236

Глава 8. Исследование конструкций зуборезных долбяков

8.1 Назначение, типы и конструктивные особенности

Долбяки (рис. 8.1) применяют для нарезания зубьев цилиндрических зубчатых колёс методом огибания. В процессе нарезания долбяк, как зубчатое колесо с числом зубьев z0, с помощью гитары обката зубодолбёжного станка находится в станочном зацеплении с обрабатываемым изделием с числом зубьев z1. При этом обеспечивается передаточное отношение:

Зубья долбяка, как зубчатого колеса (рис. 8.2), выполняются с переменной величиной смещения исходного контура (xim) от переднего торца инструмента к заднему. Это обеспечивается задним углом αв на вершине

(коническая поверхность) долбяка и оформлением боковых сторон зубьев эвольвентными винтовыми поверхностями. Последние обеспечивают боковые задние углы αб и αбn, а также сохранение профиля инструмента после его

237

переточки по конической передней поверхности (γв – передний угол на вершине).

Сечение Б – Б, в котором коэффициент смещения исходного контура (в

дальнейшем – коэффициент коррекции) х0=0, называется исходным сечением, а

его расстояние А от переднего торца – исходным расстоянием. Величина х0 на переднем торце долбяка и А связаны соотношением:

Коэффициент коррекции х0 на переднем торце долбяка, или исходное расстояние А, являются основными параметрами, от которых зависят конструктивные размеры инструмента. Максимальное целесообразное значение х0 при проектировании долбяков ограничивается допустимым заострением вершин зубьев и возможной интерференцией при зацеплении нарезанного колеса с парным колесом. У стандартных долбяков по ГОСТ 9323 – 80

величина х0 определяется как:

239

1.α – угол профиля исходного контура нарезаемого колеса. Для стандартных долбяков α=20°. Диаметр основной окружности:

(8.8)

Эти параметры используются при рассмотрении долбяка как зубчатого колеса, при анализе возможных явлений интерференции нарезаемого колеса при зацеплении с парным колесом, подрезания ножки или срезания головки зубьев колеса, при расчёте толщин зубьев долбяка на делительной или произвольной окружностях.

2.α0 – угол профиля боковых задних поверхностей зубьев долбяка на делительной окружности в сечениях плоскостью, перпендикулярной оси инструмента, определяется по формуле:

где передний и задний углы на вершинах зубьев у стандартного долбяка составляют γВ=5°, αВ=6°. Диаметр основной окружности:

db0 d0 cos 0 . (8.10)

Параметры (8.9) и (8.10) используются при рассмотрении долбяка как геометрического тела, как режущего инструмента, при расчёте задних углов на боковых режущих кромках зубьев долбяков, при наладке зубошлифовального станка и эвольвентомера для контроля профиля.

Таким образом долбяк должен быть изготовлен с параметрами (8.9) и (8.10) с тем, чтобы после заточки передней поверхности под углом γВ на проекции режущей кромки на торец инструмента получить на делительной окружности угол исходного профиля α и основную окружность (8.8).

При изготовлении долбяка на эвольвентомере проверяется погрешность эвольвентного профиля боковых задних поверхностей зубьев в сечениях плоскостью, перпендикулярной оси инструмента. Эвольвента на зубе долбяка

(рис. 8.3) начинается от основной окружности радиуса rb0 (точка N). Угол профиля эвольвенты αЕ в произвольной точке Е измеряется между касательной

240

T к профилю и продолжением радиус-вектора OE рассматриваемой точки.

Прямая EF является нормалью к эвольвенте NAE. Из рис. 8.3 следует:

A φизм

N

rA rE

αA

F

φизм

rf0 αE

rb0

E

rзах

ra0

0

Рис. 8.3. Параметры эвольвенты

Угол между прямыми ON и OF называется углом развёрнутости эвольвенты E (для точки Е). Он равен (в радианах или градусах):

Профиль контролируется от некоторой точки А (окружность захода) до точки Е (окружность выступов долбяка). Зона контроля характеризуется углом измерения:

изм E A или изм рад. tg E tg A . (8.13)

На этот угол поворачивают долбяк, установленный на эвольвентомере. При идеально выполненной эвольвенте, индикатор, настроенный на ноль в точке А,

не должен показывать отклонений на всём протяжении дуги измерения АЕ.

Задние углы на баковых режущих кромках долбяков рассматриваются

(рис. 8.2):

241

1.В сечении делительным цилиндром (необходим для определения толщины зуба долбяка) – αб. Он равен углу наклона винтовой линии на делительном цилиндре:

2.В сечении нормальном к режущей кромке – αбn, который имеет одну и туже величину для всех точек профиля долбяка и является действительным боковым задним углом в процессе резания. Он равен углу наклона винтовой линии на основном цилиндре:

дисковых зуборезных долбяков (ГОСТ 9323 – 80), необходимые для выполнения лабораторных работ, приведены в табл. 8.2.

242

8.2 Лабораторная работа

«Исследование конструктивных и геометрических

параметров зуборезных долбяков»

Для выполнения работы необходимо предварительно изучить конструкцию и расчёт конструктивных параметров зуборезного долбяка, а

также конструкцию и условия работы универсальных измерительных приборов.

Цель и задачи работы

Целью работы является изучение конструкции зуборезного долбяка и исследование его точности. В задачи входят практические расчёты элементов конструкции долбяков и определение на приборах их отклонений от теоретических значений, а также анализ полученных значений и заключение о классе точности долбяка и пригодности его для нарезания зубчатых колёс.

Необходимое оборудование, инструменты и приборы

Объектом исследования является прямозубый зуборезный долбяк с модулем m=3-5мм и номинальным делительным диаметром dН=80 или 100мм.

Необходимые измерительные приборы: микрометр и индикатор с ценой деления 0,01мм, центра и индикаторная стойка, универсальный угломер для контроля геометрических параметров резцов, маятниковый угломер,

кромочный универсальный штангензубомер, штангенциркуль, набор концевых мер длины с микронными плитками, универсальный инструментальный микроскоп, прибор для контроля червячных фрез типа КЗФ-270.

Методика выполнения работы

243

По маркировке реального стандартного долбяка устанавливают исходные данные, необходимые для выполнения работы: модуль m, угол профиля исходного контура α, число зубьев z0.

8.2.1 Определение основных размеров долбяка

Основные размеры рассчитываются по формулам, приведённым выше.

При предварительном расчёте коэффициент коррекции х0, передний γВ и задний

αВ углы на вершине зуба долбяка принимаются как у стандартных долбяков

(γВ=5°, αВ=6°). Величины, полученные при расчётах, сравниваются с фактическими значениями, полученными при измерениях (см. далее, раздел

8.2.2). Всего в работе следует определить:

а) Делительный диаметр d0 (по формуле 8.4);

б) Размеры долбяка в исходном сечении (по формулам 8.5 – 8.7 при А=0);

в) Коэффициент коррекции на переднем торце х0 и исходное расстояние (по формулам 8.2, 8.3);

г) Размеры долбяка в плоскости переднего торца (по формулам 8.5 – 8.7 при А≠0);

д) Угол профиля боковой задней поверхности зубьев долбяка α0 (по формуле 8.9);

е) Диаметры основных цилиндров профиля проекции режущих кромок на торец долбяка и профиля задней поверхности зубьев (формулы 8.8 и 8.10);

ж) Измерить ширину долбяка В (рис. 8.1) штангенциркулем;

з) Измерить фактический диаметр окружности выступов da0факт на переднем торце и сравнить с расчётным. Измерения проводятся на переднем торце микрометром с точностью 0,01мм.

При расчёте величин все линейные и тригонометрические функции надлежит определять с точностью до 6 знака после запятой. Угловые величины

– с точностью до 1″. Окончательные линейные размеры округлить до 3 знака

244

после запятой, угловые – представить в градусах, минутах и секундах. По

полученным размерам выполнить чертёж долбяка.

8.2.2 Определение отклонений действительных размеров от теоретических

Отклонения действительных размеров от теоретических (нормативных,

чертёжных) определяется путём измерений и дополнительных расчётов.

Определение толщины зуба на делительной окружности

Измерение толщины зуба проводят кромочным штангензубомером (рис. 8.4). Как видно из рисунка, толщину зуба на некоторой окружности радиуса ry

можно измерить не по дуге окружности Sy, а по хорде Sy на заданном расстоянии hy от окружности выступов радиуса ra0 (наружная окружность долбяка).

ψy

ry ra0

invαy r0 r/b0 invα

0

Рис. 8.4. Измерение толщины зуба по хорде

246

где d'b0 определяется по формуле (8.8), эвольвентные функции на делительной и измеренной окружностях:

значения углов ψy, α и αy в (8.19, 8.20) должны подставляться в радианах.

Сравнить полученные значения S0факт с теоретической толщиной S0

(формула 8.7) и сделать заключение о точности этого параметра.

Определение исходного расстояния

Фактическое исходное расстояние Афакт можно определить по фактическому измеренному размеру диаметра da0факт окружности выступов долбяка:

или более точно по толщине зуба S0факт на делительной окружности:

где размеры S0исх и da0исх в исходном сечении определяются по формулам (8.6, 8.7, 8.9) при А=0.

Полученные по (8.21, 8.22) результаты сравнить с теоретическими значениями (см. 8.2.1 п.б) .

Исследование геометрических параметров долбяка

247

Передний γВ и задний αВ углы на вершине зубьев долбяка можно определить на универсальном угломере для контроля геометрических параметров резцов (рис. 8.6 а,б) или с использованием маятникового угломера

(рис. 8,6 в).

γB

а)

γB

б) в)

Рис. 8.6. Измерение геометрии долбяка а) переднего угла γВ на универсальном угломере б) заднего угла αВ на универсальном угломере в) переднего угла γВ маятниковым угломером

Более точно эти углы можно определить с помощью индикатора на приборе для контроля червячных фрез типа КЗФ-270 (предварительно необходимо ознакомиться с конструкцией прибора и инструкцией его использования). Долбяк закрепляют на оправке, которая устанавливается в центрах прибора. Измерительный наконечник индикаторной головки необходимо устанавливать по «центровой» плитке на высоте центров прибора.

Схема измерения показана на рис. 8.7. В позиции А1, при измерении αВ,

индикатор настраивается на ноль. Переместив индикатор параллельно оси инструмента на расстояние l1 в позицию В1 снимают показания индикатора δ1.

Повернув индикаторную головку на 90° процедура повторяется при изменении переднего угла γВ.

При принятых значениях l1, l2 и показаниях индикаторов δ1, δ2 значения углов определяются по формулам: