Глава 13. Зубообрабатывающие станки для обработки цилиндрических колес.

13.1. Станки для обработки зубчатых колес лезвийным инструментом.

Наибольшее распространение в машиностроении получили зубчатые олеса с малочувствительным к изменению межосевого расстояния вольвентным зацеплением. Для получения высокой точности и про-"зводительности часто сначала производят черновое зубонарезание зубофрезерование, зубодолбление, зубострогание) на предельных ре­жимах резания, а затем выполняют чистовую обработку - отделку (ше­вингование, шлифование и др.) (рисунок 13.1).

Рисунок 13.1 Классификация и типовые варианты технологических процессов обработки зубчатых колес резанием.

Используют два принци­пиально различных метода формообразования (рисунок 13.2) - копирование и обкат.

Рисунок 13.2. Методы обработки профилей зубьев цилиндрических колес.

При методе копирования в качестве инструментов применяют диско­вые 2 и пальцевые 3 фрезы в единичном производстве, зуборезные го­ловки и протяжки - в массовом. Профиль их режущей кромки совпадает с профилем впадины зуба и при обрабтке копируется на заготовке 1. Сложный (эвольвентный) профиль режущей кромки такого инструмента позволяет выполнять обработку по этому методу при минимальном числе формообразующих движений на станках с простой кинематикой.

Дисковые и пальцевые модульные фрезы должны быть подобраны в соответствии с числом нарезаемых зубьев, углом подъема винтовой линии и настроены на расчетное межосевое расстояние. Отклонения шага профиля, вызванные погрешностями периодического деления и износом инструмента, не позволяют получить колеса выше 10-й и 9-й степени (ГОСТ 1643-81), что на одну - две степени хуже, чем при методе обката.

Применяемые на специальном оборудовании зуборезные (зубодолбежные) головки (рисунок 13.3) представляют собой устройство, в корпусе 5 которого установлены резцы 3, по своему числу и профилю режущей кромки совпадающие с числом и профилем нарезаемого колеса 4. В процессе обработки резцы, перемещаясь в радиальном направлении сводящим 1 (при рабочем ходе) и разводящим 2 (при вспомогательном ходе) кольцами, постепенно подаются к центру заготовки, обеспечивая одновременное нарезание всех зубьев. Как и протяжки, зуборезные головки предназначены для нарезания зубьев лишь на колесах, имеющих одинаковые параметры.

Рисунок 13.3. Зубодолбежная головка.

При обработке по методу обката профиль (боковая сторона) зуба образуется в результате совершаемых на станке движений обката инструмента и заготовки друг относительно друга. Это достигается с помощью кинематической связи между инструментом и заготовкой, выполняемой в большинстве случаев в виде кинематической цепи.

В целях стандартизации и упрощения конструкции инструмент, при­меняемый при обкате, имеет прямолинейные боковые поверхности, то есть отличается от профиля впадины. Исходным контуром для цилинд­рических зубчатых колес является нормальное сечение зубчатой рейки (рисунок 13.4). Профиль исходной рейки характеризуется углом профиля α = 20°, шагом зубьев Рn, расчетной высотой зуба h_u и его головки h', а также толщиной зуба по нормали Sn.

Инструменты, работающие по методу обката, более универсальны, так как позволяют нарезать одним инструментом данного модуля колеса практически с любым числом зубьев.

Рисунок 13.4. Исходный контур.

При нарезании по методу обката цилиндрических колес с прямым и винтовым зубом в процессе обработки имитируется зацепление вообра­жаемого зубчатого колеса или зубчатой рейки с нарезаемым колесом-заготовкой 1 (рисунок 13.5, а). Роль воображаемого зубчатого колеса вы­полняет инструмент - зуборезный долбяк 2, а роль рейки - зуборезные гребенки 5 (см. рисунок 13.2) или червячные модульные фрезы 4. Профи­лирование одной впадины зубчатого венца показано на рис. 13.5, б.

Зубострогание методом обката прямобочным инструментом, имею­щим форму рейки, нашло применение при обработке крупных зубчатых колес. Применение зубострогальных станков связано, в первую оче­редь, с меньшей (на порядок) стоимостью изготовления и эксплуатации инструмента по сравнению с крупномодульной червячной фрезой. Кине­матика способа обработки гребенками соответствует обкатке цилиндри­ческого колеса по зубчатой рейке (см. рисунок 13.2). Эвольвентная форма оковых поверхностей зубьев образуется в результате выполнения прямой режущей кромкой гребенки 5 движения обката при одно­временном возвратно-поступательном движении вдоль зуба колеса 6. Так как число зубьев инструмента, как правило, меньше числа зубьев нарезаемого колеса, то обкат по активной длине гребенки осуществляется многократно, для чего в кинематике станка предусмотрено периодическое деление. Обкат и отвод гребенки повторяют до тех пор, пока на заготовке не будут нарезаны все зубья.

Зубодолбежные станки непригодны для нарезания червячных колес. Однако, они имеют преимущества по сравнению с зубофрезерными при обработке зубчатых колес небольшой ширины (из-за малого времени резания долбяка в заготовку), при комбинированной (черновой и чистотой) обработке колес малого модуля и из высокопрочного материала. На зубодолбежных станках можно нарезать колеса с внутренним зубом небольшого диаметра.

Рисунок 13.5. Схемы нарезания зубчатых колес методом обката: а - долбяком, б – червячной фрезой.