивают в 1,1 — 1,2 раза, а из бронзы в 1,5 — 1,7 раза.

32. Подачи и скорости резания при чистовом нарезании зубьев на зубострогальных станках Частота движения,ДВ.ход/ мин Ширина зубчато­го вен­ца, мм Ско­рость резания, м/мин     Подача t- (с/зуб) при окружном модуле, мм     1,5 1,75   2,5   3,5                               _ _ _ „                         — — — —       — — —             — — —       — — — _   251         — —       — — — —   — 19* 22* 22* 25* 29* 32*       — — — -   _ — 25* 25* 29* 32* 42*       — — — —   — — — 32* 32* 42* 42*       — — — _   — — — — 42* 50* 50*       — — — —   — — — — — 60* 60*

* Обработку ведут в две операции: черновую и чистовую; при чистовой обработке скорости резания увеличивают в 1,2—1,5 раза.

Зубофрезерование характеризуется более высокой производительностью по сравнению с зубостроганием и применяется в основном в серийном производстве. Обработку осущест­вляют двумя дисковыми фрезами 1 и 2 (рис. 209, я), расположенными в одной впадине зубь­ев обрабатываемого колеса 4. Фрезы накло­нены друг к другу таким образом, что резцы 5 (рис. 209, в) одной из них входят в промежут­ки между резцами 6 другой. Резцы каждой фрезы обрабатывают одну сторону зуба коле­са. Во время обработки фрезам сообщают вращение, а также движение обкатки совмест­но с обрабатываемым колесом. В станочном зацеплении резцы дисковых фрез воспроизво­дят один зуб производящего колеса 3 (см. рис. 209, а), и при обкатке, занимая последова­тельные положения от начала резания до его конца, они имитируют зацепление обрабаты­ваемого и производящего колес. Конические колеса, обработанные этим методом, имеют

октоидный профиль и взаимозаменяемы с ко­лесами, полученными методами строгания. Диаметры дисковых фрез достаточно боль­шие, что позволяет выполнять обработку зуба без продольного перемещения инструмента. Дно впадины зуба имеет незначительную во­гнутость, однако это не снижает эксплуата­ционные характеристики прямозубой кониче­ской передачи.

Продольная бочкообразность зубьев обес­печивается конструкцией режущего инструмен­та. Режущие кромки располагают под углом к оси вращения фрезы. В зависимости от боч- кообразности угол поднутрения равен 1,5 — 5°. При вращении режущие кромки обеих фрез описывают поверхность конуса 7 (рис. 209, б) и, перемещаясь по криволинейным траекториям 8 и 9 (рис. 209, в), срезают металл на концах зуба больше, чем в середине. Отечественная промышленность выпускает станки: 5С237 (d_e =125 мм; m_te = 2,5 мм), 5С267П (d_e = 320 мм; m_te = 8 мм) и 5С277П (d_e = 500 мм; m_te = = 12 мм), работающие двумя дисковыми фре­зами. На этих станках можно осуществлять зубонарезание конических колес методами врезания, обкатки и комбинированным. Дости­гаемая точность — 7 — 8-я степень.

Прямозубые конические колеса с модулем свыше 5: мм обрабатывают за две операции — черновую и чистовую. Черновую обработку производят методом врезания, а чистовую ме­тодом обкатки. Колеса с модулем до 5 мм обрабатывают за одну операцию из целой за­готовки методом обкатки или комбиниро­ванным: сначала врезание, затем обкатка. При нарезании зубьев на зубофрезерных станках скорость резания (м/мин)

71/>фП

V =----------- —,

где D^ — наружный диаметр фрезы, мм; п - частота вращения фрезы, об/мин.

Скорость резания при чистовом нарезании 35-55 м/мин, при черновом 25 — 40 м/мин. Время обработки одного зуба 10 — 30 с. Реко­мендуются следующие подачи врезания при обработке колес из легированной стали ди­сковыми фрезами с резцами из быстрорежу­щей стали:

Твердость по Бринеллю...........................

Рис. 210. Схема нарезания зубьев прямозубых ко­нических колес методом кругового протягивания; а — направление линий резов; б — в поперечном сечений зуба при черновом зубонарезании; в — по длине зуба при получистовом зубонарезании; г — по длине зуба при чистовом зубонарезании

тракторов, сельскохозяйственных машин и др. Профиль зубьев колеса круговой. Колеса, по­лученные этим методом, невзаимозаменяемы с колесами, нарезанными зубостроганием и зу- бофрезерованием. Форма заготовок колес для кругового протягивания — специальная. При круговом протягивании заготовка 1 неподвиж­на (рис. 210, а), а режущий инструмент вра­щается с постоянной угловой скоростью и со­вершает возвратно-поступательное движение параллельно образующей конуса впадин кони­ческого колеса. За один оборот инструмента полностью обрабатывается впадина зуба ко­леса. Инструментом служит резцовая головка- протяжка 2 с номинальными диаметрами 533 и 635 мм с радиально расположенными резцами, объединенными в блоки 3. Нарезание зубьев из целых заготовок выполняют за три этапа. 1. Вращающаяся протяжка на медленной подаче перемещается из точки А в точку В вдоль образующей внутреннего конуса коле­са. За это время протяжка поворачивается на четыре блока. Резцы протяжки врезаются в за­готовку на небольшую глубину. 2. При достижении точки В продольная подача инструмента прекращается, резание

220-270 0,075-0,050

190-220 0,100-0,075

160-190 0,125-0,100

Подача врезания на резец, мм..

 

Круговое протягивание широко применяют для обработки конических колес дифферен­циала легковых и грузовых автомобилей, происходит вследствие радиального подъема резцов шести следующих блоков до достиже­ния полной глубины впадины зуба. Затем

33. Подача и скорость резания при нарезании зубьев на зубопротяжных станках Внешний окружной модуль, мм Скорость резания, м/мин Подача, с/зуб 3-4 33-50 2-3 4-5 25-33 3-4 5-6 20-30*1 4-5 6-8 16-24*1 5-6,5

Меньшие скорости резания соответствуют обработке протяжками с диаметром 533 мм, а боль­шие — с диаметром 635 мм.

 

резцовая головка-протяжка перемещается из точки В в точку С. На этом участке резцы одиннадцатого блока снимают припуск, распо­ложенный справа от линии ab.

3. Во время прохождения участка 4 про­тяжки мимо заготовки происходит снятие фа­ски (вращающимся резцом) с боковых сторон и дна впадины зуба на внешнем торце. При перемещении суппорта в обратном направле­нии из точки С в точку D осуществляется чи­стовое резание четырьмя последними блока­ми. Каждый чистовой резец профилирует определенный участок на боковой поверхности зуба. Деление заготовки на зуб производится при перемещении круговой протяжки из точки D в точку А, когда участок 5 проходит мимо заготовки. Зубья конических колес обрабаты­вают методом кругового протягивания на зу­бопротяжных станках 5245 (d_e = 250 мм; m_te = = 5 мм) резцовыми головками-протяжками с номинальным диаметром 533 мм и 5С268 (d_e = 320 мм; m_te = 8 мм) протяжками с номи­нальным диаметром 635 мм. Станок 5С268 применяют для чистовой обработки зубьев. Технические характеристики станка 5С269 та­кие же, как и у станка 5С268, но он не имеет продольного перемещения в процессе резания и применяется только для чернового нареза­ния. Станки 5С268 и 5С269 могут работать как раздельно, так и встроенными в автоматиче­скую линию из двух станков. Точность прямо­зубых конических колес при нарезании мето­дом кругового протягивания — 8 — 9-я степень.

Прямозубые конические колеса с внешним окружным модулем до 5 мм нарезают за одну операцию из целой заготовки комбинирован­ной резцовой головкой-протяжкой, а с моду­лем свыше 5 мм — за две операции (черновую и чистовую) с использованием соответственно черновой и чистовой протяжек. Скорость реза­ния при круговом протягивании (м/мин)

,₌ пОп р-60 1000^ '

где D_n р — номинальный диаметр круговой протяжки, мм. Частота вращения (об/мин) резцовой головки-протяжки n = 6Q/t_z. Рекомен­дуемые подача и скорость резания при нареза­нии прямозубых конических колес методом кругового протягивания приведены в табл. 33.

Нарезание конических колес с круговыми зубьями. Нарезание зубьев гипоидных и кони­ческих колес производят методами обкатки, врезания, комбинированным, включающим врезание и обкатку, и копирования.

При методе обкатки вращающаяся резцо­вая головка 1 (рис. 211, а) подводится к заго­товке 2, и начинается совместная обкатка при качании люльки вверх. В процессе обкатки резцы, занимая последовательные положения, формируют профиль и продольную кривизну зубьев по дуге окружности. В конце резания заготовка отводится от инструмента, люлька с резцовой головкой возвращается в исходное положение, а заготовка поворачивается на один зуб.

Черновое нарезание зубьев методом обкат­ки применяют для обработки шестерен и ко­лес с углом делительного конуса менее 68°. Зубья нарезают двусторонними резцовыми го­ловками на зуборезных станках 5П23 (d_e = 125 мм; m_te = 2,5 мм), 5С270П (d_e = 500 мм; m_te = 8 мм), 5С280П (d_e = 800 мм; m_te = 16 мм), 5А284 (d_e = 1600 мм; m_te = 30 мм). Зуборезный станок 5С273 (d_e = 500 мм; m_te = 12 мм) имеет меха-

Рис. 211. Схемы методов нарезания зубьев: а- обкатка; б — врезание; вкомбинированный; г- копирование

 

низм двойной обкатки, который позволяет производить черновую обработку зубьев ше­стерни при качании люльки вверх, а затем вниз. При качании люльки вверх нарезается одна сторона впадины зубьев, а при качании люльки вниз — другая. Таким образом полу­чают равномерный по длине зуба припуск 0,15 мм под чистовое нарезание, что способст­вует повышению производительности, точно­сти обработки шестерни и стойкости режуще­го инструмента при чистовом нарезании. Черновое нарезание зубьев шестерни методом обкатки можно выполнять резцовыми голов­ками правого и левого вращения. Более высо­кая стойкость достигается при нарезании зубь­ев с попутной подачей, когда направление вращения резцовой головки противоположно направлению линии зуба шестерни. Это объяс­няется процессом стружкообразования. При попутном нарезании зубьев образующаяся стружка имеет большее сечение в начале реза­ния и меньшее сечение в конце (рис. 212, а). Создаются благоприятные условия для реза­ния: отсутствует скольжение резца по обрабо­танной поверхности, уменьшается нагрузка на резцы. Встречное нарезание характеризуется проскальзыванием резцов в начальный мо­мент резания, образованием наклепанной по­верхности, повышением нагрузки на резцы.

Стружка в начале резания имеет мини­мальную толщину, а в конце — максимальную (рис. 212,6).

Эффективным средством повышения про­изводительности при черновом нарезании яв­ляется переменная подача при. обкатке, кото­рая увеличивается в начале и конце резания. Наилучшие результаты получают при нареза­нии зубчатых колес с большой шириной венца, в частности при черновой обработке зубьев шестерен гипоидных передач. Значительное повышение стойкости резцов и производитель­ности может быть достигнуто при увеличении номинального диаметра черновой резцовой головки на одну ступень по сравнению с чи­стовой. Так, при черновом нарезании шестер­ни (z_x = 11; m_te =9 мм; Ь — 38 мм) увеличение номинального диаметра резцовой головки фр._г) с 9 дюймов на 12 дюймов позволило по­высить производительность станка на 25 % и период стойкости резцов в 1,7 — 2 раза. Диа­метр черновой резцовой головки рекомендует­ся увеличивать на одну ступень при обработке конических колес средних и крупных модулей, имеющих степень сужения зуба 0,67-1,25. На повышение стойкости головок в большей сте­пени влияет точность расположения вершин

Рис. 212. Схемы нарезания зубьев конических колес

 

резцов, а не боковых режущих кромок. Так, при повышении точности расположения бо­ковых режущих кромок с 0,05 до 0,02 мм стой­кость головок увеличивается на 20 — 24%; в то же время при повышении точности расположе­ния вершин резцов в этих же пределах стой­кость увеличивается на 26 — 44%. Это объяс­няется тем, что в процессе резания боковая режущая кромка нагружена меньше, чем вер­шина резца.

Чистовое нарезание зубьев методом обкат­ки производят на зуборезных станках 5П23, 5С26В (d_e = 320 мм; m_te = 8 мм), 527В (d_e = 500 мм; m_te = 12 мм), 5С280П, 5А284 двусторонни­ми и односторонними резцовыми головками. Двусторонние головки применяют для нареза­ния зубьев колеса, а односторонние — для на­резания зубьев шестерни. В массовом и круп­носерийном производстве для повышения точ­ности обработки зубьев чистовое нарезание конических колес с шириной зубчатого венца b ^ 38 мм целесообразно осуществлять рез­цовыми головками с уменьшенным числом рез­цов. Число резцов в головке, обеспечивающее участие в резании только одного резца (наруж­ного или внутреннего), К ^ nD_{p г} cos р_т/Ь. На точность и шероховатость боковых по­верхностей зубьев при чистовой обработке ше­стерни и колеса влияет точность радиально­го и углового расположения резцов в корпусе головки. При чистовом нарезании зубьев ше­стерни односторонними резцовыми головками наибольшая стойкость достигается в случае, когда направление вращения головки противо­положно направлению линии зуба шестерни. Для чистового нарезания зубьев шестерни по­луобкатных передач используют станки 5А27С4П (d_e = 500 мм; m_te = 10 мм), 5С27П (<d_e = 500 мм; m_te = 12 мм), 527В, выполненные с наклоном инструментального шпинделя. Припуски по толщине зуба под чистовое зубо- нарезание гипоидных и конических колес с круговыми зубьями определяют по табл. 31.

При методе врезания обрабатываемое ко­лесо 2 неподвижно, а вращающаяся головка 1 перемещается вдоль своей оси (см. рис. 211,6). По достижении требуемой глубины впадины зубьев заготовка отводится от резцо­вой головки и поворачивается на шаг для обработки следующего зуба. Этот метод при­меняют для чернового нарезания зубьев колес с углом делительного конуса более 68° двусто­ронними и трехсторонними резцовыми голов­ками, резцы которых копируют свой профиль, во впадине зуба. Направление вращения рез­цовой головки совпадает с направлением ли­нии зуба колеса; резание производят от вну­треннего к внешнему концу. В единичном и мелкосерийном производстве для чернового нарезания методом врезания применяют уни­версальные станки 5С270П, 5С27П (d_e = 500 мм; m_te = 12 мм), 5С280П. Обработку прово­дят на пониженных режимах резания с исполь­зованием черновой канавки копира подачи. В крупносерийном и массовом производстве применяют высокопроизводительные станки (повышенной жесткости с короткой кинемати­ческой цепью) 5С272 {d_e = 500 мм; m_te= 10 мм), 5281 (d_e — 800 мм; m_te = 16 мм). Эти стан­ки позволяют автоматически изменять подачу врезания в зависимости от нагрузки на резцы. Чтобы вершины чистовых резцов не касались дна впадины зубьев, черновое нарезание мето­дами обкатки и врезания производят глубже теоретической высоты зуба на величину 0,15-0,25 мм.

При комбинированном методе вращаю­щаяся резцовая головка 1 (см. рис. 211, в), рас­положенная в положении, соответствующем началу обкатки, врезается в заготовку 2. По достижении требуемой глубины впадины зубь­ев подача врезания прекращается, станок авто­матически переключается на нарезание зубьев методом обкатки при качании люльки вверх. Комбинированным методом рекомендуется изготовлять обкатные конические колеса с углом делительного конуса более 25° и мо­дулем свыше 2,5 мм на зуборезных станках 5С280П. Этот метод эффективен также при черновом нарезании зубьев шестерни и об­катных колес с передаточным числом пары до 2,5:1.

При методе копирования заготовка^ (см. рис. 211, г) неподвижна, а резцова.я головка- протяжка 1, вращаясь вокруг своей оси, благо­даря последовательному изменению радиаль­ного расположения внутренних и наружных резцов за один оборот обрабатывает впадину зубьев колеса. Деление заготовки на один зуб осуществляется во время прохождения безрез- цовОго участка резцовой головки. Этим мето­дом производят чистовую обработку зубьев колес полуобкатных передач в крупносерий­ном и массовом производстве на специальных станках 5С271П (d_e = 500 мм; m_te = 10 мм), 5281Б (d_e = 800 мм; m_te — 16 мм), имеющих по­вышенную жесткость и короткую кинематиче­скую цепь. Производительность метода копи­рования больше в 3 — 5 раз, а точность выше на 10 — 20 % чем при методе обкатки. Стой­кость режущего инструмента выше в 2 — 3 раза.