книги из ГПНТБ / Мовчин, В. Н. Технология производства измерительных инструментов и приборов учебник

зубьев, то этот метод иногда называют также методом деления.

Теоретически эвольвентный профиль зуба колеса од­ ного и того же модуля, но с разным числом зубьев имеет различную форму, и, следовательно, для образования правильного профиля необходимо иметь для каждого числа зубьев колеса одного и то же модуля свою фрезу. Практически это условие не может быть выполнено, так как потребуется огромное количество фрез. Например,

при изготовлении колес только одного модуля с наиболее часто применяемыми числами зубьев от 17 до 134 потребуется 117 различных дисковых модульных фрез. С учетом большого разно­ образия применяемых модулей и необходимости иметь в нали­ чии по несколько штук одина­ ковых фрез количество их ста­ новится чрезвычайно большим.

Вследствие незначительного изменения эвольвентного про­ филя зуба колеса одного и того

же модуля в определенном интервале чисел зубьев, количество фрез> допуская некоторое

отклонение профиля зубьев, можно сократить. Для этой цели применяют стандартные наборы фрез, состоящие для каждого модуля из 8; 15 или 26 шт. Применяя один из наборов фрез, можно фрезеро­ вать зубья колес в широком диапазоне различных чисел зубьев. При этом профиль фрезы, обслуживающей опре­ деленный интервал чисел зубьев, соответствует эвольвентному профилю зуба колеса с наименьшим числом зубьев данного интервала.

Точность изготовления эвольвентного профиля зуба зависит от выбранного набора фрез. Применяя набор фрез из 8 шт., можно обеспечить 9-ю степень точности, для изготовления более точных зубчатых колес применяют наборы из 15 или 26 шт.

Применяя универсально-фрезерный станок и дели­ тельную головку, дисковыми модульными фрезами можно также производить фрезерование цилиндрических колес со спиральными зубьями. На рис. 96 показана схема фре­

1£0

зерования зубчатого колеса со спиральными зубьями. Для получения спирали стол стайка повертывают на угол, равный углу подъема спирали зуба а. Фрезерование спи­ рали происходит за счет сочетания двух движений: пере­ мещения стола в продольном направлении (движение по­ дачи s) и одновременного медленного вращения заготовки.

Для изготовления цилиндрических зубчатых колес

смодулем более 15 мм и с точностью 9—10-й степени,

атакже зубчатых колес с шевронными зубьями приме­ няют пальцевые модульные фрезы.

Фрезерование зубьев колес и трибов методом копи­ рования является простым процессом по применяемому оборудованию, инструменту и наладке станков, но имеет

2) погрешности по шагу, возникающие вследствие неточ­ ностей делительного устройства; 3) большие потери вре­ мени на врезание и перебег, повторяющиеся при обра­ ботке каждой впадины, а также потери времени на деле­ ние окружности и холостые хода.

Фрезерование методом копирования может быть реко­

2. О б р а б о т к а з у б ь е в к о л е с м е т о д о м о б к а т ы в а н и я . Изготовление зубчатых колес ме­ тодом обкатывания является наиболее совершенным, про­ изводительным и обеспечивающим высокую точность зубьев колес процессом.

Метод обкатывания основан на воспроизведении (ими­ тировании) зацепления зубчатой пары, в которой одно зубчатое колесо или рейка превращены в режущий инст­ румент, а вторым колесом является заготовка. При соз­ дании движения обкатывания и одновременно рабочего движения режущего инструмента последний образует зубья на заготовке.

Изготовление цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями по способу обкатки, производят червяч­ ными фрезами, круглыми долбяками и гребенками в виде реек.

Фрезерование зубьев цилиндрических колес червячными фрезами. Особенностью зубчатых колес с эвольвентным

181

профилем является сохранение правильного зацепления между колесами с любым числом зубьев одного и того же модуля. Эта особенность относится и к зацеплению колес любого числа зубьев с рейкой того же модуля, что и у ко­ леса.

Фрезерование зубьев червячными фрезами основано на обкатывании рейки и обрабатываемого зубчатого колеса.

Червячная фреза представляет собой червяк с продольными канавками, образующими режу­ щие зубья, профиль которых в нормальном сечении совпа­ дает с профилем зубьев рейки. Фрезерование зубьев цилиндри­ ческих колес и трибов червяч­ ными фрезами осуществляется на специальных зубофрезерных станках и является одним из распространенных способов, при этом одной червячной фре­ зой можно изготовлять колеса

слюбым числом зубьев одного

итого же модуля.

На рис. 97 показана схема фрезерования зубьев однони­ точной фрезой с правой спи­ ралью. Заготовку 1 устанавли­ вают на оправке и крепят на столе станка. Для повышения жесткости крепления верхний конец оправки поддерживается кронштейном. Ось червячной

фрезы 2 устанавливают под углом к торцу обрабатывае­ мого колеса, равным углу подъема винтовой линии фрезы. Установка оси фрезы под углом обеспечивает совпаде­ ние направления винтовой линии фрезы с направлением зубьев.

Во время вращения заготовки и фрезы (обкатываю­ щее движение) последней сообщают еще и движение по­ дачи s вдоль образующей цилиндрической поверхности заготовки. Процесс резания при этом осуществляется непрерывно, вследствие чего обеспечивается высокая про­ изводительность. Червячную фрезу устанавливают на требуемую глубину резания перемещением заготовки

и: 2

в направлении, указанном стрелкой А. При фрезерова­ нии колес с точностью 9—10-й степени и с модулем при­ мерно до 8 мм обработку призводят за один проход и фрезу устанавливают на глубину резания, равную пол­ ной высоте зуба. При фрезеровании колес с точностью 6—8-н степени производят черновые и чистовые, проходы.

При фрезеровании зубчатых коле с г < 1 7 и трибов для исключения подрезания ножки зуба зацепление кор­ ригируют, т. е. изменяют межцентровое расстояние между

фрезой и заготовкой на величину т. Соответственно

необходимо увеличивать радиус заготовки для получе­ ния стандартной высоты зуба.

Зубофрезерование червячными фрезами может быть применено также для изготовления цилиндрических ко­ лес с косыми зубьями, для этого ось фрезы устанавливают под углом к торцу заготовки, равным:

а) разности углов подъемов винтовых линий колеса и фрезы, при одинаковых направлениях наклонов винтовых линий фрезеруемого колеса и фрезы, т. е. если фреза и зуб­ чатое колесо являются правозаходными или левозаходными;

б) сумме углов подъемов винтовой линии фрезы и ко­ леса при разных углах наклона винтовых линий фрезы и зубчатого колеса, например, при изготовлении колеса с левой спиралью правозаходной фрезой. Настройку станка на угол требуемой спирали осуществляют путем установки сменных зубчатых колес на гитаре дифферен­ циала.

Нарезание зубчатых колес долбяками. Метод изгото­ вления цилиндрических зубчатых колес долблением ос­ нован на воспроизведении движения обкатывания колес относительно друг друга. Если одно из колес преобразо­ вать в режущий инструмент, т. е. в долбяк, и придать ему во время обкатывания относительно заготовки дви­ жение резания, то, очевидно, на заготовке будут наре­ заться зубья того же модуля и профиля, что и у долбяка.

Нарезание колес с обеспечением указанных движе­ ний осуществляют на зубодолбежных станках. На рис. 98 показана схема нарезания зубьев долблением. Заготовку / колеса устанавливают на оправку, закрепляемую на столе станка. Долбяку 2 и заготовке сообщают обкаты­ вающее относительно друг друга движение со скоростью круговой подачи, кроме того, долбяк во время обкаты­

183

вания совершает возвратно-поступательное движение по стрелке А. Величина круговой подачи долбяка опреде­ ляется длиной дуги, измеренной по делительной окруж­ ности колеса, пройденной за один двойной ход. Для ис­ ключения трения задней грани режущих зубьев долбяка о заготовку при обратном ходе (движение вверх) произво­

обрабатываемой заготовки. Количество проходов, потреб­ ное для нарезания колеса, назначают в зависимости от мо­ дуля, требуемой точности и шероховатости поверхности. Нарезание колес с модулем до 2 мм производят за один проход, с модулем более 2 мм — за два—три прохода, при этом обеспечивается точность 8—9-й степени и шерохо­ ватость поверхности 6—7-го класса чистоты. Увеличивая число проходов и назначая соответствующие режимы резания и класс точности долбяка, можно нарезать зуб­ чатые колеса 6—7-й степени точности с шероховатостью поверхности 7—8-го класса чистоты.

Зубодолбежные станки, работающие режущим инстру­ ментом типа зубчатого колеса-долбяка, выполняют те же виды работ, что и зубофрезерные станки (за исключением нарезания червячных колес), и обладают рядом преиму­ ществ:

а) обеспечивают более высокую точность и класс чис­ тоты поверхности;

б) позволяют нарезать зубья на блоках зубчатых ко­ лес, так как для выхода долбяка при обработке венца достаточно иметь канавку 2—5 мм, а при фрезеровании зубьев червячной фрезой ширина канавки под свободный

184

выход фрезы без повреждения другого венца должна быть примерно равна половине диаметра фрезы;

в) позволяют нарезать колеса с внутренним зацепле­ нием.

Сопоставляя по производительности нарезание колес на зубофрезерных и зубодолбежных станках, можно сделать вывод, что при нарезании колес с модулем до 5 мм способы равноценны. При нарезании колес с модулем от 5 мм и более, т. е. при необходимости снятия большого слоя металла, а также при изготовлении неточных колес более производительным является зубофрезерование. По­ этому при изготовлении точных колес, в некоторых слу­ чаях, применяют комбинированную обработку: пред­ варительно нарезают зубья на зубофрезерных станках, а затем обрабатывают на зубодолбежных станках. При комбинированной обработке иногда применяют специаль­ ные червячные фрезы, отличающиеся от нормальных толщиной зуба, уменьшенной на величину припуска под последующее зубодолбление.

Зубострогание. Цилиндрические колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на зубострогальных станках инструментом в виде гребенки. Принцип нарезания колес зубостроганием заключается в создании обкатывающего движения заготовки относительно рейки-гребенки. Для нарезания зубьев гребенке сообщают возвратно-посту­ пательное движение вдоль оси заготовки, а заготовке — вращение и перемещение вдоль гребенки. Так как при­ менение гребенок с числом зубьев, равным числу зубьев колеса, ввиду большой сложности и стоимости их изго­ товления нерационально, то длина и соответственно число зубьев гребенки должны быть небольшими, на­ пример для модулей от 5 до 20 мм число зубьев принимают от 5 до 8. Поэтому после нарезания двух — трех зубьев заготовку выводят из зацепления с гребенкой и поверты­ вают на то число зубьев, которое было нарезано, затем снова вводят в зацепление с гребенкой и продолжают обработку следующих зубьев. Точность изготовления ко­ лес зубостроганием 7—8-я степень, шероховатость поверх­ ности 6—7-й класс чистоты.

Зубострогание гребенками по производительности уступает нарезанию колес зубофрезерованием и зубодолблением, поэтому находит применение в мелкосерий­ ном производстве при изготовлении колес с крупным модулем, так как по сравнению с долбяками и червяч­

185

ными фрезами изготовление-и заточка гребенок значи­ тельно проще и дешевле.

Нарезание зубьев червячных колес на зубофрезерных станках можно производить: а) по способу радиальной подачи; б) по способу тангенциальной подачи и в) комби­ нированным способом.

В основу всех основных способов нарезания зубьев червячных колес положен метод обкатки, т. е. воспроиз­ ведение зацепления червячного колеса с червяком. Если вместо червячного колеса установить заготовку, а вместо

червяка — червячную фрезу, то при создании движения обкатывания на заготовке будут фрезероваться зубья червячного колеса.

При любом способе нарезания червячных колес ось червячной фрезы должна быть установлена строго перпен­ дикулярно к оси заготовки и симметрично по отношению к ее ширине. Наиболее распространенным является наре­ зание червячных колес по способу радиальной подачи. При этом способе (рис. 99, а) заготовке 1 во время обка­ тывающего движения относительно червячной фрезы 2 сообщают перемещение в радиальном направлении (sp) для врезания на высоту зуба. Если нарезание осуще­ ствляется за один проход, то полная обработка, (без учета перебега фрезы) происходит за один оборот заготовки. Настройка на обработку заключается в расчете числа оборотов фрезы и заготовки из условия, что за один обо­ рот червячной фрезы заготовка должна повернуться на число зубьев, равное числу заходов червячной фрезы.

При условии фрезерования червячной фрезой со шли­ фованным профилем может быть достигнута точность 7—9-й степени по ЕОСТ 3675—56. При введении операции

186

шевингования фрезой с насеченными по боковым сторо­ нам зубьями обеспечивается 6-я степень точности.

Нарезание червячных колес по способу тангенциаль­ ной подачи (рис. 99, б) заключается в том, что специальной фрезе во время вращения сообщают тангенциальную (т. е. по касательной линии к червячному колесу) подачу по стрелке Б, фрезерование червячного колеса или части его зубьев закончится, когда червячная фреза выйдет из зацепления с заготовкой (положение II). При исполь­ зовании червячной фрезы с числом витков, меньшим, чем число зубьев у колеса, после фрезерования одного участка фреза и заготовка возвраща­ ются в- исходное положение, заготовка повертывается на на­ резанное число зубьев и фрезе­ рование продолжается.

Фрезерование по способу тангенциальной подачи являет­ ся менее производительным, чем фрезерование по способу ра­ диальной подачи, но обеспечи­ вает более правильный профиль

зуба. Способ применяют для фрезерования многозаходных червячных колес, а также в тех случаях, когда требуется обеспечить постоянство межцентрового расстоя­ ния А в пределах изготовления одной партии колес.

Нарезание червячных колес комбинированным спосо­ бом заключается в последовательном сочетании методов радиальной и тангенциальной подач, причем черновую

вячные колеса нарезают специальными комбинированными фрезами, а также «летучими» резцами, установленными в оправке. Летучие разцы используют только в индиви­ дуальном производстве специальных червячных колес, когда изготовление червячных фрез экономически не целе­ сообразно.

Накатывание зубьев зубчатых колес. Изготовление цилиндрических зубчатых колес накатыванием является прогрессивным способом, резко увеличивающим произ­ водительность по сравнению с обработкой резанием (при­ мерно в 10—20 раз). Кроме высокой производительности, накатывание обеспечивает значительную экономию ме­

187

талла, а также упрочняет поверхность зубьев (в особен­ ности накатанных в холодном состоянии), что способ­ ствует повышению износостойкости.

Накатывание зубьев может осуществляться как в хо­ лодном, так и в горячем состоянии заготовки. В холодном состоянии накатывание применяют для изготовления ко­ лес из цветных металлов, а также стальных колес до модуля 1 мм.

В холодном состоянии накатывание зубьев производят на специальных или токарных станках (рис. 100). В центры станка устанавливают оправку с закрепленными на ней заготовками 1 и образцовым колесом 2, последнее находится в начале накатывания в зацеплении с одним, двумя или тремя накатниками 3, установленными в при­ способлении на суппорте станка. При вращении заготовки

ипродольном перемещении суппорта с накатниками, выполненными в виде зубчатых колес и имеющими забор­ ную часть, происходит пластическая деформация металла

изаполнение им впадин зубьев накатника. После вывода из зацепления с образцовым колесом накатники вращаются образовавшимися на заготовках зубьями. Для повышения точности и качества поверхности зубьев накатывание можно осуществлять в несколько проходов, при этом достигается 8—9-я степень точности.

Накатывание зубьев в горячем состоянии заготовки производят на станках, работающих с радиальной или про­ дольной подачей накатников. Поверхность заготовок пе­ ред накатыванием нагревают токами высокой частоты на глубину, необходимую для накатывания.

С целью повышения точности зубчатых колес, нака­ танных в горячем состоянии, применяют комбинирован­ ное накатывание, т. е. горячее накатывание с последую­ щим накатыванием в холодном состоянии.

Отделочные способы обработки зубчатых колес. Повы­ шения точности, бесшумности и плавности хода зубчатых зацеплений можно достигнуть применением отделочных способов обработки зубьев.

К отделочным способам обработки зубьев относятся: обкатка, шевингование, шлифование, притирка и при­ работка и полирование.

Обкатку зубьев колес осуществляют на специальных станках тремя образцовыми колесами, располфженными по окружности под углом 120° друг к другу. Зубья образ­ цовых колес должны быть закалены и иметь точный, шли­

188

фованный профиль. Обкатку применяют для отделки поверхностей зубьер незакаленных или термически обра­ ботанных колес, имеющих твердость не более HRC 30— 32, при этом достигается повышение класса чистоты по­ верхности и некоторое исправление погрешности про­ филя.

Применять обкатку для колес, подвергающихся после­ дующей термообработке, не рекомендуется, так как обра­ зование при обкатывании наклепа на поверхности зубьев

тонких волосообразных стружек толщиной от 0,001 до 0,005 мм, снимаемых спе­

циальным инструментом: шевер-рейкой или шевер-ко- лесом.

Более производительным и широко применяемым спо­ собом является шевингование шевер-колесом, представ­ ляющим собой режущий инструмент, на поверхности зубьев которого в радиальном направлении нанесены канавки глубиной 0,5—1 мм (рис. 101, а), образующие режущие кромки. Схема шевингования зубьев показана на рис. 101, б. Обрабатываемое колесо 1 закрепляют на оправке и устанавливают в центры стола специального станка. Шевер 2 располагается над обрабатываемым колесом, причем его оси устанавливают под углом по отношению к оси обрабатываемого колеса, равным углу наклона зубьев. Шевер для обработки прямозубых зуб­ чатых колес имеет винтовые зубья с углом подъема 15°. Зацепление прямозубого колеса с шевером, имеющим наклонные зубья, обеспечивает относительное перемеще­ ние профиля зубьев шевера вдоль зубьев колеса.

189