1.5. Изготовление зубчатых колес.

Существует два основных способа изготовления цилиндрических зубчатых колес: копирование и обкатка.

В способе копирования инструмент имеет либо форму зубчатого колеса (изготовление путем штамповки, отливки), либо форму впадины между зубьями (нарезание зубьев пальцевой или модульной фрезой). В последнем случае за один проход инструмента удаляется материал одной впадины между зубьями (рис.7). Затем заготовка поворачивается на угловой шаг зубьев и вновь прорезается одна впадина и т.д. Этот способ имеет малую производительность и требует большого набора режущего инструмента для каждого модуля и каждого числа зубьев, т.к. при изменении m или Z размеры впадины (и зуба) меняются. На практике одним инструментом нарезают колеса данного модуля с разными числами зубьев, которые указаны на инструменте. При этом сокращается количество инструмента, но увеличивается неточность нарезания зубьев.

а) б)

Рис.7. Схема нарезания зубчатого колеса 1 способом копирования:

а) пальцевой фрезой – 2; б) модульной фрезой – 3.

В способе обкатки инструменту в виде зубчатого колеса, зубчатой рейки или червяка (червячная фреза) и заготовке сообщается относительное движение такое, как если бы они находились в зацеплении. Одним инструментом данного модуля можно изготовить колесо с любым числом зубьев. Этот способ является высокопроизводительным, экономичным и относительно точным.

Рис.8. Схемы изготовления зубчатых колес способом обкатки:

а) долбяком, б) гребенкой, в) червячной фрезой, г) накаткой. 1- заготовка, 2 – инструмент.

На рис.8 а) показана схема нарезания зубьев колес с помощью инструмента, называемого долбяк. Зубья долбяка имеют режущие грани и при движении вниз снимают стружку с заготовки. Кроме возвратно-поступательного движения долбяка заготовке и инструменту сообщаются скорости такие, что , где индекс 1 относится к заготовке, а 2 – к инструменту (Z₁ – то число зубьев, которое требуется нарезать). С помощью долбяка можно изготовить зубчатые колеса не только с внешними, но и с внутренними зубьями.

На рис.8 б) показана схема нарезания зубьев с помощью зубчатой рейки, которая, имея режущие грани, называется гребенкой. Гребенка, срезая стружку, совершает возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной плоскости заготовки. Одновременно гребенке сообщается линейная скорость , а заготовке – угловая такие, что Недостатком этого метода является то, что на гребенке имеется от 5 до 10 зубьев и для того, чтобы нарезать зубчатое колесо, гребенку необходимо несколько раз переставлять в исходное положение, что уменьшает производительность. Однако гребенку легче всего изготовить.

На рис.8 в) показан наиболее распространенный метод нарезания зубьев зубчатых колес червячной фрезой. Вращение фрезы и заготовки связано зависимостью , где Z₂ - число заходов червячной фрезы. Кроме вращательного, фреза и заготовка находятся в поступательном относительном движении в плоскости, перпендикулярной плоскости заготовки.

На рис.8 г) показана схема накатки зубьев на заготовке. При относительном вращении зубья колеса-инструмента вдавливаются в заготовку и образуют зубья изготовляемого колеса. Этим методом обычно изготовляют зубчатые колеса с малым модулем.

Контур зубьев режущего инструмента изготовляется в соответствии с исходным контуром зубчатой рейки (рис.9), который характеризуется следующими стандартными значениями по ГОСТ 13754-81. Угол главного профиля , коэффициентом высоты головки , коэффициент радиального зазора в паре исходных контуров , коэффициент высоты ножки зуба , коэффициент граничной высоты , коэффициент глубины захода зубьев в паре исходных контуров , коэффициент радиуса кривизны переходной кривой .

Рис.9. Исходный контур.

1 – делительная прямая, 2 – прямая головок, 3 – прямая ножек.

Любой линейный параметр исходного контура находится путем умножения соответствующего коэффициента на модуль, например, высота ножки зуба рейки равна , а высота головки - .

Зубчатая рейка, зубья которой выполнены по исходному контуру, называется производящей рейкой. Средняя линия производящей рейки, которая делит глубину захода пополам, называется делительной прямой. По делительной прямой толщина зуба равна ширине впадины.