VII Технология изготовления зубчатых колес

7.1 Общие сведения о способах зубообработки

В этой главе рассмотрим только те операции, которые относятся к обработке зубчатых венцов цилиндрических колес. Они могут быть прямозубыми, косозубыми, шевронными и арочными. Три последние вида колес призваны, по сравнению с прямозубыми, повысить плавность работы, увеличить несущую способность передачи.

Зубчатые венцы цилиндрических колес нарезают способами зубофрезерования или зубодолбления. В массовом производстве используют зубопротягивание. Если разбираться в областях наиболее рационального использования фрезерования и долбления, то можно считать, что долбление несколько уступает в производительности фрезерованию, но при обработке колес-блоков малый венец нарезать фрезерованием невозможно, долбление является единственным способом зубообработки. Оба эти способа используют для предварительного или окончательного нарезания зубчатых венцов. При предварительном нарезании на профиле зуба оставляют небольшой припуск, который снимают в ходе чистовой зубообработки.

В качестве чистовой обработки зубчатых венцов цилиндрических колес выступают шевингование, хонингование и шлифование.

Зубчатые колеса широко используются в различных отраслях машиностроения. В самых различных механизмах они служат для передачи вращающего момента от двигателя к рабочему органу, придают рабочему органу требуемые скорости вращения. Скорости в зацеплении v могут достигать десятков метров в секунду:

v = ,

где m – модуль колеса, мм;

z – число зубьев;

n – частота вращения, об/мин.

В принципе, профили колес могут быть образованы любыми кривыми. Но наиболее технологичным является эвольвентное зацепление, только при таком зацеплении профили обоих зацепляющихся колес являютсякривыми одного типа. Кроме того, эвольвента оказывается весьма технологичной кривой. Она может быть образована тремя различными способами при обкате:

– по делительной окружности диаметром D = m∙z производящей рейки с углом профиля, равным углу зацепления α;

– по делительной окружности диаметром D = m∙z другого колеса того же модуля с любым числом зубьев;

– по основной окружности точки, лежащей на прямой, касательной к этой окружности.

Первый из этих способов реализован при зубофрезеровании червячной фрезой, второй – при зубодолблении, третий – при некоторых видах зубошлифования и при нарезании резцовыми головками арочных зубчатых колес. Для двух первых способов характерна широкая универсальность режущих инструментов. Червячная фреза и долбяк определенного модуля могут быть использованы для нарезания колес того же модуля с любым числом зубьев. Еще более универсален третий способ. Резцовая головка определенного диаметра может нарезать арочные колеса различных в пределах трех миллиметров модулей, если эти колеса имеют одинаковый радиус арки.

При большой серийности производства может оправдать себя способ копирования, когда режущему инструменту придают размеры и форму впадины между зубьями (она различна при изменении модуля и числа зубьев). Концевыми и цилиндрическими фрезами не возможно получить высокую производительность, а зубопротягивание вполне может быть использовано.

Зубчатая протяжка – цилиндрический вращающийся инструмент достаточно большого диаметра, на периферии которого расположены режущие зубья. Оси нарезаемого зубчатого колеса и протяжки взаимно перпендикулярны. Каждый последующий зуб протяжки по сравнению с предыдущим имеет подъем по режущим поверхностям, следовательно, ее режущая часть напоминает улитку. Несколько последних зубьев протяжки являются калибрующими, они имеют рабочий профиль, совпадающий с профилем впадины между зубьями нарезаемого колеса.

На некотором секторе протяжка не имеет зубьев. Пока идет поворот протяжки в пределах этого сектора, нарезаемое колесо поворачивается на один шаг и далее начинается обработка следующей впадины. Определенным недостатком зубопротягивания является некоторая вогнутость по длине зуба, которая является мало существенной для колес с узким венцом.

Способ копирования реализован в отечественных зубошлифовальных станках мод. 586 и 5860, зарубежных станках фирм Kolb и Orkut. В зубошлифовальных станках, работающих копированием, затраты на получение иного профиля шлифовального круга для каждого модуля и числа зубьев, компенсируется, в отличие от лезвийных инструментов, легкостью заправки круга.