устройство для шевингования зубчатых колес

Формула изобретения

Устройство для шевингования зубчатых колес, содержащее средство для базирования зубчатого колеса по делительной поверхности венца относительно шпинделя и дисковые шеверы, имеющие общий привод и размещенные диаметрально противоположно на суппортах, отличающееся тем, что оно снабжено двумя подвижными каретками, на которых установлено средство базирования, выполненное в виде шариковых центрирующих элементов, при этом общий привод вращения дисковых шеверов выполнен совместно со шпинделем, а суппорты для размещения шеверов установлены с возможностью перемещений и связаны общим приводом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано при шевинговании зубчатых колес.

Шевингование зубчатых колес проводится после предварительного зубообразования с целью чистовой обработки зубчатого венца и в значительной мере определяет качество деталей.

На операции зубонарезания вследствие одностороннего зазора между центрирующим элементом приспособления и базовым отверстием обрабатываемых зубчатых колес, несовпадения геометрических осей приспособления и планшайбы станка, нежесткости станочной системы возникает радиальное биение зубчатого венца. Дополнительное увеличение данной погрешности наблюдается при закреплении деталей в шевинговальном приспособлении вследствие погрешности базирования. При шевинговании зубчатых колес, имеющих радиальное биение венца, происходит переход радиальных погрешностей в тангенциальные, вследствие чего наблюдается увеличение колебания длины общей нормали.

Устранение колебания длины общей нормали при окончательной обработке зубчатого венца методом свободного обката, например при зубохонинговании, не представляется возможным. Колебание длины общей нормали может быть устранено лишь обработкой, позволяющей удалить с боковых поверхностей зубьев достаточно большие припуски, например зубошлифованием, что обычно для шевингованных зубчатых колес не предусматривается. Радиальное биение зубчатого венца легко устраняется в процессе отделки базового отверстия, например шлифовании, при использовании станочного приспособления для закрепления обрабатываемых деталей с достаточно высокой точностью их центрирования по боковым поверхностям зубьев.

Наибольшая точность обработки зубчатых колес в ходе технологического процесса с использованием операций отделки зубчатого венца методом свободного обката, например шевингования, может быть достигнута в результате ограничения перехода радиальных погрешностей в тангенциальные.

Известны устройства для осуществления способа центрирования зубчатых колес при шевинговании (а.с. N 1002128 от 07.03.83, МКИ B 23 Q 3/06) и способа отделочной обработки зубчатых колес (а.с. N 804262 от 15.02.81, МКИ B 23 F 19/00).

Устройство по а.с. N 1002128 состоит из корпуса с неподвижным центром и кронштейна с подвижным центром, между которыми устанавливается оправка с зубчатым колесом. В корпусе образована полость, которая закрыта запрессованной тонкостенной втулкой, соосной с центрами. Данная полость заполнена гидропластмассой, в результате чего при увеличении ее давления происходит деформирование тонкостенной втулки. Втулка контактирует с центрирующими роликами, размещенными во впадинах зубчатого колеса. Уменьшение диаметра тонкостенной втулки приводит к обжатию установленного зубчатого колеса по делительной поверхности и совмещению оси делительной поверхности с осью центров. Затем производится закрепление зубчатого колеса на оправке при помощи гайки. При шевинговании зубчатых колес, установленных в рассмотренном устройстве, наблюдается значительное повышение точности обработки за счет устранения перехода радиальных погрешностей зубчатого венца в тангенциальные. Эти преимущества рассматриваемого устройства характерны и для заявляемого устройства.

Однако устройство по а.с. N 1002128, принятое в качестве аналога, имеет недостатки, поскольку предназначено для использования только центровых оправок и обеспечивает возможность установки зубчатых колес на оправках лишь вне станка, что не позволяет компенсировать возможные погрешности собственно станочной системы. Данные недостатки устраняются в заявляемом устройстве.

За основу заявляемого устройства принят прототип - устройство для осуществления способа отделочной обработки зубчатых колес по а.с. N 804262.

Устройство состоит из двух дисковых шеверов с неподвижными и взаимно параллельными осями и поворотного стола, на котором для установки обрабатываемого зубчатого колеса размещены две центровые бабки. Кинематическая цепь между шеверами замкнута при помощи шарнирного четырехзвенника, образованного из кривошипов и шатуна. Поворотный стол обеспечивает возвратно-поступательные перемещения обрабатываемой детали и с возможностью поворота на заданный угол скрещивания между осями инструментов и центровых бабок установлен на люльке. Люлька соединена с гидравлическим приводом, обеспечивающим тангенциальное смещение зубчатого колеса в направлении к инструментам на величину припуска под обработку. Шевингование зубчатых колес в данном устройстве осуществляется по схеме однопрофильного зацепления обрабатываемой детали с двумя шеверами. Применение двух инструментов характерно и для заявляемого устройства.

Устройство, принятое в качестве прототипа, имеет существенные недостатки.

В устройстве предусмотрена установка зубчатого колеса непосредственно в центрах, что при наличии жесткой кинематической связи между инструментами приводит в ходе шевингования к переходу исходных радиальных погрешностей зубчатого венца в тангенциальные. Кроме того, обработка левых и правых профилей зубьев колеса производится соответствующими профилями зубьев шевера, поэтому при неизменном расстоянии между осями инструментов к степени идентичности их размеров и точности предъявляются высокие требования. Невозможность изменения межосевого расстояния между шеверами существенно уменьшает универсальность устройства, поскольку при такой конструкции обеспечивается возможность шевингования ограниченного числа типоразмеров зубчатых колес. Данное устройство имеет также и низкую производительность обработки, обусловленную однопрофильной схемой шевингования и последовательным удалением припуска в результате серии возвратно-поступательных перемещений изделия. Недостатком прототипа является и невозможность точной настройки на требуемый размер зубьев венца. Применение в цепи тангенциального смещения обрабатываемой детали гидравлического привода уменьшает динамическую жесткость системы в целом, что является причиной возникновения вибраций зубцовой частоты, упругих отжатий и копирования исходных погрешностей зубчатого венца. Указанные недостатки устраняются в конструкции заявляемого устройства.

Для повышения точности и производительности шевингования зубчатых колес средство базирования, выполненное в виде шариковых центрирующих элементов, размещено на двух подвижных каретках устройства. Два диаметрально расположенных шевера установлены на подвижных суппортах, связанных общим приводом перемещения. Общий привод дисковых шеверов выполнен совместно с приводом вращения шпинделя.

На фиг. 1 показана кинематическая схема устройства.

На фиг. 2 показан вид на установочный механизм.

На фиг. 3 показан разрез шпинделя.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором размещен шпиндель 2 для установки обрабатываемого зубчатого колеса. В отверстии шпинделя 2 с возможностью осевых перемещений проходит тяга 3, соединенная с приводом, например гидроцилиндром. Головка тяги 3 контактирует с быстросъемной шайбой 4, осуществляющей зажим зубчатого колеса. На продольных направляющих 5 и 6 корпуса 1 с возможностью взаимно противоположных перемещений размещены установочные каретки 7 и 8, в которых расположены шариковые центрирующие элементы 9. Установочные каретки 7 и 8 для осуществления перемещений посредством винтовых пар 10 и 11 с различным направлением резьбы через кинематическую цепь 12 и реечную передачу 13 соединены с приводом 14, например пневмоцилиндром. На продольных направляющих 15 и 16 корпуса 1 с возможностью взаимно противоположных перемещений размещены суппорты 17 и 18. Для передачи движения суппорты 17 и 18 через винтовые пары 19 и 20 с различным направлением резьбы, кинематические цепи 21 и 22 соединены с приводом подач 23, например электродвигателем. На направляющих 24, 25, 26, 27 суппортов 17 и 18 с возможностью настроечных поперечных перемещений размещены инструментальные каретки 28 и 29 с установленными на них дисковыми шеверами 30 и 31. Шеверы 30 и 31 через кинематические цепи 32 и 33 соединены с приводом вращения 34, например электродвигателем. Привод 34 через кинематическую цепь 35 связан с делительной червячной парой 36, осуществляющей согласованное с шеверами 30 и 31 вращение шпинделя 2. В кинематические цепи 21 и 22 включены сменные зубчатые колеса 37 и 38, позволяющие регулировать скорость подачи суппортов 17 и 18. Кинематические цепи 32 и 33 содержат сменные зубчатые колеса 39 и 40, обеспечивающие изменение числа оборотов шеверов 30 и 31. Кинематическая цепь 35 содержит сменные зубчатые колеса 41 для изменения частоты вращения шпинделя 2. Инструментальные каретки 28 и 29 соединены суппортами 17 и 18 при помощи винтовых пар 42 и 43, обеспечивающих наладочные перемещения шеверов 30 и 31.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемое зубчатое колесо устанавливается на шпиндель 2, между торцем детали и головкой тяги 3 вставляется быстросъемная шайба 4. При включении привода установочного механизма по направляющим 5 и 6 происходит перемещение установочных кареток 7 и 8 до соприкосновения установленных в них центрирующих элементов 9 с боковыми поверхностями зубьев колеса. Движение установочных кареток 7 и 8 осуществляется винтовыми парами 10 и 11 по кинематической цепи 12 посредством реечной передачи 13, связанной с приводом 14, например пневмоцилиндром. После образования контакта центрирующих элементов 9 с профилями зубьев происходит совмещение оси делительной поверхности венца колеса с осью вращения шпинделя. Возможность установки обрабатываемой детали непосредственно на станке позволяет также компенсировать влияние погрешностей шпиндельного узла на точность шевингования. Для закрепления сцентрированного зубчатого колеса производится включение привода, например гидроцилиндра, перемещающего тягу 3 вниз и воздействующего на быстросъемную шайбу 4. После зажима детали путем реверсирования пневмоцилиндра 14 происходит возврат установочных кареток 7 и 8 в исходное положение. Шевингование зубчатых колес осуществляется включением приводов вращения и подачи инструментов. При этом по направляющим 15 и 16 происходит встречное перемещение суппортов 17 и 18, обеспечиваемое винтовыми парами 19 и 20 по кинематическим цепям 21 и 22 от привода подач 23, например электродвигателя. Движение суппортов 17 и 18 происходит в направлении, перпендикулярном оси шпинделя 2. На направляющих 24, 25, 26, 27 суппортов 17 и 18 на определенных расстояниях от оси шпинделя 2 закреплены инструментальные каретки 28 и 29, несущие дисковые шеверы 30 и 31. Дисковые шеверы 30 и 31 развернуты на необходимый угол скрещивания осей. Вращение шеверов 30 и 31 осуществляется по кинематическим цепям 32 и 33 от привода 34, например электродвигателя. От привода 34 через кинематическую цепь 35 и делительную червячную пару 36 приводится в согласованное с шеверами 30 и 31 вращение шпиндель 2, чем обеспечивается повышение кинематической точности обработки зубчатых колес. При диаметрально противоположном расположении шеверов 30 и 31 в процессе шевингования происходит взаимная компенсация сил резания, при этом существенно уменьшаются деформации станочной системы и увеличивается точность формирования профилей зубьев. Использование двух одновременно работающих шеверов позволяет равномерно распределить между ними общий припуск на обработку, снизить уровень действующих сил резания, повысить производительность операции, увеличить период их стойкости и уменьшить шероховатость поверхностей зубьев. После завершения процесса шевингования возвращение суппортов 17 и 18 в исходное положение производится путем реверсирования приводов 23 и 24. Настройка кинематических цепей подачи 21 и 22, вращения - 32, 33 и 35 осуществляется сменными зубчатыми колесами 37 - 41. Наладочные перемещения инструментальных кареток 28 и 29 на требуемую глубину резания производятся вращением винтовых пар 42 и 43.

Заявляемое устройство для бесцентрового шевингования зубчатых колес позволяет с высокой точностью и производительностью проводить чистовую обработку, что достигается за счет повышения точности установки деталей и совершенствования кинематики процесса шевингования. Данное устройство может быть использовано также на операциях зубохонингования.