книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

Рис. 16 .21 . Типы долбяков: а — дисковый; б — хвостовой; а — чашечный; г — втулочный

(передняя поверхность), так и по периферии (задняя поверхность), за счет чего образуют­ ся углы при вершине аа и уа (рис. 16.22). Боковые стороны зубьев шлифуются по эволь­ венте, чтобы при переточках по передней поверхности форма зуба не изменялась. Эвольвентные боковые поверхности образуются путем винтового движения эвольвенты по на­ правляющему цилиндру, диаметр которого является диаметром основной окружности. Благодаря этому в любом сечении долбяка, перпендикулярном к его оси, получаются оди­ наковые эвольвенты, причем на одной стороне зуба винтовая поверхность делается пра­ вой, а на другой — левой, за счет чего обеспечивается наличие на боковых сторонах зуба задних боковых углов. Таким образом из геометрических параметров долбяка рассматри­ вают задние и передние углы на вершине и боковых сторонах профиля его зубьев в трех сечениях (рис. 16.22). Задний угол аа определяет интенсивность изменения смещения сходного контура по длине зуба. Он функционально связан с другим задним углом (ц„ и углом зацепления а ^ , зависимостью

smtxftD0

где ас* — задний угол на боковых сторонах зубьев долбяка в нормальном сечении к боко­ вому профилю зуба. Он определяет фактический зазор между задней боковой поверх-

Рис. 16 .2 2 . Геометрические параметры долбяка

ностью в данной точке лезвия зуба и плоскостью резания. Величина его находится из вы­ ражения tg щ п - tg а а sin а ^ ,.

Задний угол а,} в сечении по делительному цилиндру является расчетным при проек­ тировании долбяка. Величина его определяется в развернутом сечении А - А зуба по дели­ тельному цилиндру или в сечении В -В по делительному цилиндру:

tg “ бп “ tg CLU tg a ftu0.

Передний угол в любом радиальном сечении уа - 15°. Величина переднего угла в сече­ нии по делительному цилиндру у6 определяется из формулы

tg Yû= tg Уа sin a ^ .

При выборе переднего угла для долбяков необходимо учитывать, что от его величины зависит искажение профиля зубьев нарезаемого колеса. Поэтому для черновых долбяков он не должен превышать 15°, а для чистовых — 5°. Вместе с тем для долбяков больших диаметров и модулей можно назначать передний угол равным 15° без опасения получить большое искажение профиля нарезаемых зубьев.

I -I (рис. 16.22) смещение положительно (.х > 0), средняя линия рейки (Ср. л.) отстоит от делительной окружности долбяка и не совпадает с начальной прямой (Нан. пр.). Линия профилирования (Л. л.) перпендикулярна профилю зубьев рейки и проходит через полюс Р-, ее положение во всех сечениях совпадает, точки пересечения линии профилирования с профилем и сходного инструментального контура (с профилем боковых сторон рейки) определяют точки контакта профиля режущих кромок зубьев долбяка с профилем рей­ ки в момент окончательного образования зубьев (точки профилирования).

Всечении Н -П коэффициент смещения х = 0 (рис. 16.23, б), средняя линия инстру­ ментальной рейки совпадает с начальной прямой и перекатывается в процессе образова­ ния зубьев по его делительной окружности.

Всечения Ш -Ш при х < 0 (рис. 16.23, в) средняя линия рейки приближается к оси долбяка: профиль зубьев долбяка образуется при положении начальной прямой, отлич­ ном от средней линии рейки. Точка касания профилей зубьев рейки и долбяка приближа­ ется ко дну впадины зубьев рейки. Толщина зуба s„ по дуге делительной окружности уменьшается, а толщина зуба s'"0 по окружности вершин увеличивается по сравнению с s{|

и$:0 в исходном сечении.

Величина исходного контура в теории корригирования эвольвентных зацеплений вы­

ражается через коэффициент смещения х в долях модуля и записывается в виде произве­ дения Х0Щ.

В исходном сечении долбяк имеет нулевую коррекцию; в сечениях, расположенных между исходным сечением и передней поверхностью, — положительную, а в сечени­ ях, расположенных между исходным сечением и опорной плоскостью долбяка, — отрица­ тельную.

Расстояние передней плоскости долбяка от исходного сечения называется смещением исходного сечения, или исходным расстоянием, и выражается зависимостью

a =x„m„/tgafl,

где ccfl — задний угол долбяка по наружному диаметру.

Таким образом, долбяк можно рассматривать как совокупность бесконечно большого количества элементарных зубчатых колес с положительным, нулевым и отрицательным смещениями исходного контура рейки и бесконечно малой шириной обода. По мере пере­ качивания долбяка в зацепление при резании вступает одно из этих бесконечно тонких зубчатых колес. В исходном сечении сдвиг рейки равен нулю, и здесь размеры и профиль зубьев долбяка определяются соответствующими параметрами нарезаемого колеса.

В общепринятых в настоящее время схемах проектирования зуборезных долбяков од­ ним из основных элементов расчета является определение исходного расстояния у нового долбяка и предела его допустимых переточек, так как с каждой переточкой исходное рас­ стояние уменьшается.

При выборе оптимальной величины исходного расстояния имеют в виду следующие соображения.

1. Как известно из практических данных и технической литературы, существует поло­ жение, что при прочих равных условиях качество нарезаемых долбяком колес тем выше, чем большее исходное расстояние имеет долбяк. Увеличение исходного расстояния спо­ собствует получению более гладкой и однотипной по шероховатости поверхности обрабо­ танного зуба колеса на высоте всего профиля, что способствует снижению шума и более плавному зацеплению. Объясняется это тем, что при большем исходном расстоянии ос­ новная окружность долбяка уходит вниз от режущих лезвий и процесс резания в большей степени осуществляется участками профиля, имеющими меньшую кривизну эвольвенты

Повышению производительности зубодолбления способствует также применение сегментных долбяков (рис. 16.24, г), которые работают без процесса врезания. У таких долбяков удалено несколько зубьев, что позволяет вести обработку без радиальной пода­ чи, предварительно установив требуемое межосевое расстояние между долбяком и заго­ товкой. Обычные долбяки работают с врезанием, которое заканчивается при повороте ко­ леса на 3/4 оборота. Заметим, что сегментные долбяки могут применяться только в слу­ чае, если число зубьев нарезаемого колеса будет меньше числа зубьев долбяка.

Близки по конструкции к сегментным долбякам комбинированные долбяки, имею­ щие на одной половине зубья для черновой обработки, а на другой — для чистовой. Зубья для черновой обработки по толщине меньше, чем чистовые, что позволяет соответствую­ щим образом распределять работу нарезания. Долбяк имеет часть срезанных зубьев, что обеспечивает снятие и установку заготовок без отвода долбяка. Однако комбинированные долбяки — это инструменты ограниченного применения.

Косозубые долбяки конструктивно соответствуют прямозубым долбякам. Переднюю поверхность зубьев для них выполняют или перпендикулярно направлению зубьев или в торцевой плоскости. В последнем случае необходима специальная заточка для обеспече­ ния требуемых значений передних углов. Обычно угол наклона зубьев у косозубых долбя­ ков берут равным 15 или 23е (ГОСТ 9323-79).

Расчет прямозубых долбяков для нарезания колес внешнего зацепления.

Исходные данные для проектирования долбяков:

1)материалы обрабатываемых колес и их твердость;

2)модуль нормальный колеса тп;

3)угол профиля нарезаемого колеса а;

4)коэффициент высоты головки зуба h a’ = 1;

5)коэффициент радиального зазора с = 0,25;

6)угол наклона зуба колеса р и направление зуба;

7)степень точности нарезаемого колеса и норма бокового зазора;

8)число зубьев нарезаемой шестерни z, и колеса z2;

9)коэффициенты смещения исходного контура нарезаемых колес х х и х 2.

Основные параметры нарезаемых колес рассчитываются в соответствии с разделом 16.2.1 «Проектирование червячных фрез».

Расчет долбяков ведется в следующей последовательности [6].

1. Выбирается конструкция долбяка и материал режущей части с учетом конструкции инструмента и физико-механических свойств обрабатываемого материала. Выбирается класс точности долбяка.

В соответствии с ГОСТ 9323-79 прямозубые долбяки изготовляются трех классов точности: АА, А и В. Долбяки класса точности АА предназначены для нарезания колес 6-й степени точности, а классов А и В — соответственно для колес 7-й и 8-й степени точ­ ности. Косозубые долбяки изготовляются классов точности А и В.

2. Число зубьев долбяка с учетом заданного номинального делительного диаметра долбяка d0imu равно z0 = dQimJ m и округляется до целого числа. Если номинальный диа­ метр не задан, то его принимают по паспорту станка, на котором будет проводиться наре­ зание колеса.

3. Уточняется делительный диаметр долбяка dQ- z0m.

4. Передний угол для чистовых долбяков принимается уа = 5°; для черновых уа - = 10-15°.

5. Задний угол на вершине а а ГОСТ 9323-79 рекомендует равным 6°. По данным В. М. Матюшина, увеличение а 0 до 9-12° приводит к повышению периода стойкости дол-

бяка о 1,3-1,45 раза. Долбяки с углами у„ = 15° и ап = 9° при черновом нарезании колес имеют период стойкости в 3 -4 раза больше, чем у долбяков стандартной конструкции.

6. Фактический угол профиля долбяка (*<,с точностью до Г определяется по формуле:

На угол а„ поворачивается шлифовальная бабка станка при шлифовании зубьев дол­ бяка, поэтому указанный угол обязательно проставляется на чертеже.

Для рекомендуемых выше значений переднего и заднего углов величины cto, а„ и

Определение размеров зубьев долбяка в исходном сечении

9. Толщина зуба долбяка по делительной окружности:

s0 = (гст/2) + Asу — для чистовых долбяков;

s0 = (пт /2) - Asu + Asy — для черновых долбяков,

где As,, — утончение зуба долбяка для образования припуска на зубьях нарезаемого колеса под последующую обработку:

Asn = 1,2^/mtga — для чистового зубофрезеровання или зубодолбления; Asn= 0 $ tfm tg a — для шлифования;

As„ = 0,35/и — для шевингования;

Asy — величина утолщения зубьев долбяка для образования бокового зазора при чис­ товой обработке нарезаемых колес. Значения Asy и допуск 5s на толщину зуба долбяка принимают по табл. 16.8.

10. Высота головки зуба Ап0 - Лу,2 = 1,25т, где hjvl — высота ножки зуба нарезаемых шестерни и колеса.

11. Высота ножки зуба hA) - haU2 + с - т + с; с - 0,25т, если т < 2,5 мм, и с = 0,3т, если

т> 2,75 мм; hal 2 — высота головки зуба нарезаемых шестерни и колеса.

12.Диаметр окружности выступов долбяка в исходном сечении daQi = d0 + 2,5т.

13.Толщина зуба долбяка на наружном диаметре в исходном сечении

snoi “ 4ioiCv^o + inv a - inv а,ю); cos a ftü = d ,J d <m = d0cos a /d a0l]

inv a = tg a - a,

где a — угол в радианах.

14. Минимально допустимая по условию механической прочности толщина зуба но­ вого долбяка на наружном диаметре

^aOmin = т / 0 ,2 5 9 3 8 т - 0,0 3752.

Ориентировочные значения допустимой толщины зубьев по вершине зуба долбяка можно принять по табл. 16.9.

15. Величина исходного расстояния а, обеспечивающая заданную толщину зуба so0 на вершине:

(Дя111 ~~5доУ я01

Величина исходного расстояния принимается равной расчетной, если а < 0,5Я и а = 0,5Я, если расчетная а > 0,5Н, где Я — высота долбяка по ГОСТ 9323-79.

Рассчитанную величину исходного расстояния можно уточнить и скорректировать с величиной а, приведенной в ГОСТ 9323-79 (табл. 16.10).

Проверка долбяка с выбранным исходным расстоянием на отсутствие интерференции с переходными кривыми у нарезаемых им колес выполняется только для шестерни.

Интерференция отсутствует, если выполняется условие ря1 > рл, где рл1 — радиус кри­ визны активного профиля зуба шестерни в нижней начальной контактной точке при внешнем зацеплении ее с колесом; р„ — радиус кривизны эвольвентиого профиля зуба шестерни в точке начала переходной кривой при нарезании ее с долбяком (рис. 16.25).

P,i-a»i2Sin а *,2- г/л tg а 2,

где ri2 = 0,5mz2 cos а —радиус основной окружности колеса.

Межосевое расстояние в зубчатой передаче определяется по формуле awi2 - 0.5m(z, + z2). Угол ссо0 профиля зуба долбяка в точке на окружности выступов определяется из со­

отношения cos <xfl0 = (г/г„о) cos а. Для колеса

cos а„2 - (r/re2) cos а;

Р/1 “ аи»10 s‘n а шЮ - гмtg йод,

где г2 — радиус делительной окружности колеса; га2 — радиус окружности вершин колеса; гЫ) — радиус основной окружности долбяка.

Межосевое расстояние в станочном зацеплении шестерни с долбяком я„10 определя­ ется по формуле

_ m(z, + z0)cosot

inv а ю|и = inv а + 2 tg а(дг, + дг0)/( 2, + г0),

где x t и х()- коэффициенты смещения соответственно для шестерни и долбяка. При проверке нового долбяка принимают дг„ - х011Ш- a tgot/т.