9. Режущий инструмент для формирования зубчатых поверхностей

9.1 Инструмент для обработки зубчатых поверхностей методом копирования

Наибольшее распространение в машиностроении получили зубчатые передачи с малочувствительным к изменению межцентрового расстояния эвольвентным за­цеплением. И следовательно, основная масса зубообрабатывающих инструментов, станков и оснастки предназна­чена для воспроизведения соответствующих этому зацепле­нию эвольвентных профилей и дна впадины на заготовках. Для получения этих профилей используют два принци­пиально различных метода формообразования: копирова­ния и обката.

При методе копирования применяют инструменты, профиль режущей кромки которых совпадает с профилем впадины и при обработке копируется на заготовке. Слож­ный (эвольвентный) профиль режущей кромки такого инструмента позволяет выполнять обработку по этому методу при минимальном числе формообразующих движе­ний на станках с простой кинематикой. При методе обката профиль режущей кромки отличается от профиля впадины, которая получается как огибающая нескольких последо­вательных положений инструмента. Режущая кромка этого инструмента при обработке эвольвентного профиля полу­чает дополнительные движения формообразования, что усложняет кинематическую схему станка.

Таким образом, все зубообрабатывающие инструменты могут быть разделены на инструменты, работающие по методу копирования, и инструменты, работающие по методу обката.

К инструментам, работающим по методу копирования, относятся дисковые и пальцевые модульные фрезы, ис­пользуемые в единичном производстве, зуборезные головки и протяжки, применяемые в массовом производстве.

Дисковые модульные фрезы (рис. 9.1, а) — это фасон­ные фрезы с затылованными зубьями.

Рис. 9.1. Схемы обработки и инструменты, работающие по методу копирования: а - дисковые модульные фрезы;

б - пальцевые модульные фрезы; в - много резцовая головка;

г - схемы нарезания цилиндрических колес модульными

фрезами; д - схема нарезания шевронного колеса пальцевой

модульной фрезой

Их основное преимущество в том, что они позволяют обрабатывать прямозубые и косозубые зубчатые колеса на универсальных фрезерных станках, а также нарезать крупномодульные колеса. Обра­ботка колес на универсальных фрезерных станках сопровождается погрешностями периодического деления, выполняемого делительной головкой, что вместе с погрешностями установки фрезы и отклонениями ее профиля не позволяет получить колеса выше 10-й и 9-й степеней точности. Откло­нение профиля связано не только с погрешностями, возникающими при изготовлении фрезы, но также и с тем, что каждому числу зубьев соответствует свой профиль. Но иметь в условиях единичного производства для каждого числа зубьев свою фрезу экономически нецелесообразно, и поэтому приходится применять один и тот же инструмент для нарезания группы колес с близкими числами зубьев.

В основном наборе дисковых модульных фрез (до моду­ля m = 8) весь диапазон чисел зубьев с z = 12 и до со (рейка) разбит на восемь групп, каждой из которых соот­ветствует фреза своего номера:

Номер фрезы 1 2 3 4 5 6 7 8

Число зубьев ко­леса 12— 14— 17— 21—26—35—55—135

13 16 20 25 34 54 134 и более.

С увеличением модуля усиливается влияние числа зубьев на профиль зуба, из-за чего для модулей колеса m > 8 диапазон зубьев разбивают не на 8, а на 15, а для более точных колес — на 26 номеров фрез.

Обработку крупномодульных колес выполняют за два рабочих хода: черновой (подготовительный) и чистовой. Предварительная обработка выполняется фрезой сборной конструкции с зубьями упрощенного прямолинейного профиля и передним углом g = 8...10°.

Сборные дисковые фрезы (рис. 9.1, а) оснащают ножа­ми, затачиваемыми отдельно и при сборке вставляемыми в гнезда корпуса, где их перед закреплением выставляют на размер специальными клиньями. Вставные ножи сбор­ных фрез так же, как и мелкомодульные (m = 1 мм) дисковые фрезы, изготовляют из твердых сплавов ВК6 и ВК8.

Чистовую обработку выполняют, имея небольшой припуск чистовыми цельными фрезами, изготовленными из быстрорежущих сталей повышенной производитель­ности Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5 по ГОСТ 19265—73.

Пальцевые модульные фрезы (рис. 9.1, б) используют для нарезания крупномодульных прямозубых, косозубых и шевронных колес. Чистовые пальцевые фрезы выпол­няют с затылованными зубьями (z = 2...8), затачиваемыми по передней поверхности (g = 0). Черновые пальцевые фрезы для улучшения условий резания имеют у ≤ 8° и канавки на режущих зубьях для дробления стружки. Режущую часть пальцевых модульных фрез изготовляют из легированных и быстрорежущих сталей типа Р6М5.

Черновые и чистовые пальцевые фрезы выполняют цель­ной и сборной конструкции, крепят на станке с помощью резьбы и центрируют внутренней цилиндрической выточ­кой либо наружной проточкой.

При нарезании зубчатых колес дисковыми и пальце­выми модульными фрезами главное движение резания сообщается (рис. 9.1, г, д) инструменту, а движения подачи — заготовке, установленной в делительном приспо­соблении на столе станка. Направление движения подачи при обработке прямозубых колес совпадает с направлением зуба. Таким же образом направлено движение подачи при нарезании косозубых колес дисковой модульной фрезой, но при этом стол фрезерного станка разворачивают на угол b наклона зубьев и его ходовой винт зубчатыми передачами связывают со шпинделем делительной головки, где установ­лена заготовка. При нарезании косозубых и шевронных колес пальцевой модульной фрезой стол не разворачивают, но вращение его ходового винта передается зубчатыми колесами заготовке, установленной в шпинделе делитель­ного устройства на столе.

В результате сложения движения стола и поворота заготовки нарезается наклонный или шевронный зуб (рис. 9.1. д).

Зуборезные (зубодолбежные) головки (рис. 9.1, в) представляют собой сложное устройство, в корпусе кото­рого установлены специальные резцы 4, перемещаемые в радиальном направлении сводящим 2 (при рабочем ходе) и разводящим 3 (при вспомогательном ходе) кольцами. Особенность работы зуборезных головок заключается в том, что резцы головки, по своему числу и профилю режу­щей кромки, совпадающие с числом и профилем впадин колеса, в процессе обработки постепенно подаются к центру колеса, обеспечивая одновременное нарезание всех зубьев. Зуборезные головки, так же как и протяжки, пред­назначены для нарезания зубьев лишь на одном определен­ном колесе. Использование головок требует применения специального оборудования и потому целесообразно лишь в массовом и крупносерийном производстве.

Наряду с нарезанием в массовом производстве все боль­шее распространение получает накатывание зубчатых деталей (зубчатых колес, шлицевых валов, цепных звездо­чек и т. д.) инструментом, работающим по методу копиро­вания.