Нарезание зубьев червячных колес резцами

 

При изготовлении особо крупных червячных передач, а также в индивидуальном и мелкосерийном производствах, когда отсутствует целесообразность изготовления червячных фрез для нарезания червячных колес, могут использоваться летучие резцы (рис. 3.20) или при многозаходных червяках резцовые головки (рис. 3.21). В этом случае для полного формирования боковых поверхностей зубьев можно использовать только осевую подачу инструмента с его перемещением от начала до полного окончания резания. Следовательно, необходимо иметь такую длину оправки, в которую устанавливается резец, чтобы обеспечить требуемую длину протягивания резца. Форма и положение режущих кромок резцов должны соответствовать положению и форме образующих винтовой поверхности червяка, зацепляющегося с нарезаемым колесом.

Так, при архимедовых червяках (ZA) режущие кромки резца располагаются в осевой плоскости оправки резца, при конволютных червяках в плоскости, нормальной к витку или впадине.

 

Рис. 3.20. Оправка с летучим резцом

 

 

Рис. 3.21. Резцовая головка (трехзубый резец)

 

Червячные колеса крупных модулей последовательно обрабатываются несколькими резцами (рис. 3.22).

 

 

Рис. 3.22. Схема нарезания червяч-ных колес четырьмя резцами

 

Шевингование зубьев червячных колес

 

Шевингование зубьев червячных колес является отделочной операцией и применяется для колес 6-й степени точности и более точных. Шевингование производится после чистового фрезерования.

Червячный шевер представляет собой червяк, геометрия поверхности которого полностью совпадает с геометрией витков рабочего червяка. Режущие свойства шевер приобретает за счет большого числа мелких радиальных канавок, имеющихся на поверхности витков.

Шевингование может выполняться двумя способами: радиальным движением подачи при беззазорном зацеплении (сближением до номинального межосевого расстояния) и окружным движением подачи. В обоих случаях вращение колеса осуществляется вращением фрезы-шевера (механизм привода стола не работает).

При шевинговании способом радиального движения подачи шевер должен иметь толщину витка, равную ширине впадины колеса. При шевинговании колеса способом окружного движения подачи зуб шевера должен входить в зацепление с колесом с зазором в случае установки номинального межосевого расстояния. Шевингование профиля происходит вследствие того, что фреза-шевер ведет (вращает) заготовку колеса, которую в ряде случаев притормаживают. После обработки одной стороны направление вращения шевера изменяется и шевингование производится другой частью шевера, имеющей обратное направление зубьев (насечек).

Иногда в практике нарезания колес для точных передач используют весьма дорогой инструмент, представляющий собой фрезу для осевой подачи, непосредственно переходящую в шевер и даже в притир. Припуск на толщину зубьев червячного колеса под чистовое нарезание червячными фрезами принимают 0,l m и под шевингование 0,03 m.

 

3.4. Изготовление глобоидных передач

 

Глобоидная передача является разновидностью червячных, но по геометрии и характеру зацепления существенно отличается от обычных червячных передач с цилиндрическим червяком. Это отличие накладывает особую специфику на технологию изготовления глобоидных червяков и колес.

Если зацепление цилиндрического червяка и червячного колеса в средней плоскости колеса представляет реечное зацепление, то в глобоидной передаче оно напоминает сопряжение винта и гайки. В связи с этим процесс образования элементов зацепления глобоидной передачи требует наличия инструмента, который при нарезании червяка имитирует червячное колесо, а при нарезании колеса - червяк.

Как показала практика эксплуатации силовых глобоидных передач, наилучшими свойствами обладают передачи, составленные из червяка, подвергнутого улучшению с твердостью поверхности витков HRC_Э 30 - 39, и колеса из оловянистой бронзы.

 

Нарезание витков глобоидных червяков

 

Принцип нарезания витков глобоидных червяков обратный принципу нарезания зубчатых колес на зубофрезерных станках: заготовка нарезаемого червяка закрепляется в суппорте станка, а на стол ставится резцовая, фрезерная или шлифовальная головка. Заготовку червяка вдоль ее оси закрепляют таким образом, чтобы ее средняя плоскость с заданной точностью проходила через ось стола. Это же осевое положение червяка относительно колеса должно быть обеспечено при монтаже передачи.

Такой принцип установки глобоидных червяков определяет схему всего технологического процесса изготовления червяков. Образование поверхностей витков червяка резанием должно осуществляться инструментом, режущие кромки которого совпадают с профилем зуба червячного колеса в средней плоскости последнего.

Технология образования боковых поверхностей витков глобоидного червяка требует осуществления двух взаимосвязанных вращений заготовки и инструмента, расположенных на осях, скрещивающихся чаще всего под прямым углом, а также сближения этих осей в процессе чернового нарезания.

Простейший инструмент для нарезания витков глобоидного червяка в виде резцовой головки с двумя профилирующими резцами показан на рис. 3.23. Для обработки вершин витков резцовую головку снабжают третьим резцом. Такую головку называют трехрезцовой, она является наиболее распространенным инструментом для зубообработки глобоидных червяков, особенно в единичном, мелкосерийном и среднесерийном производстве.

 

Рис. 3.23. Схема трехрезцовой головки для нарезания витков глобоидного червяка: 1 - левый резец; 2 - правый резец; 3 - зад-ний резец

 

 

При массовом или крупносерийном производстве глобоидных червяков модулем до 5 мм находят применение многозубые резцы (типа долбяков) и дисковые протяжки (рис. 3.24).

Черновое нарезание витков глобоидного червяка режущей головкой (рис. 3.23) осуществляется для удаления основной массы металла впадины, при этом оставляется припуск под чистовое нарезание. Черновое нарезание производят при непрерывном радиальном движении подачи путем сближения осей вращения заготовки и инструмента до достижения станочного межосевого расстояния в конце чернового нарезания. Впадины прорезают меньшей ширины, чем заданная, оставляя припуск 0,1 - 0,25 мм на сторону для окончательного нарезания витков при чистовой обработке.

 

 

Рис. 3.24. Схема многорезцовой протяжной однооборотной черновой головки:

 

Для нарезания витков используют резцы из быстрорежущих сталей Р18, Р9К10 и Р10К5Ф или из углеродистой стали с пластинами из твердого сплава ТТ7К12 или ВК8. Скорость резания 15 – 25 м / мин, подача стола 0,1 – 0,25 мм / об стола, охлаждение эмульсией или маслом.

Чистовое нарезание витков глобоидного червяка осуществляется всегда при постоянном станочном межосевом расстоянии. Движение подачи резца на обрабатываемую поверхность круговое, осуществляется ступенчато, на определенное расстояние. При чистовом нарезании витков инструментом типа трехрезцовой головки круговое движение подачи выполняется дополнительным поворотом стола вокруг оси своего вращения вместе с инструментом относительно заготовки червяка, вращающейся с постоянной угловой скоростью. Чистовое нарезание производится за два перехода и обрабатывается вначале одна сторона витка, затем - другая.

При чистовом резании обрабатываются только боковые стороны витков и для обеспечения шероховатости поверхности R а не более 0,32 мкм применяют резцы с полированными передней и задней гранью при твердости HRC_э 63 - 68. Скорость резания не должна превышать 2 м/с; при этом используется специальная охлаждающая жидкость, в состав которой входят олеиновое и касторовое масла, а также мыло.

Для чистового нарезания могут быть использованы те же резцы, что и для чернового нарезания. Предпочтение следует отдавать резцам с пластинами из твердого сплава ТТ7К12 или ВК8.

Для чистового нарезания витков в крупносерийном и массовом производстве используют многорезцовые протяжные головки (рис. 3.25)

 

Рис. 3.25. Схема протяжной чистовой головки

 

Глобоидный червяк имеет переменный по длине угол подъема винтовой линии. Эта особенность геометрии существенно затрудняет использование для обработки витков методов фрезерования и шлифования. При изготовлении крупных червяков в качестве предварительной обработки поверхностей витков применяют фрезерование пальцевыми фрезами. Для этой цели на стол станка устанавливается специальная фрезерная головка. Аналогичная головка используется и для шлифования. Однако в этом случае пальцевый круг подвергается специальной заправке. Для тех же целей могут использоваться дисковые круги со специальной заправкой и с применением шлифовальной головки, имеющей устройство для изменения в процессе каждого прохода угла наклона оси шлифовального круга.

После нарезания витков червяк подвергается чистовой токарной обработке с образованием шеек под подшипники качения.

На концах витков слесарным способом с применением шаблонов формируются скосы, параметры которых назначаются в соответствии с ГОСТ 17696 - 72.

Для нарезания глобоидных червяков используются специальные станки моделей ЕЗ-42, ЕЗ-43; ЕЗ-44; ЕЗ-57, обладающие повышенной жесткостью станин, суппорта и деталей кинематической цепи. Эти станки имеют круговую подачу, точные шкалы перемещений стойки, суппорта и осевое перемещение шпинделя суппорта.

Для улучшение шероховатости поверхности может быть применено полирование витка червяка. Полирование жестким притиром с пастой из-за неточности установки и погрешностей изготовления притира вызывает неравномерное полирование витка червяка.

Для обеспечения качественного полирования витки червяка рекомендуется полировать мягким войлочным притиром с пастой. Войлочный притир представляет собой войлочное червячное колесо с прорезанными зубьями, набранное из листового войлока, зажатого с обеих сторон жесткими шайбами. Полирование производится на обычном зубофрезерном станке.

Кроме того, одной из завершающих операций обработки профиля витка глобоидного червяка является прикатка (рис. 3.26).

 

Рис. 3.26. Схема прикатки глобоидного червяка

 

Прикатка профиля витка червяка может производиться на червяках, имеющих твердость не более HRC_Э 35 - 40. Операция прикатки может быть рекомендована только для крупносерийного и массового производства и осуществляется на специальном станке типа СТ - 1393 (ЗИЛ).

Операция прикатки заменяет операцию полирования профиля витка червяка в единичном и мелкосерийном производстве и имеет большие преимущества. Прикатка производится одновременно двумя роликами, расположенными с двух сторон.

Операция прикатки частично исправляет профиль и улучшает шероховатость поверхности.

 

 

Нарезание зубьев колес глобоидных передач

 

Особенности технологии зубообработки колеса глобоидной передачи определяются геометрическими особенностями глобоидного червяка и особенностями контактирования витков червяка с зубьями колеса. Боковая поверхность глобоидного червяка не может быть образована винтовым движением образующей. Поэтому при нарезании зубьев сопряженного колеса тангенциальное движение подачи инструмента исключено. Нарезание зубьев глобоидного колеса возможно путем радиального движения подачи за счет сближения осей инструмента и заготовки до достижения станочного межосевого расстояния. Такой способ движения подачи применяют как при черновом, так и при чистовом нарезании. При чистовом нарезании применяют также способ кругового доворота колеса.

Нарезание зубьев глобоидного колеса фрезами-летучками широко распространено при единичном, серийном производстве и при правильном изготовлении инструмента дает достаточно высокое качество глобоидных передач. Кроме того, резцы для фрез просты в изготовлении. Применением фрезы-летучки достигается формирование боковых поверхностей зубьев колеса с погрешностью, достаточно малой и легко устранимой приработкой.

Боковая поверхность каждой стороны зуба глобоидного колеса при нарезании фрезой-летучкой обрабатывается двумя режущими кромками. На рис. 3.27 приведена схема четырехрезцовой фрезы-летучки с расположением всех резцов в одной осевой плоскости инструмента.

Крайние резцы - правый и левый - профилируют подрезные зоны на противоположных боковых поверхностях зубьев и занимают положения на корпусе фрезы, соответствующие положениям расчетных крайних прямых поверхностей витка глобоидного червяка. Профилирующие кромки крайних резцов расположены в расчетной осевой плоскости симметрично относительно средней плоскости инструмента, что упрощает расчет и изготовление фрезы.

Огибающая зона на зубе колеса получается в результате огибания различных положений витка червяка в процессе работы передачи и имеет сложную геометрию.

Рис. 3.27. Схема четырех-резцовой фрезы-летучки: 1 - корпус; 2 - левый крайний резец; 3 - левый средний резец; 4 - правый средний резец; 5 - правый крайний резец

 

 

При нарезании колеса фрезой-летучкой огибающая зона профилируется одним лишь средним резцом, т.е. приближенно. Это используется для получения огибающей зоны такой геометрии, при которой обеспечивается продольная локализация контакта в передаче выбором положения средних резцов на корпусе. Первоначально делительный угол профиля средних резцов принимают равным делительному углу профиля витка червяка в этом месте. После выбора положения среднего резца по условиям локализации уточняют угол профиля среднего резца и корректируют его. Необходимость такого уточнения связана с тем, что в зависимости от способа модифицирования витка глобоидного червяка делительный угол профиля вдоль витка может быть переменным.

Нарезание зубьев колеса глобоидными фрезами применяют в крупносерийном и массовом производстве. Размеры зубьев фрезы назначают с учетом необходимости создания в передаче бокового зазора и радиального зазора у поверхности впадин колеса. Фрезу изготовляют по возможности как чистовую, при этом высоту зубьев фрезы принимают такой, чтобы радиальный зазор у поверхности впадины был максимальным по ГОСТ 24438—80 и составлял с₂ = 0,3m.

В глобоидных фрезах наибольшую нагрузку несут зубья, наиболее удаленные от ее средней плоскости, причем в резании участвуют как профилирующие, так и передние режущие кромки. Поэтому подачи и скорости резания определяют в зависимости от стойкости крайних зубьев.

С целью облегчения работы крайних зубьев вносят различные изменения в конструкцию фрезы, например увеличивают радиус образующей глобоида вершин зубьев фрезы, благодаря чему средние зубья оказываются ближе расположенными к заготовке колеса и срезают больше металла.

Глобоидные фрезы и резцы для фрез-летучек изготовляют из быстрорежущей стали Р18 или аналогичных ей сталей. Скорость резания при радиальном движении подачи принимают равной 15-25м/мин, подачу - 0,2-0,6 мм/об стола. При довороте стола скорость резания та же, а подача 0,03-0,08 мм/об стола.

Установка фрез-летучек и глобоидных фрез при нарезании червячных колес производится с применением специальных шаблонов.

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Авиационные зубчатые передачи и редуктора: Справочник /
В.Н. Алексеев, В.М. Ананьев, М.М. Булыгин и др.; Под ред. Э.Б. Вулгакова. - М.: Машиностроение, 1981. – 374 с.

2. Гинзбург Е.Г., Шаманин А.В. Типовые технологические процессы изготовления зубчатых передач. - М.: Машиностроение, 1962. – 113 с.

3. Гинзбург Е.Г., Халебский Н.Т. Производство зубчатых колес. - Л.: Машиностроение, 1978. – 136 с.

4. Грубин А.Н., Лихциер М.Б., Полоцкий М.С. Зуборезный инструмент: В 2 ч. – М.: Машгиз, 1947. - Ч.1. – 291с.; М.: Машгиз, 1946. - Ч.2. – 232 с.

5. Журавлев В.А. Технология изготовления глобоидных передач - М.: Машиностроение, 1965. – 152 с.

6. Зубчатые передачи: Справочник / Е.Г. Гинзбург, Н.Ф. Головнов,
Н.Б. Фи­рун и др.; Под ред. Е.Г. Гинзбурга. - Л.: Машиностроение, 1980. - 415 с.

7. Калашников С.Н., Калашников А.С. Изготовление зубчатых колес. Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1986. – 287 с.

8. Краткий справочник металлиста / Под общ. ред. П.Н. Орлова,
Е.А. Скороходова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. – 969 с.

9. Общемашиностроительные нормативы режимов резания, норм износа и расхода зуборезного инструмента при обработке конструкционных сталей и чугунов. – М.: ВНИТИ техн.–экон. исслед. по машиностр. и робототехнике, 1986. – 223 с.

10. Овумян Г.Г., Адам Я.И. Справочник зубореза. - М.: Машиностроение, 1983. – 223 с.

11. Производство зубчатых колес: Справочник / С.Н. Калашников,
А.С. Калашников, Г.И. Коган и др.: Под общ. ред. Б.А. Тайца. – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. – 464 с.

12. Прямозубые конические передачи: Справочник / И.А. Болотовский, Б.И. Гурьев, В.Э. Смирнов, Б.И. Шендерей. - М.: Машиностроение, 1981. – 105 с.

13. Сильвестров Б.Н. Справочник молодого зуборезчика. - М.: Высш. школа, 1981. – 198 с.

14. Справочник технолога прибориста. 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Е.А. Скороходова. - М.: Машиностроение, 1980. – Т. 2. – 463 с.

15. Справочник технолога-машиностроителя / В.Б. Борисов, Е.Н. Борисов, В.Н. Васильев и др.; Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. - Т.1. – 655 с.

16. Технология машиностроения. Учебник для вузов / В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский и др.; Под ред. А.М. Дальского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. – 564 с.

17. Технология машиностроения: (специальная часть): Учебник для ма­ши­ностроительных специальностей вузов / А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук,
И.М. Колесов и др. - М.: Машиностроение, 1986. – 480 с.

18. Технология компрессоростроения: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки» / Н.А. Ястребова, А.И. Кондаков, В.Д. Лубенец, А.Н. Виноградов. – М.: Машиностроение, 1987. – 336 с.

19. Хлебалин Н.Ф. Нарезание конических зубчатых колес. - Л.: Машиностроение, 1978. – 160 с.

20. Якимов А.В., Смирнов Л.П., Боршинов Ю.А. Качество изготовления зубчатых колес. - М.: Машиностроение, 1979. – 191 с.

Оглавление

 

Введение....................................................................................................... 3

1. Изготовление цилиндрических зубчатых колес..................................... 4

1.1. Технические требования к чертежам зубчатых колес................. 4

1.2. Особенности типовых технологических маршрутов

обработки цилиндрических зубчатых колес...................................... 6

1.3. Зубофрезерование...................................................................... 14

1.4. Зубодолбление............................................................................ 27

1.5. Зубострогание (нарезание зубьев гребенками)......................... 35

1.6. Специальные методы нарезания зубьев цилиндрических

зубчатых колес................................................................................... 37

1.7. Отделка неупрочненных зубьев................................................. 39

1.8. Отделка упрочненных зубьев..................................................... 49

2. Изготовление конических зубчатых колес........................................... 63

2.1. Оформление чертежей конических зубчатых колес.................. 63

2.2. Особенности типовых технологических маршрутов

обработки конических зубчатых колес............................................. 65

2.3. Нарезание конических колес с прямыми зубьями..................... 67

2.4. Нарезание конических колес с криволинейными зубьями....... 76

2.5. Шлифование зубьев конических колес..................................... 86

2.6. Притирка зубьев конических колес........................................... 87

2.7. Подбор в пары конических передач.......................................... 90

3. Изготовление червячных передач........................................................ 91

3.1. Технические требования к оформлению чертежей

на червяки и червячные колеса......................................................... 91

3.2. Особенности типовых технологических маршрутов

обработки червяков и червячных колес........................................... 91

3.3. Изготовление цилиндрических червячных передач................. 95

3.4. Изготовление глобоидных передач......................................... 108

Библиографический список..................................................................... 114