3.2. Метод обкатки

Более распространено изготовление зубчатых колес методом огибания (обкатки).

Процесс нарезания зубьев эвольвентного профиля методом обкатки заключается в том, что режущему инструменту и заготовке сообщают то относительное движение, которое имели бы два зубчатых колеса, находящихся в правильном зацеплении.

В таком случае режущий инструмент должен представлять собой также зубчатое колесо, т.е. колесо – инструмент может быть сделано в виде колеса или рейки.

В качестве инструмента применяется зубчатая инструментальная рейка, долбяк-колесо, червячная фреза (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Нарезание зубьев червячной фрезой.

Метод обкатки (огибания) является весьма точным, высокопроизводительным и наиболее распространенным способом образования зубьев. Его ценность еще в том, что он позволяет одним режущим инструментом данного модуля нарезать колеса того же модуля с любым числом зубьев.

Рис. 3.5. Зубчатые рейки разных видов.

На рисунках 3.2, 3.3, 3.4 приведены основные виды нарезания зубьев методом обкатки и показаны относительные движения режущего инструмента заготовки.

3.2.1. Инструментальная рейка (производящее колесо)

Рассмотрим процесс нарезания зубьев зубчатого колеса при помощи инструментальной рейки или производящего колеса.

Производящим колесом (рейкой) называется воображаемое колесо (рейка), боковые поверхности зубьев которого образуются режущими кромками инструмента при его движении. Зацепление нарезаемого колеса с производящем колесом (рейкой) называется станочным зацеплением. Так как основным видом инструмента при нарезании колес является инструмент реечного типа, то будем рассматривать нарезание колес производящей рейкой. Контур зубьев производящей рейки называется исходным производящим контуром.

Геометрия зубьев нарезаемого колеса определяется параметрами контуров зубьев производящей рейки и ее расположением по отношению к колесу.

Форма и размеры производящего контура стандартизированы и выражаются в долях модуля т. Здесь α = 20° – угол профиля, h – высота зуба, Р – шаг, d – делительный диаметр, z – число зубьев.

Притупление зубьев рейки у вершины вводится для уменьшения подрезания зубьев нарезаемого колеса и для получения более плавной кривой у их основания, что повышает прочность зубьев нарезаемого колеса.

Колесом без смещения называется колесо, у которого по делительной окружности окружная толщина зуба равна окружной ширине впадине S = е.

При нарезании колес без смещения делительная окружность колеса катится без скольжения по делительной прямой производящей рейки. Угол профиля зуба колеса в точке на делительной окружности равен углу профиля зуба рейки и углу зацепления.

Рис.3.5

Инструментальная рейка

При нарезании зубьев инструментальной рейкой (рис.3.5) начальная окружность заготовки перекатывается без скольжения по начальной прямой рейки, т.е. заготовка совершает вращательное движение, а рейка – поступательное (рис.3.6). Преимущество рейки заключается в том, что зубья у рейки имеют прямолинейный профиль, что облегчает ее изготовление и уход за нею (заточка и т.д.).

Рис.3.6.

Основные размеры колеса без смещения

Число зубьев колеса z = . (3.1)

Шаг зубчатого колеса по делительной окружности Р_t = π · т. (3.2)

Толщина зуба по делительной окружности S = π · т. (3.3)

Высота головки зуба h =1·m. (3.4)

Высота ножки зуба h_а= 1,25 · т. (3.5)

Высота зуба h=h_a + h_f. (3.6)

Диаметр окружности вершин d = d₁ + 2т = d₁ + 2h_а. (3.7)

Диаметр окружности впадин d _f = d₁ – 2,5т = d₁ – 2h_f. (3.8)

Угловой шаг (3.9)

Минимальное число зубьев прямозубого колеса, нарезаемого без подрезания, равно z _min =17.

Для получения меньших габаритов передачи часто требуется иметь колеса с числом зубьев z < z _min.

Для нарезания таких колес без подрезания инструмент смещают на величину х_m (где х – коэффициент смещения производящего контура).

Смещение х_m – это расстояние по нормали между делительной окружностью

колеса и делительной прямой рейки; оно считается положительным, если делительная прямая рейки не пересекает делительную окружность колеса (рейка отодвинута от оси колеса).

Минимальное смещение инструмента, при котором зубья нарезаются без подреза, равно величине х _min · т, где х _min = – минимальный коэффициент смещения, обеспечивающий нарезание зубьев без подрезания.

Смещение вводится не только для устранения подрезания колеса, но и для повышения изгибной и контактной прочности зубьев, для увеличения их износостойкости, а также для вписывания в заданное межосевое расстояние.