Методы изготовления зубчатых колес

В производстве деталей приборов находят применение зубофрезерные станки, на которых обрабатывают зубчатые колеса, резьбофрезерные и другие. По способу нарезания зубчатого венца колеса зубофрезерные станки делятся на два вида: работающие по методу копирования и работающие по методу обката.

Нарезание зубьев по методу копирования выполняют дисковой зуборезной модульной фрезой, профиль режущих зубьев которой соответствует профилю впадины зуба нарезаемого колеса. Кинематика процесса обработки состоит в следующем. Фреза вращается со скоростью резания, в то же время осуществляется поступательное перемещение фрезы или заготовки (рис.5.4). Так обрабатывается одна впадина зубчатого венца колеса.

Рис. 5.4. Изготовление зубчатого колеса методом копирования

 

Затем фреза отходит в исходное положение, заготовка поворачивается на часть окружности (z − число зубьев нарезаемого колеса) и снова включается рабочая подача s. Далее происходит фрезерование второй впадины, зубчатого колеса, третьей и т.д. 

При одном и том же модуле у эвольвентных колес профиль зуба зависит от числа зубьев колеса. Следовательно, для нарезания колеса с заданным числом зубьев, необходима отдельная модульная фреза, обеспечивающая получение профиля, свойственного колесу с данным числом зубьев. Однако, для каждого числа зубьев невозможно изготовить отдельную фрезу и поэтому используют ограниченное их число – наборы модульных фрез, которые состоят из 8, 15 и иногда 26 фрез каждого модуля. Каждая фреза из набора данного модуля предназначена для обработки колес с количеством нарезаемых зубьев в определенном диапазоне.

Метод копирования применяют при изготовлении зубчатых колес на универсальных фрезерных станках. Этот метод менее точен и менее производителен по сравнению с методом обката, используемым на специальных станках. Поэтому этот метод применяют при отсутствии специального оборудования, а также для предварительной обработки зубчатых колес большого диаметра и модуля. Метод копирования распространен в условиях единичного производства и при ремонтных работах.

Широкое распространение получило нарезание зубьев колес реечным зуборезным инструментом методом обката. Таким инструментом являются гребенки, червячные фрезы, долбяки. Профили зубьев фрезы в осевом сечении представляют собой рейку, которую можно рассматривать как зубчатое колесо бесконечно большого радиуса. Для эвольвентных профилей зубьев колеса, нарезаемого методом обката, боковые стороны зубьев рейки являются прямыми линиями. Профиль зубьев рейки зуборезного инструмента должен соответствовать стандартному исходному контуру, модуль которого соответствует модулю нарезаемых колес.

Процесс фрезерования зубьев червячной фрезой состоит из сочетания следующих движений инструмента и заготовки (рис. 5.5). Фреза вращается со скоростью резания V и совершает поступательное перемещение со скоростью подачи S, заготовка совершает вращательное движение вокруг своей оси с окружной скоростью, строго синхронизированной со скоростью вращения фрезы. Это движение заготовки называют делительным, так как скорость его определяется количеством зубьев, которое необходимо нарезать на заготовке.

Рис. 5.5. Изготовление зубчатого колеса методом обката

 

В процессе резания, зубья фрезы находятся в зацеплении с заготовкой, как рейка с зубчатым колесом, в результате чего эвольвентный профиль получается как огибающая поверхность многочисленных следов режущих кромок фрезы на поверхности зуба заготовки. Для обработки мелкомодульных зубчатых колес выпускают специальные станки, работающие по методу обката, на которых достигается точность нарезания зубьев, соответствующая 6-5 степени точности.

Метод обката по сравнению с методом копирования имеет ряд преимуществ:

− возможность нарезания одним инструментом колес одного модуля с различным числом зубьев;

− высокая производительность; достаточно высокая точность и возможность автоматизации процесса.

В серийном производстве наибольшее распространение получили зубофрезерные полуавтоматы. Зубофрезерный горизонтальный полуавтомат Б503П используется в данной работе.