Обработка зубчатых венцов

Нарезание зубчатого венца по своей кинематике является наиболее сложной операцией, в процессе резания необходимо удалить большой объем металла из впадины между зубьями. Зубчатый венец имеет сложную геометрию и высокие сложные нормы точности. Различают два метода формирования рабочего профиля зубьев: копированием и обкаткой. При обработке, но методу копирования профиль зуба инструмента должен соответствовать профилю впадины между зубьями нарезаемого венца. Методом копирования нарезают зубчатые венцы модульными дисковыми или пальцевыми фрезами круговыми протяжками. При обработке по методу обкатки имитируют зацепление зубчатой пары. Причем одним из элементов пары является режущий инструмент, другим — обрабатываемое зубчатое колесо. Поэтому профиль зуба инструмента должен соответствовать профилю зуба пары имитируемого зацепления. Для имитации зацепления зубчатой пары, режущему инструменту и (или) заготовке, помимо основных движений резания и подачи, необходимо придавать дополнительные.

(обкатные) движения. Метод обкатки обеспечивает непрерывное формообразование зубчатого венца (высокая производительность обработки). Применение жестких, точных станков обеспечивает высокую точность зубонарезания. По методу обкатки зубчатые колеса нарезают с помощью червячных фрез, долбяков, резцовых головок, шеверов (рис. 5.33).

Рис. 533. Зуборезный инструмент:

а — долбяк; 6 — резцовая головка; в — шевер Обработка зубчатых колес модульными фрезами основана на профилировании зубьев фасонным инструментом, модульной дисковой или пальцевой фрезой. Нарезание колес внешнего зацепления режущим инструментом 3 (рис. 5.34, а) проводится на горизонтальных или универсально-фрезерных станках.

Заготовка 1 устанавливается в центрах 2 универсальной делительной головки. В процессе фрезерования впадины между зубьями колеса фрезе сообщают вращательное движение резания, заготовке — движение продольной подачи.

После прорезания одной впадины заготовка поворачивается на угол, равный шагу между зубьями (1 /г) — «делительный поворот». Теоретически для каждого модуля и числа зубьев требуется отдельная модульная фреза. На практике ограничиваются комплектом модульных фрез, каждая из которых может быть использована для нарезания колес данного модуля в определенном интервале зубьев. Поэтому нарезаемый зубчатый венец имеет большую погрешность профиля. Деление заготовки проводится механической делительной головкой, поэтому нарезаемый зубчатый венец имеет большую погрешность по шагу.

Метод малопроизводителен, имеет низкую точность и используется при нарезании зубчатых венцов в ремонтных мастерских, в единичном производстве или при нарезании крупномодульных колес.

Puc. 534. Схемы обработки цилиндрических зубчатых колес:

а — модульной фрезой; 6 — червячной фрезой; в — зубодолбдением;

• 1 — заготовка; 2 — центра; 3 — режущий инструмент; D_p — главное движение; D_s — движение подачи; D_{s кр}, D_SKpl, D_{s кр2} — обкатные движения;
• ½ — делительный поворот

Обработка зубчатых колес червячными фрезами основана на имитации зацепления «рейка — колесо» (рис. 5.34, б). Режущий инструмент (червячная фреза) 3 представляет собой рейку с зубьями, расположенными по винтовой линии (при вращении инструмента имитируется осевое перемещение рейки). Для кинематического обеспечения имитации реечного зацепления заготовке 1 придается обкатное движение D_s, Применение прецизионных фрез и жесткого высокоточного оборудования с числовым программным управлением (ЧГ1У) позволяет получить высокую степень точности. Обработка зубчатых колес долблением основана на имитации зацепления «шестерня — колесо» (рис. 5.34, в). Режущий инструмент (долбяк) 3 представляет собой зубчатое колесо, зубья которого имеют эвольвентным профиль. Для кинематического обеспечения имитации зацепления заготовке 1 придается обкатное движение А> _кр1, долбяку — обкатное движение D_{s кр2}. Для того чтобы исключить трение задних поверхностей зуба долбяка об обработанную поверхность, при обратном ходе долбяк отводят от заготовки на 0,1…0,2 мм (отскок). Зубодолбление — наиболее универсальный метод нарезания цилиндрических колес. Он позволяет нарезать прямои косозубые колеса, колеса внешнего и внутреннего зацепления, колеса с буртиками, многовенцовые колеса, шевронные колеса. По производительности зубодолбление уступает зубофрезерованию червячными фрезами.

Чистовая обработка зубчатых колес шевингованием основана на имитации зацепления «шестерня — колесо» на скрещивающихся осях. Шевер (рис. 5.34, в) представляет собой зубчатое колесо с канавками вдоль профиля зубьев (угол наклона зубьев 5 или 15°), изготовленное из быстрорежущей стали. Главная и вспомогательная режущие кромки образуют угол резания 8 = 90°. Поэтому зуб шевера скоблит металл заготовки (бреющее резание или шевингование), снимая тонкие (игольчатые) стружки. При шевинговании снижаются погрешности: профиля, шага зацепления, циклическая погрешность (волнистость), колебание межцентрового расстояния на оборот колеса, улучшается пятно контакта, но высоте зуба (но этим показателям обеспечивается пятая, шестая степени точности).

В основу зубострогания методом обката положено зацепление двух конических зубчатых колес (рис. 5.35, а), одно из которых плоское. Нарезаемое коническое колесо 1 находится в зацеплении с производящим плоским коническим колесом 2, зубья которого имеют форму кольцевой рейки. Роль производящего колеса имитируют два строгальных резца 4, образующих впадину между зубьями. Строгальные резцы перемещаются по направляющим люльки 3, вращающейся вокруг оси производящего колеса (А_5Кр2). Резцы попеременно совершают возвратно-поступательные движения по направлению к вершине конусов производящего колеса и заготовки. Для кинематического обеспечения имитации зубчатого зацепления заготовке придается возвратно-качательное движение (As Kpi) — В результате сложения главного и обкатного движений на заготовке образуются две неполные впадины и один полностью обработанный зуб. После нарезания одного зуба заготовка отводится от резцов. Направления вращения люльки с резцами и заготовки изменяются, затем они возвращаются в исходное положение (холостой ход). Во время отвода заготовки от резцов шпиндель бабки изделия поворачивается вместе с заготовкой на угол, равный шагу между зубьями. Цикл нарезания повторяется.

Способ позволяет нарезать прямые зубья и используется в мелкосерийном и серийном производстве.

Конические колеса с круговыми зубьями нарезают по методу обкатки резцовыми головками. Нарезаемое колесо 1 (рис. 5.35, б) в процессе обработки находится в зацеплении с плоским коническим колесом 2 (производящее колесо) с круговыми зубьями (круговая рейка). Роль зубьев производящего колеса выполняют резцы 7 резцовой головки 5, вращающейся вокруг оси 6 производящего колеса (обкатное движение — D_{s кр2}). При повороте заготовки на один зуб резцовая головка синхронно поворачивается на угол, соответствующий одному зубу. Резцовая головка размещена на вращающейся люльке станка. Люлька вращается до тех пор, пока не будет закончена обкатка профиля одной впадины. После этого заготовка отводится от резцовой головки, и люлька начинает вращение в обратную сторону. Заготовка продолжает свое вращение в том же направлении. Когда люлька займет исходное положение, заготовка должна будет находиться в угловом положении, соответствующем следующей впадине. Заготовка подводится к резцовой головке, и цикл резания повторяется.

Рис. 5.35. Схемы обработки конических зубчатых колес:

а — зубостроганием; б — круговой резцовой головкой; 1 — нарезаемое колесо; 2 — производящее колесо; 3 — люлька; 4 — строгальные резцы; 5 — резцовая головка; 6' — ось производящего колеса; 7 — резцы;

D_p — главное движение; D_x — движение холостого хода;

Ду,_Ф1, Ду_1ф2 — обкатные движения;

1 /г — делительный поворот.

Контрольные вопросы

• 1. Что такое главное движение резания?
• 2. Как найти переднюю поверхность режущего инструмента?
• 3. Как влияет угол у на процесс резания?
• 4. Какие поверхности обрабатывают точением?
• 5. В каких случаях используют: рассверливание, зенкерование, цекование, развертывание?
• 6. В чем различие методов обката и копирования при обработке зубчатых венцов?
• 7. Какими способами можно шлифовать отверстия в корпусных деталях?
• 8. Что такое хонингование?
• 9. Какие отделочные методы обработки наружных поверхностей вы знаете?