4. Изготовление конических зубчатых колес

4.1. Черновое нарезание конических прямозубых колес дисковыми модульными фрезами по методу копирования

В единичном и мелкосерийном производствах конические колеса нарезают дисковыми модульными фрезами на универсальных фрезерных станках, оснащенных делительными головками. При этом используют 2 набора фрез. Набор из 8 фрез предназначен для нарезания зубчатых колес с модулем до 8 мм. Набор из 15 фрез – для колес с модулем выше 8 мм. Фрезы из стандартного набора выбирают по приведенному числу зубьев:

,

где  - числа зубьев шестерни и колеса,

- углы делительных конусов шестерни и колеса (угол между осью зубчатого колеса и образующей его делительного конуса).

Номера дисковых модульных фрез в зависимости от числа зубьев для набора из 8 фрез приведены в таблице:

Номер фрезы	1	2	3	4	5	6	7	8
Приведенное число зубьев	12-13	14-16	17-20	…	…	…	55-134	135

Дисковые модульные фрезы проектируют исходя из следующих соображений: профили зуба фрезы делают близким к профилю впадины на внешнем торце А зубчатого венца. Толщину вершины зуба фрезы принимают равной ширине впадины на внутреннем торце Б зубчатого венца с учетом припуска под чистовое зубонарезание.

На рис. 4.1., а дан вид на впадину со стороны внешнего торца зубчатого венца. На рис. 4.1., б показана первая установка заготовки при прорезке впадины. Если осуществить прорезку впадины по этой схеме, то ни в одном из сечений зуба не получится профиль близкий к требуемому. Несколько улучшить профиль зубьев можно, если кроме первой прорезки произвести дополнительную обработку впадины с одной и другой сторон (рис. 4.1., в, г).

Рис. 4.1. – Схема формирования впадины конического колеса дисковой модульной фрезой.

В массовом и крупносерийном производстве черновое нарезание зубьев конических колес производят дисковыми модульными фрезами на специальных станках ЕЗ-40 Егорьевского станкостроительного завода. Станок имеет двухпозиционный стол 1 (рис. 4.2.). На рабочей позиции комплектом дисковых фрез 2 одновременно обрабатывают 2-4 заготовки 3. На загрузочной позиции в это время рабочий производит смену заготовок. В процессе нарезания зубьев заготовка неподвижна, а фреза движется вдоль образующей конуса впадины.

Рис. 4.2. – Черновое нарезание зубьев комплектом дисковых фрез.

Для чернового прорезания впадин весьма эффективно использование дисковых резцовых головок большого диаметра (500-600 мм). В этом случае (рис. 4.3.) движение подачи где  заготовки 1 осуществляют в радиальном направлении, т.е. используется принцип наикратчайшего рабочего хода. При большом диаметре инструмента возможна параллельная обработка нескольких заготовок.

Рис. 4.3. – Черновое нарезание зубьев дисковой резцовой головкой большого диаметра.

4.2. Строгание зубьев прямозубых конических колес

Конические колеса с прямыми зубьями могут быть нарезаны двумя резцами на зубострогальных станках. Строгание зубьев бывает черновое и чистовое. Чистовое нарезание зубьев производят методом обката с единичным делением, при этом имитируется зацепление обрабатываемого зубчатого колеса с воображаемым производящим коническим колесом, боковые поверхности зубьев которого материализуют 2 зубострогальных резца.

Принципиальная кинематическая схема зубострогального станка показана на рис. 4.4. Обкатная люлька 1 станка, несущая суппорты с резцами 2, кинематической цепью связана со шпинделем бабки 3, на котором установлена заготовка 4. Кинематическая цепь станка включает червячные передачи 5 и 6, приводящие во вращение люльку и шпиндель заготовки гитарой деления 7 и обката 8 и механизма деления.

Привод люльки и заготовки осуществляется от электродвигателя 10 через коробку подач 11.

В процессе обработки резцы получают возвратно-поступательное движение резания  и одновременное вращение вокруг оси производящего колеса 12. Заготовка при этом вращается вокруг своей оси согласованно с вращением производящего колеса.

Черновое нарезание зубьев конических колес производят методом копирования без движения обката. Люльку станка устанавливают неподвижно, а заготовке сообщают движение подачи вдоль оси люльки. После прорезания впадины на полную глубину заготовку отводят в исходное положение, следует деление на зуб, и цикл обработки повторяют.

Благодаря своей универсальности метод строгания зубьев двумя резцами широко применяется в единичном и серийном производствах, он обеспечивает сравнительно высокое качество обработки простым и недорогим инструментом: на станках нормальной точности достигается 7-8 степень точности зубчатого колеса, на станках повышенной точности – 6-7 степень точности по ГОСТ 1758-81.

Вместе с тем из-за больших потерь времени на вспомогательные ходы инструмента метод имеет сравнительно низкую производительность.

4.3. Обработка конических прямозубых колес двумя дисковыми фрезами

Нарезание зубьев производят двумя спаренными дисковыми фрезами 1 (рис. 4.4., а), расположенными под углом друг к другу и формирующими одновременно впадину заготовки 2. При этом резцы одной фрезы входят в промежутки между резцами другой фрезы и обрабатывают «свою» сторону впадины зубчатого колеса. Обработка может вестись по методу врезания, обката или комбинированно – врезание, а затем обкат. Деление периодическое после профилирования каждой впадины.

Рис. 4.5. – Схема нарезания зубьев конических колес двумя дисковыми фрезами.

В процессе обработки по методу обката фрезам сообщают главное движение резания  , круговое движение обката в вертикальной плоскости, а заготовке – согласованное вращение вокруг её оси. Таким образом, имитируется зацепление заготовки с производящим колесом, зубья которого материализуют дисковые фрезы. Фрезы вдоль зуба не перемещают, поэтому дно впадины слегка вогнутое (рис. 4.4., б).

С целью продольной модификации зубьев режущие кромки располагают под углом к оси вращения инструмента, поэтому, описывая при вращении коническую поверхность главного движения, режущие кромки формируют бочкообразные зубья.

Производительность станков при работе двумя дисковыми фрезами значительно выше, чем при зубострогании двумя резцами. Так, например, при исполнении комбинирования данного метода она выше в 4 раза. Точность зубчатых колес соответствует 7-8 степени точности по ГОСТ 1758-81.