Характеристика методов нарезания зубьев на деталях

В передачах современных машин и приборов широко применяются зубчатые колеса с эвольвентным зацеплением, т.е. такие, у которых боковая поверхность зуба очерчена эвольвентной кривой. Эвольвентой называют траекторию точки прямой, катящейся по окружности без скольжения.

Основной технологической операцией при изготовлении зубчатых колес является обработка их зубьев, на которую затрачивают 50...60% от общей трудоемкости механической обработки.

Нарезание зубьев на зубчатых колесах в производстве осуществляют фрезерованием, долблением, строганием, шлифованием, накатыванием, протягиванием и другими способами.

При изготовлении эвольвентных зубчатых колес различают два метода зубонарезания: копированием профиля режущего инструмента (метод деления) и обкатыванием (метод огибания).

Метод копирования основан на профилировании зубьев фасонным инструментом, профиль режущей части которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса.

По методу копирования впадина между зубьями колеса образуется режущим инструментом (резцом, пальцевой или дисковой фрезой, протяжкой, шлифовальным кругом), имеющим профиль режущих кромок, одинаковый с профилем впадины обрабатываемого колеса.

На горизонтально-фрезерном станке (рис. 41) зубчатые колеса по методу копирования нарезают дисковой модульной фрезой. Фреза 3 совершает вращательное движение, а стол станка 5 с нарезаемым колесом и делительной головкой перемещается вдоль оси колеса (продольная подача). После того как впадина зуба профрезерована полностью, стол с заготовкой, посаженной на оправку 2, и делительной головкой отводится в исходное положение, а заготовка 1 с помощью делительной головки 4 поворачивается на один зуб или на один шаг. Далее фрезеруется следующая впадина и т. д.

Рис. 28. Фрезерование зубчатого колеса на горизонтально-фрезерном станке червячной модульной фрезой.

1 – заготовка; 2 – оправка; 3 – червячная модульная фреза; 4 – делительная головка.

При больших модулях размеры дисковых фрез получаются очень большими, поэтому при нарезании зубчатых колес с модулем от 30 до 75 мм предпочитают применять пальцевые фрезы.

Нарезание зубчатых колес методом копирования не обеспечивает высокой точности. Причины этого – погрешности фасонного инструмента и неточности делительных головок. Этот метод применяют для нарезания зубчатых колес невысокой точности.

Зубонарезание методом копирования производят также долблением одновременно всех впадин зубчатого колеса. В качестве инструмента используют резцовую головку, которая имеет столько радиально расположенных фасонных резцов, сколько впадин у нарезаемого зубчатого колеса.

Нарезание одновременно всех зубьев колеса по методу копирования обеспечивает высокую производительность, но в связи со сложностью и высокими требованиями к точности изготовления режущего инструмента этот метод имеет ограниченное применение.

При нарезании зубьев червячной фрезой по методу обкатывания (рис. 29. I) фрезе сообщают вращательное движение в направлении стрелки А и поступательное движение подачи в направлении стрелки В. Одновременно заготовка получает вращательное движение. Благодаря вращательным движениям фрезы и заготовки профили режущих кромок фрезы занимают по отношению к профилю зубьев колес ряд положений (рис. 29. II). Эвольвентные профили зубьев колеса образуются при этом как огибающие ряда положений кромок фрезы.

Другой инструмент, работающий по методу огибания, - режущее зубчатое колесо (долбяк), зубьям которого придана форма, обеспечивающая им режущие свойства. При нарезании зубьев долбяку придают возвратно-поступательное движение в направлении стрелки Н (рис. 29. III). Перемещаясь вниз, долбяк своими зубьями срезает с заготовки металл. Кроме того, долбяк и заготовка вращаются в направлении стрелок В и С. При вращении долбяк делительной окружностью D-D (рис. 29. IV) катится без скольжения по делительной окружности Е-Е заготовки в направлении стрелки Р. Эвольвентный профиль зуба долбяка при этом будет занимать ряд последовательных положений, как показано на рисунке. Эвольвентный профиль зуба колеса будет огибающей всех положений эвольвентного профиля зуба долбяка.

Рис. 29. Нарезание зубьев по методу обкатывания.

Ι – нарезание зубьев червячной фрезой; ΙΙ – положения режущих кромок червячной фрезы по отношению к профилю зубьев колес; ΙΙΙ – нарезание зубьев долбяком; ΙV – качение делительной окружности долбяка по делительной окружности заготовки.

Червячная фреза и долбяк — универсальные инструменты. Они имеют преимущественное применение при нарезании зубьев на зубчатых колесах.

Метод обкатывания наиболее точен и производителен и является основным при обработке зубчатых колес. Нарезание зубьев методом обкатывания производится на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.

Червячная модульная фреза(рис. 30) представляет собой червяк с трапецеидальной нарезкой, на котором прорезаны канавки перпендикулярно витку. В результате этого на червяке образуются зубья, расположенные по винтовой линии. Верхняя и боковые поверхности зубьев у червячных фрез затылуются по архимедовой кривой, что обеспечивает на зубьях постоянство заднего и боковых задних углов.

Рис. 30. Инструменты, работающие по методу обкатывания.

а – червячная модульная фреза: 1 – передняя поверхность зуба фрезы, 2 – задняя поверхность зуба фрезы, 3 – боковые задние поверхности зуба фрезы; б – долбяк.

При сечении зубьев фрезы плоскостью, перпендикулярной оси фрезы, образуется архимедова спираль, а в осевом сечении — прямолинейный трапецеидальный профиль. В нормальном сечении к витку профиль зубьев выполняется точно по ГОСТ 3058 — 54, которым определяется исходный контур трапецеидальной зубчатой рейки.

Червячная фреза состоит из корпуса и зубьев, которые имеют углы заточки: задний α, передний γ и боковые задние α1 и α2. Задний и боковые задние углы, полученные при затыловании, остаются постоянными до конца службы фрезы; а передний угол поддерживается при переточках постоянно равным 0°. Поверхности зуба фрезы называются передней 1, задней 2 и боковыми задними 3.

Заточка фрезы производится путем шлифования передних поверхностей зубьев так, чтобы они получались всегда направленными по радиусу.

Червячные модульные фрезы применяются для чернового и чистового нарезания зубчатых колес внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями. Они изготавливаются как цельными, так и со вставными зубьями.

По числу трапецеидальных витков червячные зуборезные фрезы выполняются однозаходными, двухзаходными и трехзаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но точность ее работы несколько снижается. Поэтому многозаходные фрезы применяются, как правило, для чернового зубофрезерования.

Метод обкатывания обеспечивает непрерывное формообразование зубьев колеса. Нарезание зубчатых колес этим методом получило преимущественное распространение вследствие высокой производительности и значительной точности обработки.

Наиболее широко применяют нарезание зубчатых колес методом обкатки на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.

Раздел 5. «Процессы и операции формообразования основных технологий обработки металлов давлением».Дидактическая единица 1 (5.1) – Классификация технологических процессов обработки материалов давлением. Дидактическая единица 2 (5.2) – Характеристика прокатного производства. Дидактическая единица 3 (5.3) – Характеристика технологического процесса ковки. Дидактическая единица 4 (5.4) – Характеристика технологического процесса горячей объемной штамповки. Дидактическая единица 5 (5.5) – Характеристика технологического процесса холодной штамповки. Дидактическая единица 6 (5.6) - Характеристика технологического процесса холодного выдавливания. Дидактическая единица 7 (5.7) - Характеристика технологического процесса холодной высадки. Дидактическая единица 8 (5.8) – Характеристика технологического процесса прессования. Дидактическая единица 9 (5.9) - Характеристика технологического процесса волочения.