способ изготовления гиперболоидных зубчатых колес

Формула изобретения

Способ изготовления зубьев гиперболоидных колес методом копирования с периодическим делением, при котором обрабатываемому колесу сообщают вращательные движения вокруг своей оси и оси воображаемого производящего колеса, ось которого перекрещивается с осью обрабатываемого, в условиях изменения межосевого расстояния от величины, равной диаметру начальной окружности обрабатываемого колеса в горловом сечении, до величины, равной сумме радиусов начальных окружностей в торцовом и горловом его сечениях, включающий обработку зубьев колес фрезой, ось которой устанавливают параллельно образующей начального гиперболоида колеса в его горловом сечении и сообщают фрезе вращательное движение вокруг своей оси, отличающийся тем, что периодическое деление осуществляют на угол, значение которого определяют по зависимости =2 /z_к, где z_k - число зубьев изготавливаемого колеса, а обработку зубьев колес выполняют стандартной модульной дисковой или пальцевой фрезой из набора фрез, выбор номера которой осуществляют по приведенному числу зубьев, определяемому по формуле:

и входящего в диапазон чисел зубьев, нарезаемых данной модульной дисковой или пальцевой фрезами, где А, В, С - коэффициенты, определяемые по формулам:

,

B=m·h_a,

,

m - модуль зацепления гиперболоидной передачи,

- угол зацепления,

h_a - высота головки зуба,

_a - радиус кривизны эвольвенты из условия контактной прочности на высоте головки зуба.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам изготовления зубчатых колес гиперболоидой передачи.

Известна гиперболоидная зубчатая передача (А.С. 1372128, Гиперболоидная зубчатая передача, МПК F16H 1/16, опубл. 07.02.88, Бюл. №5) - [1], где представлены различные варианты криволинейных профилей зубьев сопрягаемых колес передачи.

В качестве ближайшего аналога выбран способ изготовления гиперболоидных зубчатых колес методом копирования инструментом, режущие кромки которого выполнены прямолинейными (А.С. 1514515, Способ изготовления гиперболоидных зубчатых колес, МПК B23F 1/06, опубл. 15.10.89, Бюл. №38) - [2]. При этом способе изготовления нарезание зубьев колес осуществляют инструментом в виде гребенчатой фрезы с кольцевыми витками.

Нарезание зубчатых колес гребенчатой фрезой осуществляется следующим образом.

Обрабатываемому колесу 1 и инструменту 2 сообщают вращательные движения вокруг своих осей O ₁-O₁ и O₂-O ₂ с угловыми скоростями соответственно _к и _ф (фиг.1). Кроме того, колесу 1 сообщают дополнительное вращение с угловой скоростью _ПК вокруг оси О₃ -О₃ воображаемого производящего колеса 3, параметры которого идентичны параметрам обрабатываемого колеса.

Зубообработку производят при различных межосевых расстояниях между обрабатываемым 1 и воображаемым производящим 3 колесами, сначала при расстоянии, равном диаметру начальной окружности обрабатываемого колеса 1 в горловом его сечении, а затем при расстоянии, равном сумме радиусов начальных окружностей в его торцовом и горловом сечениях. Одновременно обрабатывают сразу несколько впадин 4, при этом ось инструмента 2 O ₂-O₃ устанавливают под углом к оси обрабатываемого колеса 1 90°- , где - угол наклона зубьев обрабатываемого гиперболоидного колеса 1 к его оси на начальном гиперболоиде в сечении А-А, перпендикулярном к направлению зуба и проходящем через межосевой перпендикуляр М-М, один из витков 5 инструмента 2 устанавливают симметрично относительно межосевого перпендикуляра М-М, а при переходе от обработки одной группы впадин 4 к другой обрабатываемое колесо поворачивают на угол деления, который равен 360°/П, где П соответствует количеству переходов, округленному до ближайшего большего целого числа и определяемому по формуле П=z _k/k, где z_k - количество зубьев обрабатываемого колеса 1, k - количество витков 5 инструмента 2.

Наружный диаметр d₁ кольцевых витков 5 гребенчатой фрезы 2 выполнен равным наружному диаметру d_пк воображаемого производящего колеса 3 в горловом его сечении. Шаг t_ф инструмента 2 между соседними витками (фиг.2) выполнен равным шагу t_пк воображаемого производящего колеса 3 в его нормальном сечении А-А, проходящем через межосевой перпендикуляр М-М.

Недостаток - прямолинейная форма профилей зубьев, получаемая данным способом изготовления и инструментом, имеет низкую контактную прочность вследствие высокой вероятности возникновения кромочного контакта из-за неточностей изготовления и сборки, изготовление зубьев колес данным способом требует изготовления нестандартного инструмента в виде гребенчатой фрезы с кольцевыми витками.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении нагрузочной способности и долговечности передачи за счет уменьшения вероятности возникновения кромочного контакта и повышении технологичности изготовления профилей зубьев сопряженных зубчатых колес.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления зубьев гиперболоидных колес методом копирования с периодическим делением, при котором обрабатываемому колесу сообщают вращательные движения вокруг своей оси и оси воображаемого производящего колеса, ось которого перекрещивается с осью обрабатываемого, в условиях изменения межосевого расстояния от величины, равной диаметру начальной окружности обрабатываемого колеса в горловом сечении, до величины, равной сумме радиусов начальных окружностей в торцовом и горловом его сечениях, ось фрезы устанавливают параллельно образующей начального гиперболоида колеса в его горловом сечении, сообщают фрезе вращательное движение вокруг своей оси, новым является то, что процесс деления осуществляют на угол, значение которого определяют по зависимости =2 /z_K, где z_K - число зубьев изготавливаемого колеса, а обработку зубьев колес выполняют стандартной модульной дисковой или пальцевой фрезой из набора фрез, при этом выбор номера фрезы осуществляют исходя из приведенного числа зубьев, определяемого по формуле:

,

и входящего в диапазон чисел зубьев, нарезаемых данной дисковой или пальцевой модульными фрезами,

где А, В, С - коэффициенты, определяемые по формулам:

,

B=m·h_a,

,

m - модуль зацепления гиперболоидной передачи,

- угол зацепления,

h_a - высота головки зуба,

_a - радиус кривизны эвольвенты из условия контактной прочности на высоте головки зуба.

Сущность изобретения представлена на фиг.1-4, где:

фиг.1 - относительное положение нарезаемого колеса, воображаемого производящего колеса и гребенчатой фрезы с кольцевыми витками, фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, фиг.3 - относительное положение нарезаемого колеса, воображаемого производящего колеса и модульной дисковой фрезы, фиг.4 - сечение А-А на фиг.3. Здесь: 1 - обрабатываемое колесо, 2 - инструмент (фреза), 3 - воображаемое производящее колесо, 4 - впадина нарезаемого колеса, 5 - кольцевой виток инструмента.

Приняты следующие обозначения:

_к, _пк, _ф - угловые скорости вращения колеса, производящего колеса, фрезы соответственно, d _ПК, d₁, d₂ - наружный диаметр воображаемого производящего колеса, наружный диаметр кольцевых витков гребенчатой фрезы, наружный диаметр дисковой или пальцевой модульных фрез соответственно, t _ф, t_пк - шаг инструмента между соседними витками и шаг воображаемого производящего колеса соответственно; - угол наклона зубьев обрабатываемого гиперболоидного колеса к его оси на начальном гиперболоиде в сечении, перпендикулярном к направлению зуба и проходящем через межосевой перпендикуляр, М-М - межосевой перпендикуляр, O₁-O ₁, О₂-О₂, О ₃-О₃ - ось колеса, фрезы и воображаемого производящего колеса соответственно.

Нарезание зубчатых колес дисковой или пальцевой модульными фрезами осуществляется следующим образом.

Обрабатываемому колесу 1 и инструменту 2 сообщают вращательные движения вокруг своих осей O ₁-O₁ и O₂-O ₂ с угловыми скоростями соответственно _к и _ф (фиг.3). Кроме того, колесу 1 сообщают дополнительное вращение с угловой скоростью _ПК вокруг оси О₃ -О₃ воображаемого производящего колеса 3, параметры которого идентичны параметрам обрабатываемого колеса.

Зубообработку производят при различных межосевых расстояниях между обрабатываемым 1 и воображаемым производящим 3 колесами, сначала при расстоянии, равном диаметру начальной окружности обрабатываемого колеса 1 в горловом его сечении, а затем при расстоянии, равном сумме радиусов начальных окружностей в его торцовом и горловом сечениях. Ось инструмента 2 О ₂-O₂ устанавливают под углом к оси обрабатываемого колеса 1 90°- , где - угол наклона зубьев обрабатываемого гиперболоидного колеса 1 к его оси на начальном гиперболоиде в сечении А-А, перпендикулярном к направлению зуба и проходящем через межосевой перпендикуляр М-М, инструмент 2 устанавливают симметрично относительно межосевого перпендикуляра М-М, а при переходе от обработки одной впадины к другой, обрабатываемое колесо поворачивают на угол деления, который равен 360°/z_k, где z _k - количество зубьев обрабатываемого колеса 1.

Наружный диаметр d₂ дисковой или пальцевой модульных фрез 2 выполнен равным наружному диаметру d_пк воображаемого производящего колеса 3 в его горловом сечении.

В качестве примера приведем пример расчета приведенного числа зубьев и выбора фрезы.

Исходные данные: m=3, =20°, h_a=m=3 мм, _а=30 мм.

Результаты расчета:

B=m·h_a=3·3=9

Округляем до ближайшего целого числа Z _np=44.

Для образования эвольвентного профиля зубьев можно использовать модульную дисковую фрезу номер из комплекта 15 фрез. Интервал чисел зубьев колес, которых можно нарезать данной фрезой, 42-54.

Повышение нагрузочной способности и долговечности зубчатых колес, изготавливаемых таким способом, будет достигнуто за счет отсутствия первоначального кромочного контакта на головке и ножке зубьев, что позволит смягчить пересопряжение зубьев в момент их входа в зацепление, а также за счет незначительной величины зазора между контактирующими поверхностями на головке и ножке зубьев, что позволит получить контакт по всей высоте зуба после приработки.

Повышение технологичности изготовления зубьев колес гиперболоидной передачи будет достигнуто за счет использования стандартного зуборезного инструмента и сокращения номенклатуры инструмента для нарезания колес с различными числами зубьев.