способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием

Формула изобретения

Способ обработки цилиндрических зубчатых колес с круговой или арочной формой зуба шевингованием-прикатыванием, включающий свободный обкат инструмента, имеющего режущие кромки, смещенные по винтовой поверхности, и обрабатываемого колеса, при этом зацепление инструмента с обрабатываемым колесом выполняют внеполюсным, а обработку ведут с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, при этом используют инструмент, число зубьев которого не имеет общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса кроме единицы, инструмент и заготовку-колесо устанавливают на пересекающихся под углом 90° осях, обработку производят инструментом, линия зубьев которого имеет круговую или арочную форму, а режущие кромки круговых или арочных зубьев инструмента расположены на плоском производящем колесе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке круговых или арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

Известен способ нарезания круговых зубьев зубчатых колес инструментом в виде двух планшайб с равномерно расположенными по окружности выступами, на которых размещают по одинаково направленным спиралям режущие элементы, при этом планшайбам сообщают вращение в противоположном направлении с постоянным сдвигом фаз на угол , где z - число выступов каждой впадины [А.с. СССР № 1296327, В23F 9/02, Бюл. № 10, 1987].

Недостатком способа является то, что он позволяет обрабатывать только бочкообразные зубья, линия которых отличается от дуги окружности.

Известен способ обработки круговых зубьев колес цилиндрических и винтовых передач методом непрерывного деления, инструментом со спиральной формообразующей поверхностью, при этом угол скрещивания осей инструмента и заготовки равен 90° [А.с. СССР № 429909, В23F 9/02, В23F 9/08, Бюл. № 20, 1974]. Инструмент или заготовку приводят в относительное прямолинейное движение в направлении, перпендикулярном оси заготовки или инструмента, либо в круговое движение вокруг оси производящего колеса и сообщают заготовке или инструменту дополнительное движение подачи вдоль оси инструмента.

Недостатком способа является то, что он не позволяет обрабатывать круговые симметричные зубья.

Известен способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием, включающий свободный обкат шевера-прикатника, имеющего режущие кромки, смещенные по винтовой поверхности, и обрабатываемого колеса, установленных на параллельных осях, при этом зацепление шевера-прикатника с обрабатываемой колесом выполняют внеполюсным, а обработку ведут с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов, включающих поворот шевера-прикатника в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания, включающих поворот шевера-прикатника в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, при этом используют шевер-прикатник, число зубьев которого не имеет общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса, кроме единицы [Пат. РФ № 2224624, МПК⁷ В23F 19/06, Бюл. № 6, 2004].

Недостатком способа является ограничение минимального числа зубьев обрабатываемой заготовки. Это объясняется тем, что при малых числах зубьев заготовки невозможно обеспечить требуемое условие внеполюсного зацепления между инструментом и заготовкой из-за заострения зубьев инструмента.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей способа обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием, создание возможности обработки зубчатых колес с малым числом зубьев.

Поставленная задача решается тем, что способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием включает свободный обкат инструмента, имеющего режущие кромки, смещенные по винтовой поверхности, и обрабатываемого колеса, при этом зацепление инструмента с обрабатываемой колесом выполняют внеполюсным, а обработку ведут с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, при этом используют инструмент, число зубьев которого не имеет общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса, кроме единицы, причем инструмент и заготовку-колесо устанавливают на пересекающихся под углом 90° осях, обработку производят инструментом, линия зубьев которого имеет круговую или арочную форму, а режущие кромки круговых или арочных зубьев инструмента расположены на плоском производящем колесе.

На чертеже изображена схема способа обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием.

Инструмент 1 выполнен в виде плоского производящего колеса, установленного на цилиндрическую оправку 2, и жестко закреплен на ней гайкой 3. Заготовка-колесо 4 установлена свободно на цилиндрическую оправку 5.

Способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием пригоден для обработки заготовки-колеса с предварительно формообразованными высокопроизводительными методами: литья, пластического деформирования, механической обработки и др. зубьями. Согласно способу инструмент 1 устанавливают на цилиндрическую оправку 2 и фиксируют гайкой 3. Заготовку-колесо 4 устанавливают свободно на цилиндрическую оправку 5 и вводят в плотное (беззазорное по боковым сторонам) зацепление с инструментом 1. После чего инструменту 1 сообщают вращательное движение - движение обката в прямом и обратном направлениях с угловой скоростью ₀. При этом заготовка-колесо 4 вращается со скоростью . Указанное движение является рабочим потому, что при нем осуществляется срезание тонких слоев стружки и выглаживание боковых поверхностей зубьев заготовки-колеса 4 за счет профильного скольжения режущих кромок инструмента 1 по боковым поверхностям зубьев заготовки-колеса 4. Обработка боковых поверхностей зубьев по всей их длине обеспечивается при соблюдении двух условий: во-первых, наличием режущих кромок, смещенных на соседних зубьях инструмента 1 друг относительно друга, образованных в результате пересечения боковых поверхностей его зубьев с винтовыми поверхностями стружечной канавки; во-вторых, отсутствием общих множителей чисел зубьев инструмента и обрабатываемой заготовки-колеса 4. Формообразование боковых поверхностей зубьев обрабатываемой заготовки-колеса 4 совершается за количество оборотов инструмента 1, равное числу зубьев обрабатываемой заготовки-колеса 4. Заготовка-колесо 4 при этом совершает количество оборотов, равное числу зубьев инструмента 1. Далее производят врезание - сближение пересекающихся под углом 90° осей инструмента 1 и заготовки-колеса 4, с прерывистой подачей S_вp на величину 0,03 0,05 мм. Так завершается один рабочий цикл. За полный цикл обработки, для удаления всего припуска с боковых поверхностей зубьев заготовки-колеса 4 необходимо осуществить от двух до пяти рабочих циклов. При достижении номинального межосевого расстояния a_w подачу врезания S_вp прекращают. Для улучшения качества обработки, после окончания рабочих циклов, осуществляют выхаживание - вращение инструмента в прямом и обратном направлениях на номинальном межосевом расстоянии и на пересекающихся под углом 90° осях.

Для обеспечение высоких параметров производительности и качества обработки число зубьев z₀ инструмента 1 должно иметь наибольшее возможное значение, а также определяться рациональными размерами его внешнего диаметра d₀. Диаметр начальной окружности заготовки колеса d_w выбирается таким, чтобы он находился за пределами его активного участка профиля, то есть обеспечивалось предполюсное или заполюсное зацепление Р. В этом случае на всем рабочем участке профиля зубьев будут отсутствовать точки, на которых скорость скольжения равна нулю.

Предлагаемый способ был реализован при обработке цилиндрического зубчатого колеса с круговыми зубьями с модулем m=2 мм, числом зубьев z=l1, коэффициентом смещения исходного контура =0, номинальным радиусом кривизны арки зуба R=20 мм, выполненного из стали 20Х. Предварительное формообразование зубьев заготовки-колеса осуществлялось одной резцовой головкой. Окончательная обработка велась инструментом со следующими параметрами: модуль m₀ =2 мм, число зубьев Z_o=31, коэффициент смещения исходного контура ₀=1,909 мм. Режимы обработки: снимаемый припуск, определяемый по развертке начального цилиндра в среднем сечении зуба, - 0,12 мм, частота вращения инструмента n=125 мин^-1 , подача врезания 0,03 мм на рабочий цикл, количество рабочих циклов - 4, количество циклов выхаживания - 2.

Кинематическая точность зубчатого колеса после обработки шевингованием-прикатыванием повышается на 1 степень, а нормы плавности - на 2-3 степени.

Представленные данные свидетельствуют о возможности применения предлагаемого способа для эффективной обработки цилиндрических зубчатых колес с малым числом зубьев, а также о высокой производительности и исправляющей способности предлагаемого способа.