4. Обработка зубьев конических колес

Для передачи движения между валами, оси которых Пересе- каются или скрещиваются в пространстве, используются конические зубчатые колеса. Они бывают с прямыми зубьями и с криволинейными зубьями.

Колеса с прямыми зубьями применяют в узлах, передающих небольшие нагрузки, работающих при небольших скоростях (менее 10 м/с) с невысокими требованиями по плавности и бесшумности работы.

По сравнению с колесами с прямыми зубьями, колеса с криволинейными зубьями имеют большую прочность и износостойкость зубьев, более бесшумные при работе на высоких скоростях, могут осуществлять большие передаточные отношения (до 100), менее чувствительны к погрешностям монтажа. Однако они менее технологичны в изготовлении, требуют сложных специальных станков и инструментов, что приводит к большой трудоемкости и стоимости изготовления.

Коническая передача (рис. 16.24) [10] состоит из шестерни 7, имеющей меньшее число зубьев, и колеса 2 с большим числом зубьев. Относительное движение колеса и шестерни можно схематически представить к&к качение без скольжения друг по другу их начальных конусов. Линии пересечения начальных конусов и боковых поверхностей зубьев называют линиями зубьев. В прямозубых конических передачах линии зубьев прямые и при продолжении они пересекают ось колеса.

Стандартом предусмотрены три формы зубьев в осевом сечении конических колес (рис. 16.25) [10].

Большинство прямозубых колес имеют форму I, у которой вершины делительного конуса и впадин совпадают (сходятся в одной точке на оси колеса), а высота ножки зубьев пропорционально понижается от внешнего торца к внутреннему торцу.

У зуба формы II вершины делительных конусов и впадин не совпадают, а у формы III зубья равновысокие (образующие делительного конуса, вершин и впадин параллельны друг другу).

Основными параметрами конического колеса в осевом сечении являются (см. рис. 16.24):

• базовое расстояние А;

• расстояние от вершины до плоскости внешней окружности

вершин зуба В;

Конус вершин

Рис. 16.24. Конические зубчатые колеса:

а — схема зацепления; 6 — основные параметры в осевом сечении; 7 — шестерня; 2 — колесо

• расстояние от базовой поверхности до плоскости внешней окружности вершин зуба С;

• ширина зубчатого венца Ь\

• средняя точка зуба, лежащая на образующей делительного конуса посередине длины зуба т\

24-1924

Форма II Форма III

Рис. 16.25. Основные формы зубьев конических колес: а — форма I (пропорционально понижающиеся); б — форма II (со смещением вершин конусов); в — форма III (равновысокие)

у

конусные расстояния: внешнее К_е, внутреннее т* К, и среднее — К_т;

внешние диаметры вершин с1_ае и впадин с1_/е\

внешний 4 и средний с!_т делительные диаметры;

угол делительного конуса 5, конусов вершин д_а и впадин 5^;

глы головки в_а и ножки 0у зуба;

угол наклона линии нормального сечения криволинейного зуба в точке т к оси р„; внешняя высота зуба й_е;

_ _ (1_т модуль зуба в средней точке нормального сечения т_н = ;

# передаточное отношение числа зубьев колеса (2^) и шестерни (2,) V =^.

|1

Нарезание зубьев конических колес может осуществляться тремя методами:

1. копирования;

2. обкаточного огибания;

3. комбинированным.

При нарезании зубьев методом копирования профиль режущих кромок инструментов соответствует профилю впадин между зубьями. Обработка ведется дисковыми или пальцевыми фасонными фрезами. Кинематика процесса подобна кинематике при нарезании цилиндрических зубчатых колес. Главным движением является вращение фрезы, движением подачи — прямолинейное движение вдоль образующей конуса впадины зубчатого колеса. После нарезания одной впадины с помощью делительного меха-

низма станка производится поворот заготовки на один окружной шаг зубьев и нарезается следующая впадина.

При черновой обработке профиль режущих кромок фрез обычно делают прямолинейным. Диаметр вершин зубьев пальцевых фрез принимают меньшим ширины дна впадины у внутреннего торца колеса, где она наименьшая, и больше половины ширины дна впадины у наружного торца, где она наибольшая.

В условиях мелкосерийного и единичного производства при отсутствии специальных станков дисковыми и пальцевыми фрезами можно производить чистовую обработку зубьев конических колес на универсально-фрезерных станках. В этом случае профилирование режущей части зубьев фрез ведется по среднему сечению впадины между зубьями колеса с изменением угла установки оси фрезы относительно оси заготовки. Обработка одной впадины производится за два прохода: сначала обрабатывается боковая поверхность одного зуба, затем боковая поверхность соседнего зуба.

Для нарезания прямых зубьев конических колес методом копирования применяются также круговые протяжки. Впадина фасонного профиля формируется за один оборот протяжки.

Метод обкаточного огибания применяется более широко, чем метод копирования, так как им можно обрабатывать как прямозубые конические колеса, так и колеса с криволинейными зубьями с профилем, близким к эвольвентному.

В основе метода обкаточного огибания лежит принцип зацепления нарезаемого колеса с плоским производящим колесом, у которого угол делительного (начального) конуса 5 = 90° (рис. 16.26, а) [10]. Показанное на рисунке воображаемое ко- лесо 1 конструктивно реализуется на зуборезном станке в виде специального узла (люльки) и резцов, которые выполняют роль зубьев и устанавливаются на люльке. Для осуществления про- ЛМН резания (снятия припуска с заготовки Щь резцам сообщается главное движение вдоль зуба от отдельного привода. Формирование зубьев колеса происходит за счет сочетания двух движений — резания и обката заготовки относительно производящего колеса (круговой подачи). В среднем сечении А—А имеет место зацепление круговой рейки (боковые стороны зуба прямолинейные) с заготовкой, а значит, в процессе обработки зубья нарезаемого колеса приобретут эвольвентный профиль с небольшим подрезанием ножки и головки. Режущие зубья инструмента могут воспроизводить или зуб (рис. 16.26, в), или впадину зуба рейки (рис. 16.26, ф, ^

24*

Д

А-А

Образующая начального , О,

Рис. 16.26. Образование зубьев конических колес: а—г — 8 = 90"; д — 8 = 90’ -0/, 1 — производящее колесо; 2 — нарезаемое колесо

ля упрощения конструкции зуборезных станков и повышения жесткости узла крепления заготовки плоское производящее колесо заменяют плосковершинным (рис. 16.26, д) с углом начального конуса 5 = 90° - 0_/5 где 0у — угол ножки зуба обрабатываемого колеса. В этом случае вершинные режущие кромки зубьев инструментов совершают движение в плоскости Е—Е, перпендикулярной оси колеса. Такая замена вызывает некоторую погрешность угла зацепления при нарезании зубьев колеса и шестерни от одного производящего колеса, которая в значительной степени может быть уменьшена за счет назначения соответствующих углов профиля резцов зуборезных головок.

Нарезание конических колес с прямыми зубьями осуществляется зубострогальными резцами, дисковыми фрезами и круго-

в ыми протяжками. Зубострогальные резцы получили наиболее широкое применение. Чистовое зубострогание производится методом обкаточного огибания, а черновое — методом копирования. Обработка ведется на зубострогальных станках-полуавтоматах двумя резцами по схеме, представленной на рис. 16.27, а [10].

Рис. 16.27. Нарезание прямозубых конических колес: а — схема резания (1,2— резцы; 3 — производящее колесо; 4 — обрабатываемое колесо); б — кинематическая схема зубострогального станка (7 — люлька; 2 — резец; 3 — заготовка колеса; 4 — бабка; 5 — гитара деления; 6 — механизм деления; 7 — корректирующее устройство; 8 — гитара обкатки)

Резцы 1 и 2 установлены в суппорте на люльке станка. Их режущая часть оформлена в виде впадины между зубьями воображаемого производящего колеса 3, с которым в процессе нарезания зубьев находится в зацеплении обрабатываемое колесо 4.

На рис. 16.27, б приведена упрощенная кинематическая схема зубострогального станка. В процессе обката вращение заготовки колеса 3, установленной в бабке 4, через гитару деления 5, механизм деления 6 и гитару обкатки <? кинематически связано с вращением люльки 1. В процессе обработки резцам 2 специальными кулачками сообщается возвратно-поступательное движение. Резцы работают попеременно. При движении к точке О пересечения образующих линий начальных конусов производящего и нарезаемого колес одну боковую поверхность зуба колеса обрабатывает первый резец (при прямом ходе), а вторую боковую поверхность — второй резец (при обратном ходе).

При черновой обработке движение обката выключается, оба резца совершают возвратно-поступательное движение и нареза

ют зубья прямолинейного профиля методом копирования. Таким способом нарезают зубья колес с модулем т = 2,5—16 мм и диаметром до 800 мм. При этом из целой заготовки зубья модулем т й 4 мм нарезают за одну операцию, а с модулем т > 4 мм —« за две операции (черновую и чистовую).

Недостатком зубострогания является невысокая производительность вследствие возвратно-поступательного главного движения и низких скоростей резания (до 15 м/мин). Его преимуществом является простота конструкции и дешевизна инструмента, универсальность, высокая точность обработки (6—8-я степень).

З

А-А

Рис. 16.28. Зубострогальный резец:

1 — боковая режущая кромка; 2 — вершинная режущая кромка

убострогальный резец для чистовой обработки (рис. 16.28) [10] представляет собой фасонный призматический инструмент § двумя взаимозаменяемыми рабочими частями на концах, имеющими прямолинейную боковую 1 и вершинную 2 режущие кромки. Зубострогальные резцы стандартизованы. Профиль режущих кромок черновых резцов не регламентирован и может быть ступенчатым или криволинейным для обеспечения равномерного припуска на чистовую обработку. Резец крепится к державке винтами.

Передняя грань резцов плоская, у стандартных резцов имеет передний угол в нормальном сечении у_н = 20°, но в зависимости от свойств обрабатываемых материалов он можует быть у_н ж 10...25°. Задний угол & вершинной кромке до установки в суппорте станка а_в = 0°. В рабочем положении резец устанавлива

ется с поворотом относительно дна впадины нарезаемого колеса, за счет чего задний угол при вершине резца а_в = 12°. На боковых режущих кромках задний угол всегда меньше, чем при вершине (<х_б < а_в).

В крупносерийном и массовом производстве для нарезания прямозубых конических колес широкое применение получили дисковые фрезы, обработка которыми обеспечивает в 3—5 раз более высокую производительность, чем зубострогание. Схема нарезания зубьев дисковыми фрезами приведена на рис. 16.29, а [10].

Обработка впадин между зубьями производится двумя фрезами 2, расположенными в ОДШЙ впадине колеса наклонно друг к другу так, что резцы 3 одной фрезы входят в промежутки между резцами 4 другой фрезы. Каждая фреза обрабатывает свою сторону зуба 5 колеса боковыми прямолинейными режущими кромками 6. Шпиндели с закрепленными дисковыми фрезами устанавливаются на люльке станка, которая при чис* товой обрабоке совершает движение обката, согласованное с движением обрабатываемого колеса. Зубья фрез, вращаясь вокруг оси инструмента, воспроизводят боковые , поверхности зубьев производящего колеса и формируют боковые поверхности зубьев нарезаемого колеса. При обработке каждой впадины фрезы не перемещаются вдоль зуба (нет продольной подачи), поэтому дно впадины представляет собой вогнутую поверхность глубиной

г Ь²

/=—-со$а^’

Н-

где Ъ — длина зуба, мм; с1_а — наружный диаметр фрезы, мм; а — угол зацепления, град.

В целях уменьшения вогнутости дна впадины нарезаемых колес их зубья должны иметь небольшую длину, а дисковые фрезы должны быть максимального диаметра. Поскольку длина зубьев обычно связана с их модулем, то для т < 3 мм применяют фрезы й_а т 150 мм;' для т = 3...8 мм — й_а = 21% мм; для т = 8...12 мм — с1_а = 450 мм.

Черновое нарезание зубьев конических колес дисковыми фрезами обычно производится методом копирования. При этом заготовка неподвижна, люлька с фрезами не имеет продольного перемещения, а фрезы, вращаясь, врезаются в заготовку на полную глубину обрабатываемой впадины. После этого фрезы отво-

^{1 6} А-А

Рис. 16.29. Дисковая зуборезная фреза:

а — схема чистовой обработки зубьев конического колеса (/ — нарезное колесо; 2 — фрезы; 3, 4 —резцы; 5 — обрабатываемые зубья; б — режущая кромка); б — конструкция сборной фрезы (7 — корпус; 2 — нож; 3 — винт); в — нож фрезы (/ — боковая режущая кромка; 2 — режущая кромка вершины)

дятся от заготовки, она поворачивается на величину окружного шага зубьев нарезаемого колеса и повторяется цикл обработки следующей впадины.

При комбинированном методе нарезания зубьев конических колес дисковыми фрезами вначале производится врезание на неполную глубину с оставлением припуска на чистовую обработку, затем включается движение обката и зубья колеса формируются окончательно. Зубчатые колеса с модулем тй 5 мм этим методом нарезают из целой заготовки за одну операцию, а для колес с т > 5 мм — за две операции (черновую и чистовую).

Дисковая зуборезная фреза представляет собой сборную одноугловую фрезу, оснащенную ножами 2, которые закреплены на корпусе 1 винтами 3 (рис. 16.29, б). Ножи имеют две прямолинейные режущие кромки — боковую 1 и вершины 2 (рис. 16.29, в). Передняя поверхность боковых режущих кромок плоская с передним углом у_н = 20^е (для обработки конструкционных сталей). Задние углы получаются путем затылования с углом при вершине а = 12^е. Ширина вершинной кромки зубьев дисковой фрезы берется равной 5_а« 0,4 мм.

Н

Рис. 16.30. Круговая протяжка для нарезания прямозубых конических колес: а — конструкция протяжки; б — схема удаления припуска из впадины между зубьями нарезаемого колеса (/ — черновыми зубьями; 2 — получистовыми зубьями; 3 — чистовыми зубьями); в — крепление блока резцов протяжки и форма режущих кромок зубьев

а

б

в

аибольшую производительность при зубонарезании обеспечивают круговые протяжки (рис. 16.30) [10]. Однако они имеют высокую стоимость, требуют специальных дорогих станков и

их применение экономически оправдано только в массовом производстве, в основном при изготовлении конических колес дифференциалов автомобилей, тракторов и других транспортных машин.

Круговые протяжки для обработки колей с МЭДУ1Ш зубьев т < 5 мм в большинстве случаев делают комбинированными, имеющими черновые и чистовые зубья. Обработку колес с модулем т- 5...8 мм производят за две операции — черновую и чистовую. Кинематика нарезания зубьев круговыми протяжками состоит из следующих основных движений: вращения протяжки (главное движение Д), продольного перемещения протяжки вдоль впадины нарезаемых зубьев (движение подачи Д), возврата в исходное положение и поворота заготовки на один угловой шаг.

Комбинированная круговая протяжка представляет собой диск (рис. 16.30, а), на котором винтами закреплены сегменты (блоки) с 2—4 резцами. Например, протяжка для нарезания колес модуля т = 5 мм с 2, = 11 и^ = 20 зубьев имеет 15 сегментов с 75 резцами (48 черновых, 7 получистовых, 20 чистовых). Срезание припуска осуществляется за счет большей высоты последующего зуба протяжки по отношению к предыдущему, т. е. вершины зубьев находятся на разных радиусах от оси вращения протяжки. При прямом ходе протяжки из точки О, в точку 0₂ в работу вступают вначале черновые зубья, а затем получистовые. Обработка чистовыми зубьями осуществляется при обратном шт протяжки из точки 0₂ в точку О,. Поворот заготовки на один шаг производится в момент, когда над заготовкой находится участок протяжки бщ зубьев.

По кинематике процесс нарезания зубьев круговыми протяжками подобен фрезерованию, поэтому круговые протяжки ШШШЩ называют фрезами-протяжками.

Режущие зубья круговой протяжки затылованы с задним углом на вершинной кромке а_в = 1Д...1Г и передним углом в нормальном сечении посередине высоты зуба '^^15°. Переточка зубьев протяжки производится по передней грани.

Черновые зубья протяжки удаляют материал из впадины ме- эду зубьями нарезаемого колеса йю генераторной: теме, а получистовые и чистовые — по профильной теме (рис. 16.30, б). Боковые режущие кромки зубьев имеют форму* подобную форме впадин нарезаемого колеса.

Для нарезания криволинейных зубьев конических колес наибольшее применение полупили зуборезные головки, которые

представляют собой насадные торцовые фрезы, осуществляющие вращение и движение подачи вдоль своей оси. В зависимости от вида обработки зуборезные головки бывают: право- и леворежущими, одно-, двух- и трехстороннего резания, черновыми и чистовыми. Они изготавливаются цельными (с1= 20...80 мм) и сборными (д? — 100...1000 мм) для нарезания колес модулем /я = 0,8...25 мм и наибольшей высотой зуба Л = 70 мм. На рис. 16.31 [10] приведена схема нарезания колеса обкатной передачи с криволинейным зубом путем воспроизведения зацепления плосковершинного производящего колеса с зубьями нарезаемого колеса при их взаимной обкатке.

Рис. 16.31. Схема нарезания криволинейных зубьев конических колес зуборезной головкой по методу обката:

/ — производящее колесо; 2 — люлька; 3 — заготовка; 4 — резец; 5 — зуборезная

головка

Роль производящего колеса 1 (воображаемого) выполняет люлька 2, ось вращения которой совпадает с осью шпинделя станка. Резцы 4 зуборезной головки 5, установленной на люльке и вращающейся от отдельного привода, воспроизводят 8у&я производящего колеса. Вращение заготовки 3 кинематически связано с вращением люльки. В процессе обработки профиль зубьев нарезаемого колеса формируется как огибающая ряда последовательных положений режущих кромок резцов головки. Кривизна нарезаемых зубьев определяется радиусом головки и

ее положением на люльке станка. Нарезание впадины происходит при вращении зуборезной головки (главное движение) и обкаточном движении люльки совместно с заготовкой (круговая подача). После нарезания одной впадины люлька отходит от заготовки и возвращается в исходное положение, а заготовка с помощью механизма деления поворачивается на один шаг. Затем цикл обработки повторяется.

На рис. 16.32 [10] приведена зуборезная головка двухстороннего резания, которая нашла широкое применение в производстве. Головка состоит из корпуса 7, в котором попеременно установлены резцы наружные 2 (для обработки вогнутой поверхности зуба) и внутренние 3 (для обработки выпуклой поверхности зуба). Резцы установлены в изготовленные с высокой точностью гнезда и закреплены винтами 4. Регулировка по диаметру производится с помощью подкладок 5 и клиньев 6, передвигаемых вдоль оси головки. Корпус головки изготавливается из конструкционной стали, а резцы¹— Ш быстрорежущей стали.

Рис. 16.32. Зуборезная головка двухстороннего резания:

7 — корпус; 2 — наружные резцы; 3 — внутренние резцы; 4 — винт; 5 — подкладка; 6 — клин

Основные геометрические параметры зуборезной головки:

• номинальный диаметр окружности (<7₀), проходящей через середину расстояния между вершинами наружных и внутренних резцов, т. е. через середину нарезаемого дна впадины колеса; за вершину резца принимается точка пересечения его боковой и вершинной режущих кромок;

• развод резцов (IV) — расстояние между вершинами наружных и внутренних резцов;

• образующие диаметры (й_е, — расстояния между вершинами резцов одного типа, симметрично расположенных относительно оси головки, т. е. для наружных резцов с1_е=с1₀+ IV, для внутренних резцов с/_{ =с/₀- IV.

Номинальный диаметр головки */₀ и развод резцов IV рассчитывают по специальной методике, учитывающей типы колес, их параметры, чистовое или черновое зубонарезание.

Передняя грань резцов зуборезных головок затачивается под углами у, и у, (рис. 16.33) [10]. Передний угол у_н задается в сечении, нормальном к режущей кромке, и принимается равным 20° при обработке сталей средней твердости и у_н = 22...27° при обработке менее твердых сталей. Значнеие углов у_е и у_; определяется из зависимостей

ШУ« =1ёУ„ созсх,; 12у,. = 1§у_н С08а,, где а_е и а_#- — углы профиля боковых режущих кромок.

Для создания задних углов Щ боковых !«%) и вершинных (а_в) режущих кромках резцы затылуют же фшдошв&КХй винтовой поверхности в специальных приспособлениях (а_в= 11...13⁶; а₆*г.5г ■ . ' . .

Переточка резцов производится по передней поверхности, что позволяет сохранить постоянными профиль боковых режущих кромок и углы профиля и % Нерабочая сторона резца выполняется § углом профиля, на Г меньшим угла профиля резца другой формы. Для наружною резца ийу—Тр для внутреннего резца а| а а_е - Г.

Зуборезные головки двухстороннего резания применяют как на чистовых, так и на черновых операциях. Их достоинством является высокая производительность и универсальность, а недостатком — постоянство ширины впадины между зубьями, т. е. переменность толщины нарезаемых зубьев по длине. Это снижает точность зубчатых передач и прочность зубьев. При чистовой обработке более высокую точность обеспечивают зуборезные головки одностороннего резания, у которых имеются только внутренние или только наружные зубья, обрабатывающие одну сто- ррну зубьев.

Д

б

Рис. 16.34. Нарезание головкой-протяжкой криволинейных зубьев конических

колес:

а — схема резания; б — головка-протяжка; 1 — головка-протяжка; 2 — заготовка колеса; 3 — наружные резцы; 4 — внутренние резцы; 5 — калибрующие зубья; 6 — участок без резцов

ля чистовой обработки зубьев колес полуобкатных передач в условиях крупносерийного и массового производства используют головки-протяжки (рис. 16.34) [10], работающие по методу копирования.

а

В процессе нарезания одной впадины заготовка колеса 2 неподвижна, а головка-протяжка 1 вращается вокруг своей оси. Обе стороны зуба колеса обрабатываются за один оборот головки за счет последовательного изменения радиального положения резцов. Радиус, на котором расположены наружные резцы 3,

увеличивается, а радиус для внутренних резцов 4 уменьшается. Первые режущие зубья устанавливаются с небольшим угловым шагом, а последние калибрующие зубья 5 — с увеличенным шагом, что повышает точность обработки. Поворот.заготовки на один зуб (деление) происходит тогда, когда над заготовкой находится участок протяжки без резцов 6. Нарезанные таким способом зубья имеют прямолинейный профиль, который применим только для колес с передаточным отношением II■ 2,5... 10.

Обработка ведется на специальных зубопротяжных станках и обеспечивает производительность в 3—5 раз более высокую, чем обработка методом обката. За счет жесткого крепления резцов, не требующего подналадок, а также небольшого припуска на обработку (0,02...0,04 мм) на 10...20 % повышается точность обработки.

Для чернового нарезания зубьев применяют зуборезные головки двух- и трехстороннего резания. Черновые операции имеют большую трудоемкость, так как связаны с удалением больших припусков. Обработка ведется с большими нагрузками и ударами, стойкость инструмента низкая. Головки двухстороннего резания для чернового зубонарезания, как правило, не имеют клиньев и регулируются по диаметру только подкладками. В целях предотвращения резцов от сдвига при больших осевых нагрузках на заднем торце головки устанавливается опорное кольцо. Такие головки применяются для нарезания зубьев по методу обката в массовом и крупносерийном производстве.

Головки трехстороннего резания (рис. 16.35) [10] кроме внутренних 1 и наружных 2 резцов имеют средние резцы 3, которые обрабатывают только дно впадины. Вершинные режущие кромки средних резцов имеют превышение над вершинными кромками внутренних и наружных резцов на 0,2...0,25 мм, благо* даря чему облегчается их работа. Такие головки применяют в условиях массового и крупносерийного производства. Они работают по методу копирования при разводе резцов IV> 1,8 мм. Обработка впадин ведется только путем врезания с подачей вдоль оси.

Нарезание зубьев шестерен (2,) и колес (2^) обкатных передач, а также шестерен полуобкатных передач модулем т > 2,5 мм из целой заготовки за один установ производят также комбинированным методом. Предварительное нарезание впадины почти на полную глубину осуществляют врезанием без обката, а в конце обработки включают механизм обката и производят чистовую обработку зубьев.

Рис. 16.35. Нарезание зубьев конических колес черновыми головками трехстороннего резания:

а — схема нарезания зубьев; б — распределение припуска между зубьями; 7 — внутренние резцы; 2— наружные резцы; 3— средние резцы

Повышение качества обработки зубьев термически обработанных колес достигается последующим шлифованием и притиркой.

Шлифование прямозубых конических колес производят по методу обката двумя кругами раздельно с каждой стороны зуба (рис. 16.36, а) или одновременно двух сторон впадины зуба (рис. 16.36, б) [10].

Шлифование конических колес с криволинейными зубьями осуществляется по методу обката чашечно-цилиндрическим или чашечно-коническим кругом.

Шлифование чашечно-цилиндрическим кругом (рис. 16.37, а) РЦ заключается в том, то чашечный круг 2, расположенный на люльке 1 станка, вращается вокруг своей оси со скоростью резания V (главное движение Д) и одновременно относительно оси люльки со скоростью обката У_о5к (круговая подача). При этом конические поверхности шлифовального круга, расположенные под углом исходного контура, воспроизводят боковые поверхности зуба плосковершинного производящего колеса. Таким образом, один зуб производящего колеса, материализованный в виде активных поверхностей ЧЩШййй'о круга, зацепляясь с заготовкой I, вышлифовывает в ней профиль впадины. На время перехода от впадины к впадине круг отводится от заготовки, которая совершает поворот (деление) на один зуб. При повторении этого процесса 2 раз (2 — число зубьев обрабатываемого колеса) колесо будет прошлифовано полностью.

Рис. 16.36. Схемы шлифования прямозубых конических колес дисковым кругом, работающим двумя коническими поверхностями: а — раздельно по каждой стороне впадины между зубьями; 6 — одновременно по двум сторонам впадины между зубьями

При шлифовании чашечно-коническим кругом по методу обката (рис. 16.37, б) чашечный круг 2 имеет в одном осевом сечении профиль, совпадающий с профилем цилиндрического чашечного круга 2'. В сечении плоскостью А—А, проходящей через начальную поверхность, показан рабочий контур абразивного инструмента, очерченный двумя дугами эллипсов* Такой контур Имеет меньшую площадь контакта с обрабатываемой поверхностью и менее опасен с точки зрения появления при- жогов.

На отечественных автомобилестроительных заводах конические зубчатые колеса после нарезания зубьев подвергают обкатке под нагрузкой. После обкатки производится термическая обработка и затем подбор колес парами по пятну контакта и уровню шума. Пары колёс, не имеющие больших отклонений уровня шума, геометрических параметров зацепления и формы пятна контакта, подвергают притирке.

В отличие от цилиндрических конические зубчатые колеса притирают не специальным чугунным притиром, а в паре с применением притирочных паст того же состава, что и для притирки цилиндрических колес.

25 - 1924

Рис. 16.37. Методы шлифования конических колес с криволинейными зубьями: а — обката чашечно-цилиндрическим кругом; б — обката и врезания чашечно-коническим кругом; 7 — люлька; 2 — чашечный круг; 3 — заготовка

Обкатка под нагрузкой, притирка, контроль пятна контакта и уровня шума производятся на специальных станках. В процессе притирки конические зубчатые колеса получают следующие движения (рис. 16.38) [7]: совместное вращение со скоростью

10. . 12 м/мин, качательное движение ведомого колеса по касательной к делительному конусу ведущего колеса, качательное движение в радиальном направлении и вдоль оси. В совокупности указанные движения обеспечивают притирку всей боковой поверхности зубьев. Притиркой можно получить шероховатость

Рис. 16.38. Притирка гипоидных и конических передач: а — схема зоны контакта зубьев; б — схема движений при притирке; в — схема профильного и продольного скольжения на поверхности зубьев; 1 — абразив;

2 — колесо; 3 — масло; 4 — стружка; 5 — шестерня

боковых поверхностей зубьев с параметром Ка = 2...1 мкм, снизить уровень шума у конических передач до 6 дБ, у гипоидных — до 12 дБ. Припуск под притирку не оставляют, чрезмерная при-* тирка снижает качество зубчатых колес.

При притирке (рис. 16.38, а) в зону сопряжения вращающихся зубчатых колес вводится абразивная жидкость, состоящая из абразива 1 и масла 3. Твердые и крупные абразивные зерна 1 острыми гранями снимают тонкую стружку 4 с повехности зуба шестерни 5 и колеса 2 при взаимном их перемещении относительно друг друга. Для повышения режущих свойств абразивных зерен создается давление между зубьями путем торможения одного из элементов передачи.

Конструкция зубопритирочных станков такая, что ведущий и ведомый шпиндели станка е зубчатыми колесами, настроен-

25*

ные на теоретическое базовое расстояние с помощью специального калибра, во время притирки автоматически изменяют свое взаимное положение. Этим обеспечивается притирка практически в любой точке поверхности зуба. В процессе автоматического цикла притирки на станке выполняется три основных движения: вертикальное 2)_Л, горизонтальное 2)^. и осевое (рис. 16.38, 6), параметры которых определяются опытным путем или при контроле зубчатой пары на контрольно-обкатном станке.

Для притирки закаленных зубчатых колес с ИКС > 50 наиболее рационально применять в качестве абразивных зерен карбид кремния, а при ИКС < 50 — зерна оксида алюминия (корунд, электрокорунд). Размер абразивных зерен должен быть 7... ...50 мкм. Притирку зубчатых колес с окружным модулем 2,5... ...4,5 мм целесообразно проводить микропорошками М7—М14. Передачи грузовых автомобилей и тракторов целесообразно притирать микропорошками М28—М50, а легковых автомобилей — М7—М28. Масло, входящее в абразивную смесь, должно поддерживать абразивные зерна во взвешенном состоянии, свободно протекать через насосную систему станка и легко смываться с зубьев водным раствором. Соотношение частей масла и абразивного порошка (по объему) составляет от 1 : 1 до 1:2. Для обеспечения требуемого качества притирки шестерня должна совершить во время притирки 2000—4000 оборотов. Ориентировочное время притирки конических передач с криволинейными зубьями составляет 2...5 мин, гипоидных передач легковых автомобилей — 4...6 мин, гипоидных передач грузовых автомобилей —

8. . 12 мин. Рациональное давление притирки на поверхности зубьев сопряженных колес составляет 5 • 10⁴ Па.

Основным показателем качества обработки зубчатых колес является пятно контакта на боковой поверхности зуба. Его контролируют по краске при обкатке на контрольно-обкаточных станках с небольшой нагрузкой. Пятно контакта должно быть сплошным, овальным или прямоугольным длиной не более

50. .70 % длины зуба и шириной 0,6...1,0 рабочей высоты зуба. Большая ось пятна контакта должна совпадать с образующей начального конуса. Не допускается выход пятна на кромки зуба и его диагональное расположение по длине зуба.

Вторым показателем качества зубчатой передачи является шум при высоких окружных скоростях. Уровень шума зависит от точности изготовления колес и сборки передачи, качества поверхностного слоя зубьев, от конструкции зубчатой передачи.

4. Обработка зубьев червячных колес

Существует несколько способов нарезания зубьев червячных колес. Наибольшее применение получил способ с радиальным движением подачи (рис. 16.39, ф Он состоит в том, что нарезание производится фрезой при постепенном уменьшении межосевого расстояния между инструментом и заготовкой.

Для нарезания червячных колес необходимы три движения: главное вращательное движение резания червячной фрезы, движение круговой подачи заготовки и движение радиальной подачи заготовки. Способ радиальной подачи является более производительным по сравнению с другими и применяется в массовом и серийном производстве. Он обеспечивает нарезание колес 8-й степени точности, а для более точных колес используется в качестве черновой обработки.

Способом тангенциального движения подачи фрезы (рис. 16.39, 6) нарезание производится при постоянном межосевом расстоянии, а движение подачи осуществляется путем перемещения инструмента вдоль его оси. Такая кинематика обеспечивает большую точность профиля, чем при радиальном способе подачи, и зависит от величины подачи. Однако для нарезания с тангенциальным движением подачи требуется дополнительный доворот колеса, станок должен иметь тангенциальный (протяжной) суппорт, а фреза — коническую (заходную) и цилиндрическую (калибрующую) часть.

Н

Дйср

аправление тангенциального движения подачи должно быть противоположно направлению вращательного движения поверхности обрабатываемой заготовки в точке их касания (встречное

Рис. 16.39. Схемы нарезания червячных колес: а ™ радиальной подачей; б — тангенциальной подачей; 1 — червячная фреза, 2 — нарезаемое колесо

фрезерование). ®ИР№ необходимо для исключения влияния зазоров (люфтов) в кинематической цепи подач станка на точность обработки и состояние поверхностного слоя детали.

Смешанный или последовательный способ заключается в использовании радиальной и тангенциальной подач. Вначале колесо нарезается при радиальном, а затем при тангенциальном движении подач.

В комбинированном ийи диагональном способе для реализации подачи используется одновременно два движения — радиальное и тангенциальное движения подач.

В единичном и мелкосерийном производстве применяют нарезание зубьев червячных колес резцами-летучками. Оно производится только способом тангенциального движения подачи, при котором резец-летучка с оправкой вращается и должен быть перемещен в направлении ОВД оправки на расстояние, превышающее длину зацепления. При нарезании червячного колеса, сцепляющегося й. цщатвщ' шшшщшм профиль архимедовой спирали, прямолинейная режущая кромка резца должна лежать в осевой плоскости оправки (рже, 16.40). Для нарезания колес, сцепляющихся с червяками не архимедового профиля, рекомендуется установку резца производить так, чтобы его режущая кромка располагалась в нормальном сечении к витку червяка (рис. 16.41).

В качестве отделочной операции обработки зубьев червячных колес 6-й и более высокой степени точности применяют шевингование, которое обычно производится после чистового фрезерования. Шевингование может выполняться двумя способами:

1. радиальным движением подачи при беззазорном зацеплении (сближение до номинального межосевого расстояния);

2. окружным движением подачи.

В обоих случаях механизм привода стола отключается, а вращение обрабатываемого колеса осуществляется вращением сцеп-