§2.Зуборезные долбяки

Зуборезный долбяк (рис. 94) имеет вид зубчатого колеса с изменяющимся по длине зуба смещением исходного контура (высотной коррекцией); контур торца зубчатого венца является режущей кромкой. Изменение высотной коррекции по длине зуба долбяка обеспечивает образование задних углов на лезвиях зубьев.

Долбяки для колес с винтовыми и шевронными зубьями имеют ту же конструкцию, что и прямозубые, но зубья у них винтовые.

§3.Геометрические параметры червячной модульной фрезы и ее элементы

Червячная модульная фреза (рис. 95) представляет собой червяк с трапецеидальной нарезкой, на котором прорезаны канавки перпендикулярно витку. В результате этого на червяке образуются зубья, расположенные по винтовой линии. Верхняя и боковые поверхности зубьев у червячных фрез затылуются по архимедовой кривой, что обеспечивает на зубьях постоянстве заднего и боковых задних углов.

При сечении зубьев фрезы плоскостью, перпендикулярной оси фрезы, образуется архимедова спираль, а в осевом сечении— прямолинейный трапецеидальный профиль. В нормальном сечении к витку профиль зубьев выполняется точно по ГОСТ 3058—54, которым определяется исходный контур трапецеидальной зубчатой рейки.

Заточка фрезы производится путем шлифования передних поверхностей зубьев так, чтобы они получались всегда направленными по радиусу.

Червячные модульные фрезы применяются для чернового и чистового нарезания зубчатых колес внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями. Они изготовляются цельными и со вставными зубьями.

По числу трапецеидальных витков червячные зуборезные фрезы выполняются однозаходными, двухзаходными и трехзаходными. Чем больше число заходов, тем выше производительность фрезы, но точность ее работы несколько снижается. Поэтому многозаходные фрезы применяются, как правило, для чернового зубофрезерования.

§4.Типы зубообрабатывающих станков.

Зубообрабатывающие станки служат для нарезания цилиндрических, червячных, шевронных и конических зубчатых колес. Изготовленные зубчатые колеса часто подвергаются последующей отделке.

Для нарезания зубчатых колес и их отделки используют разнообразные зубообрабатывающие станки: зубофрезерные (рис. 96), зубодолбежные (рис. 97), зубострогальные, зубопрояжные, зубоскругляющие, зубообкаточные, зубошевинговальные, зубопритирочные, зубошлифовальные и др.

§5.Понятие о нарезании червячных колес, червяков, шевронных и конических колес

1. Нарезание червячных колес. На рис. 98 приводятся три схемы нарезания червячных колес по методу обкатки.

Режущим инструментом при нарезании по схеме (рис. 98, а) является червячная фреза, у которой диаметр и заходность должны быть такими же, как у червяка, работающего в паре с нарезаемым колесом.

Процесс нарезания по этой схеме осуществляется при горизонтальной подаче заготовки S_Г. Фреза устанавливается так, чтобы ее ось находилась в плоскости симметрии заготовки червячного колеса.

При нарезании по схеме рис. 98, б режущим инструментом служит тоже цилиндрическая фреза, соответствующая размерности червяка, но имеющая заборный конус. По этой схеме процесс нарезания производится при тангенциальной подаче S_T. Фреза устанавливается на станке так, чтобы ось вращения ее находилась в плоскости симметрии заготовки.

Режущим инструментом при нарезании червячных колес для глобоидных передач (рис. 98, в) является глобоидная червячная фреза, которая с целью упрощения конструкции иногда заменяется одним или двумя резцами, помещенными в оправке и представляющими собой соответствующее число зубьев глобоидной фрезы.

На всех трех схемах стрелками показаны движения, встречающиеся при нарезании зубьев: V— движение скорости резания, S_Г или S_T— движение подачи и V_з—делительное движение, согласованное кинематически с вращательным движением фрезы.

2. Нарезание цилиндрических червяков производится по методу копирования способами, аналогичными изготовлению винтов. Нарезание винтов по методу копирования фасонными резцами на станках токарной группы и фасонными фрезами на станках фрезерной группы было рассмотрено выше.

Нарезание глобоидных червяков осуществляется по методу обкатки (рис. 98, г). Как видно на схеме, нарезание протекает при сочетании следующих движений: вращательного движения режущего инструмента V, которое является движением скорости резания; поступательно-возвратного движения инструмента S, на одних моделях станков и кругового движения, в плоскости, перпендикулярной оси вращения глобоидной заготовки, на других, являющегося движением подачи, и вращательного движения логобидной заготовки червяка V_з, кинематически увязанного с вращением режущего инструмента.

Для нарезания глобоидных червяков выпускаются специальные станки-полуавтоматы. Режущим инструментом является многозубая резцовая головка специальной конструкции. По внешнему виду такая головка представляет собой зубчатое колесо с зубьями трапецеидальной формы.

3. Цилиндрические шевронные колеса нарезаются методами копирования и обкатки (рис. 99).

4. Нарезание конических прямозубых колес. Конические прямозубые колеса нарезаются тремя методами: копированием, обкаткой и круговым протягиванием.

Метод копирования широко применяется при черновом (предварительном) нарезании. Для чернового нарезания по методу копирования конических прямозубых колес дисковыми модульными фрезами применяются, кроме универсальных фрезерных станков, специальные многошпиндельные фрезерные станки-полуавтоматы. Производительность станка-полуавтомата весьма высокая, так как время обработки одной впадины составляет 5...20 сек.

Метод обкатки получил наиболее широкое применение на практике.

На рис. 100, а приведена принципиальная схема нарезания конического прямозубого колеса двумя зубострогальными резцами. На схеме стрелками отмечены движения, участвующие в процессе нарезания. Поступательно-возвратное движение резцов V_р и V_х в процессе нарезания является движением скорости резания; вращательно-возвратное движение механизма обкатки (люльки) V_л, согласованное с возвратно-вращательным движением заготовки колеса V_з,— движением обкатки; поступательно-возвратное движение заготовки S_t служит для установки на глубину впадины и отвода бабки и, наконец, прерывистое вращательное движение 1/Z (где Z— число нарезанных зубьев)— делительным движением, и осуществляется тогда, когда заготовка и резцы отведены друг от друга. Станки зубострогального типа для нарезания конических колес выпускаются промышленностью нескольких моделей, но все они имеют в основе рассмотренную схему.

На рис. 100, б дана схема нарезания конического прямозубого колеса по методу обкатки двумя дисковыми сборными фрезами.

Это новый способ нарезания, и он повышает производительность в 3...5 раз по сравнению с зубостроганием за счет применения вращающегося многорезцового инструмента вместо двух зубострогальных резцов, совершающих возвратно-поступательное движение, и позволяет нарезать колеса без предварительного прорезания впадин.

Вращательное движение дисковых фрез V, указанное на схеме, является движением скорости резания; возвратно-вращательное движение люльки V_л, согласованное с вращательным движением заготовки V_з,— движением обкатки; поступательно-возвратное движение S_t— движением подачи на глубину впадины. Когда люлька закончит обкатку, заготовка автоматически отводится от фрез, и люлька начинает вращаться в обратную сторону. Нарезаемая заготовка продолжает вращаться в ту же сторону, как вращалась и при рабочем ходе люльки. За период обратного вращения люльки заготовка успеет повернуться на такой угол, который соответствует делению на число нарезаемых зубьев.

На рис. 100, в показано нарезание конического прямозубого колеса способом строгания по копиру одним зубострогальным резцом. Этот способ нарезания имеет сравнительно низкую производительность и находит применение в производстве колес крупных размеров, выпускаемых в единичных экземплярах.

На схеме видно, что резец совершает поступательно-возвратное движение V_р и V_х вдоль направляющей, которая помещена в шарнирное устройство, которое может поворачиваться вокруг горизонтальной и вертикальной осей (движение S и S₁), проходящих через вершину начального конуса нарезаемого колеса.

Ролик на штанге, прижимаемый к копиру, заставляет вершину резца описывать путь согласно профилю копира в масштабе, пропорциональном расстоянию. После обработки профиля зуба резец отводится. Делительное устройство станка: поворачивает заготовку на следующий зуб (движение 1/Z) и процесс нарезания повторяется снова.

На станках, работающих по этой схеме, движения V_р и V_х будут движениями скорости резания; результатирующее движений S и S₁— движением подачи; делительным движением— движение, обозначенное на схеме через 1/Z.

Метод кругового протягивания впадин. На рис. 101 приводится схема нарезания конических прямозубых колес по этому методу.

Этим методом производится последовательное прорезание впадин. Каждая впадина прорезается окончательно за один оборот круговой протяжки в течение 2...6 сек. Протяжка вращается с равномерной скоростью V и в то же время ее ось совершает поступательно-возвратное движение V₁ с различной скоростью при резании черновыми, получистовыми и чистовыми резцами.

Круговая протяжка обычно состоит из 15 зубчатых блоков, в каждом по 5 зубьев, и двух секторов, не заполненных зубчатыми блоками. Первые 10 блоков являются черновыми, следующий блок получистовой и последние 4 чистовые блока выполняют окон чательное профилирование впадины. Зубья круговой протяжки затылованы по архимедовой кривой. Черновые резцы имеют подъем в радиальном направлении, т. е. так же, как у стержневых протяжек каждый следующий зуб выше предыдущего на величину, называемую перепадом. Чистовые зубья подъема не имеют и обрабатывают только боковые стороны впадины.

При перемещении оси круговой протяжки из О₁, вО₂ в резании участвуют зубья первых 11 блоков и фасочный резец, установленный в приспособлении, помещенном в промежутке между 11 и 12-м блоками. При обратном движении протяжки изО₁ в О₂ участвуют в резании зубья 4 чистовых блоков и производится поворот заготовки на угловой шаг (движение 1/Z) в тот момент, когда против заготовки колеса оказывается сектор протяжки, не заполненный режущими зубьями. Таким образом, здесь не требуется для индексирования останавливать вращение протяжки в отводить заготовку.

В процессе кругового протягивания впадин заготовка неподвижна. Круговая протяжка является весьма сложным зуборезным инструментом специальной конструкции.

На станке для кругового протягивания вращательное и возвратно-поступательное движения круговой протяжки согласованы так, что каждый чистовой резец окончательно профилирует свой определенный участок на боковых поверхностях зубьев. В результате огибающего действия режущих лезвий 20 чистовых зубьев профиль конической впадины соседних зубьев, оказывается полностью сформированным.

Скоростью резания здесь принято считать окружную скорость протяжки на максимальном диаметре, а подачей является величина перепада каждого следующего зуба относительно предыдущего.

4. Нарезание конических колес с криволинейными зубьями. Конические колеса с криволинейными зубьями нарезаются по методу обкатки и по методу копирования. Рассмотрим только один способ нарезания указанных конических колес по методу обкатки.

На рис. 102, а изображена схема нарезания конического колеса резцовой головкой. Вращательное движение резцовой головки V является движением скорости резания; возвратно-вращательное движение люльки V_л, согласованное с вращательным движением заготовки V_з,— движением обкатки; поступательно-возвратное движение S_t— движением подачи на глубину впадины. Вращательное движение люльки (обкатка) продолжается до тех пор, пока не будет обработана впадина. Когда обкатка закончится, заготовка отводится от резцовой головки; люлька поворачивается в обратную сторону до исходного положения. Заготовка колеса продолжает вращаться в том же направлении и за время обратного вращения люльки успевает занять угловое положение, соответствующее новой впадине.

На практике большое значение имеет выбранный способ чистового нарезания резцовыми головками криволинейных зубьев у конических колес: односторонний, двухсторонний и двойной двухсторонний.

При одностороннем способе нарезания каждая сторона впадины зуба колеса (большего звена в паре) и шестерни (малого звена в паре) профилируются отдельно на разных наладках станка. При двухстороннем способе нарезания обе стороны впадины зуба колеса профилируются на одной наладке одновременно, а сопряженная шестерня профилируется по одностороннему способу и обычно каждая сторона впадины зуба— на отдельном станке. За счет корректирования наладки станков, нарезающих шестерню, достигается высокое качество сопряжения профилей зубьев в передающей паре. При двойном двухстороннем способе нарезания обе стороны впадины зуба как у колеса, так и у шестерни профилируются одновременно. Последний способ нарезания, хотя и является более производительным, не обеспечивает получение такого высокого качества колес, как первые два способа.

Основными типами резцовых головок являются головки одностороннего резания и головки двухстороннего резания.

Головки одностороннего резания имеют только наружные или только внутренние резцы, а головки двухстороннего резания имеют наружные и внутренние резцы, чередующиеся в корпусе (рис. 102, б).