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

10.Диаметр начального цилиндра шевера:

4,о ~ 4/o/cos а ы).

И . Диаметр начального цилиндра колеса:

4„i = 4/,/cos a m)1.

12. Длина линии зацепления при шевинговании:

13. Наибольший радиус профиля зуба шевера с учетом перекрытия обработкой актив­ ной части профиля колеса:

Ро - [L - (Pi - ДО/sin a,] sin а 0,

где Д/ — необходимое перекрытие обработкой активной части профиля зуба колеса при шевинговании, Д/ - 0,15?/2„/sin aL{, р, — радиус кривизны в точке начала активной части профиля колеса, равный

Pi =0,5y j d ^ - d l - r ,

I — длина активной линии зацепления сопряженных колеса и шестерни в передаче, равная

А- mn(zx + Z2)/2 C O S P1(2) — межосевое расстояние.

14.Диаметр окружности выступов шевера:

d an= p t o + (2Po)2 ■

15. Радиальный зазор шевера и обрабатываемого колеса:

2Ar=dwi + dw0- d a0- d /v

Необходимо выдержать соотношение 2Дг > 0,2;лп, в противном случае следует умень­ шить Да и вновь пересчитать.

16.Шаг по нормали на начальных цилиндрах шевера и колеса:

р- ndwlcos Pt/zt.

17.Толщина зуба на начальном цилиндре колеса:

*«,1 = 4,»I [V (4 c o s Pi) + inv a tl - inv a w,,]cos p,.

18.Толщина зуба на начальном цилиндре шевера sn<) = р - swt.

19.Высота головки зуба шевера:

4(0= (4/0—4но)/2.

Проверка зуба па заострение

20. Торцовый угол давления па наружном диаметре:

cos “ 4ю/4/0. угол рассчитывается с точностью до угловых секунд.

602 Г л а в а 16

21. Угол наклона зуба на наружном диаметре косозубого шевера:

Если для шевера с т > 2,5 мм толщина зуба $я0 < 1,8-2 мм, необходимо уменьшить Да.

Определение параметров сточенного шевера

23. Угол зацепления по нормали на начальном цилиндре сточенного шевера: а гс02= а - Да.

Дальнейший расчет ведется согласно п. 8 -22 с исходными данными вместо нового — для сточенного шевера, о чем указывают индексы '‘02".

39. Наименьший радиус кривизны профиля зуба сточенного шевера в торце:

р 02 min = Р о 2 “ 0 + AOsin Оц/ SÎnG,.

Определение конструктивных элементов шевера

40.Диаметр окружности в точке начала зацепления сточенного шевера:

^= А 20 + (2Р02,.,„)2-

41.Диаметр окружности ножек dp = dm - а, где а — удвоенная величина изменения высоты зуба шевера для обеспечения перекрытия высоты зуба колеса. В случае т < 3 мм

а = 2 мм; при т - 3 -5 мм а < 3 мм; для т > 5 мм а> 4 мм.

При расчетах необходимо выдерживать dp > dM; в случае невыполнения условия сле­ дует уменьшать Д а или а.

42. Торцовый угол давления на ножке зуба:

cos а р = dfâ/dp

рассчитывается с точностью до угловых секунд. 43. Торцовая толщина ножки зуба шевера:

s/л = <yW(<4oCos рвЛ) + inv а^о - inv а Д

44. Ш ирина впадины зубьев по окружности ножек:

Tju = Ttdjn/zo—s/to-

Для модулей больше 2 мм необходимо выдерживать Т/Л > 1,5-2 мм; в противном слу­ чае следует уменьшать Да.

45. Диаметр отверстий в шевере для выхода гребенки, образующей канавки на боко­ вых сторонах зуба:

4св= Т/10 + (2 -3 ) мм.

46.Диаметр окружности центров отверстий:

47.Угол наклона осей просверленных отверстий:

tg Ф ” dp tg Ро/d Q.

16.3. Инструмент для обработки червячных колес методом огибания (обкатки)

1 6 .3 .1 . Червячны е ф резы

Коиструкции фрез. Зубья червячных колес так же, как и цилиндрических, обраба­ тываются при непрерывном движении обката заготовки и режущих кромок червячной фрезы, а профилирование осуществляется методом огибания. Червячные фрезы для на­ резания таких колес — сугубо специальный инструмент. Диаметры фрезы, кроме наруж­ ного, ее установка относительно червячного колеса, число заходов, осевой шаг, ход вин­ товой линии такие же, как у червяка, который будет работать в паре с нарезаемым коле­ сом. Наружный диаметр фрезы больше наружного диаметра червяка на удвоенную величину радиального зазора в червячной паре плюс запас на уменьшение диаметра фрезы при переточках. Так как червяки бывают небольших размеров по диаметру, то фрезы обычно делают не насадной, а хвостовой конструкции.

Угол подъема витков фрезы при малых ее диаметрах и большом числе заходов может достигать 40° и более. При этом приходится принимать малое число зубьев, иногда нечетное.

Чтобы исключить повторения положения режущих кромок на обработанной поверх­ ности зуба колеса после его оборота, число зубьев фрезы не должно быть кратным числу заходов и числу зубьев колеса.

Геометрические параметры фрез для нарезания червячных колес соответствуют гео­ метрии червячных модульных фрез.

При переточках фрезы по передней поверхности изменяются ее диаметральные раз­ меры и толщина зубьев по среднему диаметру. Для сохранения правильности зацепления обработанного колеса с червяком назначают размеры витков червяка в соответствии с фактическими размерами зубьев фрезы или изменяют межосевое расстояние при приме­ нении новых и переточенных фрез для получения требуемой толщины зуба. В последнем случае изменяются кривизна полученных рабочих поверхностей зубьев колеса и усилия контакта их с витками червяка, поэтому такие колеса подвергают шевингованию.

Нарезание червячных колес осуществляют с тангенциальной (рис. 16.36, а) или ра­ диальной (рис. 16.36, б) подачами. В последнем случае необходимо выдержать с высо­ кой точностью межцентровое расстояние а.

Фрезы, работающие с тангенциальной подачей, имеют заборный конус с <р = 11-13° на длине 2,5 -3 шага, что позволяет уменьшить нагрузки на первые зубья фрезы, всту­ пающие в контакт с заготовкой: Я = (0,8-0,9)Н. Достижимая точность межцентрового расстояния при работе фрез с тангенциальной подачей значительно выше, чем при обработ­ ке червячных колес фрезами с радиальной подачей. В первом случае она обеспечивается на­ стройкой положения оси фрезы по отношению к оси заготовки (червячного колеса), а во втором — зависит от чувствительности механизма выключения радиальной подачи.

Конструкции червячных фрез достаточно сложны. В случае, когда надо нарезать од­ но-два колеса, делают не фрезу, а летучий резец — однозубую фрезу. Работает летучий резец только с тангенциальной подачей, которая очень мала, следовательно, производи­ тельность обработки таким методом низкая. Фрезы больших модулей целесообразно де­ лать сборными с оснащением их твердым сплавом, мелкомодульные червячные фрезы для нарезания точных колес рекомендуется выполнять цельнотвердосплавными.

Проектирование червячных ф рез для нарезания червячных колес. В машинострое­ нии используются конволютиые, эвольвентные и архимедовы червяки, в соответствии с чем фрезы проектируются на базе конволютиых, эвольвентных и архимедовых червяков.

Рис. 16 .36 . Схема нарезания червячных колес

Форма червяка находится в зависимости от условий установки резца на станке. Если резец, имеющий в сечении (]юрму трапеции, установить на станке так, чтобы при у = 0°

передняя поверхность проходила через ось червяка, то при нарезании получится винтовая поверхность, которая в сечении, перпендикулярном оси червяка, даст кривую — архимедову спираль. Червяк с такой винтовой поверхностью называют архимедовым.

Если тот же резец повернуть на угол подъема винтовой линии червяка, то при наре­ зании получится винтовая поверхность, которая в сечении, перпендикулярном оси чер­ вяка, даст кривую — конволюту (удлиненную или укороченную эвольвенту окружно­ сти), а червяк называется конволютным.

Если резец установить ниже центра оси обрабатываемого червяка, то при нарезании получится винтовая поверхность, которая в сечении, перпендикулярном оси червяка, даст кривую — эвольвенту окружности, и червяк называется эвольвентным.

На практике наибольшее распространение получили архимедовы червяки.

Исходные данные для расчета червячного колеса

1)обрабатываемый материал;

2)расчетный модуль червяка т\

3)коэффициент диаметра червяка q по ГОСТ 2144-93 или число заходов (витков) червяка z,;

4)тип червяка (архимедов, эвольвентный и т. д.);

5)параметры исходного червяка по ГОСТ 19036-94;

6)межосевое расстояние а„, или коэффициент смещения х {\

7)передаточное число и или число зубьев червячного колеса z2\

8)точность червячной передачи (ГОСТ 3675-81).

Расчет основных парамет ров червяка, сопрягаемого с нарезаемы м колесом (ГОСТ 19650-74)

1.Делительный диаметр dx = qm.

2.Начальный диаметр dwX- (q + 2г,)ш.

Расчет параметров исходного производящего червяка

Основные размеры профиля исходного производящего червяка (ГОСТ 19036-94) в осевом сечении определяются таким образом, как если бы требовалось найти размеры профиля червяка, находящегося в правильном беззазорном зацеплении с зубьями наре­ заемого колеса. Расчет рекомендуется вести в следующем порядке.

5.Высота головки Ай0 = h'H)m = 1,2m.

6.Высота головки до начала притупления hM = т.

Точность расчета — 0,1 мм.

Определение конструктивных элементов и геометрических параметров фрезы

9. Расчетный делительный диаметр новой фрезы cl0 = 4 + 2 • 0,1m, где 2 • 0,1m — запас на переточки. Расчет ведется с точностью до 0,01 мм.

10.Делительный диаметр переточенной фрезы 4» - 4 -

11.Наружный диаметр фрезы

4,о= 4/1 + 2(с + Д,),

где Д, — припуск на переточку (Д( = 0,1т — для чистовых фрез и = (0,2-0,5) мм — для фрез под шевингование); с = 0,2т — радиальный зазор в передаче.

Минимально допустимое значение наружного диаметра сточенной фрезы d'llQопреде­ ляется по формуле (маркируется на фрезе):

4,0 = 4/! + с-

12. Диаметр впадин зубьев фрезы 4и принимается равным 4о = 4< = 4,1—2А|* Если тело фрезы получается слишком тонким, допускается увеличить этот диаметр

на величину радиального зазора, равного 0,2т:

djQ= dj\ + 0,2т .

13.Средний расчетный диаметр принимается для чистовых фрез dcp рлс<| - daQ:для чер­ новых фрез 4 р раС1| = 0,5(4,о + 4о) + ° .2 т - 0,5К, где К — величина затылования. Точность расчета — 0,1 мм.

14.Число заходов (витков) фрезы принимается равным числу заходов червяка л0= г х.

15.Угол подъема витков фрезы на среднем расчетном диаметре sin Yo = mno/4p. раем. Синус угла рассчитывается с точностью до 0,000001, а угол — с точностью до Г. Этот угол обязательно маркируется на фрезе.

16.Выбор геометрических параметров зуба фрезы:

а) передний угол на вершине зуба уа принимается в зависимости от назначения фрезы (черновая, чистовая) и обрабатываемого материала для чистовых фрез уа = 0°, для черно­ вых фрез у0 = 8-10°;

б) задний угол принимается как для червячных зуборезных фрез: а„ = 10-12° при об­ работке стальных и чугунных и а 0 = 7-8° при обработке бронзовых колес.

Проверяется значение бокового заднего угла 0^: tg а б = tg a fia sin а. Минимально допустимое значение mjn > 3е.

в) для фрез с заборным конусом принимается угол <рк = 11-13°.

Глава 16

разд. 16.2.1).

18.Число зубьев (стружечных канавок) фрезы zKопределяется по аналогии с червяч­ ной фрезой для зубчатых колес (см. п. 4, разд. 16.2.1).

19.Определяются элементы стружечной канавки и окончательно уточняется конст­

рукция зуба (см. п. 8, разд. 16.2.1).

Окончательно принимаются диаметр фрезы, число зубьев и конструктивное решение инструмента (фреза сборная, цельная или с хвостовиками), материал режущей части, кор­ пуса и др.

20.Направление стружечных канавок фрезы принимается перпендикулярным виткам червяка фрезы, т. е. (0 - у0.

21.Шаг винтовой стружечной канавки рассчитывается с точностью до 1 мм для на­ стройки станков для фрезерования канавок и заточки фрезы по передней поверхности по формуле

Рг ” TldCp рдсч Ctg Cl).

22. Диаметр отверстия под оправку 4™, рассчитывается по формуле (см. п. 13, разд. 16.2.1).

Если фреза насадная, рекомендуемое соотношение наружных диаметров фрезы da0 и отверстия под оправку 4™, приведено в табл. 16.13.

Таблица 16.13

Зависимость диаметра посадочного отверстия от диаметра фрезы

23. Выбор типа крепления фрезы производится следующим образом. Если выполня­ ется условие 0,54,0- Я - (С, - 0,54™,) > 0.34™,. применяется крепление с осевым шпоноч­ ным пазом. Здесь С, — размер по шпоночному пазу согласно ГОСТ 9472-90. Если данное условие не выполняется, проверяют возможность использования торцовой шпонки (ГОСТ 9472-90):

0,54,0- Я - 0,54, >0,34™,,

где 4, = 4™, + 2 мм — диаметр выточки в отверстии.

В случае невыполнения и этого условия фрезу необходимо делать хвостовой.

24.В хвостовых фрезах хвостовики выполняются по аналогии с фрезерными оправка­ ми для зубофрезерных станков с конусом Морзе. Конус выполняется без лапки с резьбо­ вым отверстием по ГОСТ 25557-82.

25.Длина рабочей части фрез, работающих с радиальной подачей:

где Ъ\ — длина нарезанной части червяка, определяемая согласно данным табл. 16.13. Для фрез, работающих с тангенциальной подачей:

1, = /к + 2Р„

где /к - (2,5-3)Pt — длина заборной конусной части. Длина I , округляется с точностью 2 -3 мм. Значению <рк = 11° соответствует /к = ЗР„ значению <рк - 13° - /к - 2.5Р,.

Таблица 16.14

Зависимости для определения нарезанной части червяка

26. Общая длина насадной фрезы:

1 = 1 ,+ 2/с,

где /б - 3,5-8 мм — длина буртиков.

Длина хвостовой фрезы принимается равной

L = Ь\ + /2+ /3,

где /2 и /3 — длина хвостовиков, проверяемая прочерчиванием, с учетом радиальной или тангенциальной подачи фрезы (рис. 16.36).

Основные размеры фрезерного суппорта берутся по паспорту станка или из справоч­ ной литературы по зубофрезерованию.

27.Диаметр буртика d6 = dM - 2 H - (1 -2) мм.

28.Длина шлифованной части отверстия с двух сторон 1Х- (0,2-0,3)!.

Расчет элементов профиля рейки в нормальном сечении

29. Толщина зуба sn0:

для чистовых фрез sn0 = s0 cos у0 = 0,5лртл cos у0'> для черновых фрез s„„ = s„ cos у0 - às - 0,5ят cos Yo -

Припуск на чистовую обработку зуба фрезой рекомендуется принимать равным As = 0,2т. Расчет ведется с точностью до 0,001 мм.

30. Размеры канавки (рис. 16.15) для облегчения шлифования (для фрез с т №^ 4 мм): глубина канавки hK- 1-2 мм; ширина канавки Ьк = 0,47лт); радиус в канавке гк - (0,5-1,0) мм.

Определение углов профиля зубьев фрезы в расчетном сечении

3 ! Углы правой и левой сторон профиля в осевом сечении затылованных зубьев чис­ товой архимедовой фрезы рассчитываются по формулам, используемым для червячных модульных фрез.

1 6 .3 .2 . Червячны е ш еверы

Для чистовой обработки червячных колес применяют червячные шеверы. Они пред­ ставляют собой червячные фрезы с незатылованными зубьями со значительно увеличен­ ным числом режущих кромок. Конструктивно червячный шевер соответствует червяку с нанесенными на его витки канавками для образования режущих кромок.

Исходными данными для его расчета являются параметры червяка:

1)модуль осевой т;

2)профильный угол а,,;

3)диаметр делительной окружности d,,\

4)диаметр окружности выступов

5)диаметр окружности впадин dj,{,

6)число заходов яч;

7)шаг осевой рГ1\

8)ход п.р.,;

9)направление винтовой линии нарезки;

10)угол подъема винтовой линии нарезки на делительном цилиндре у.,;

И) длина нарезанной части L,,;

12)тип червяка (архимедов, эвольвеитный и т. д.);

13)радиальный зазор в передаче с;

14)допускаемое направление ввода червяка при сборке передачи (радиальное, тан­ генциальное).

Расчет выполняется в следующей последовательности [4].

I. Выбор конструкции шевера в зависимости от направления подачи линии и агрузки. Как уже отмечалось выше, червячный шевер в этом смысле идентичен конструкции чер­ вяка пары.

Р асчет к о н с т р у к т и в н ы х па р а м ет р о в ш евера

2.Наружный диаметр dnQ = dæi + 2с.

3.Внутренний диаметр d ^ = djv

4.Делительный диаметр d0 - ач.

5.Число заходов п0 = п,,.

6.Направление нагрузки — аналогично червяку пары.

7.Угол подъема винтовой линии нарезки на делительном диаметре у0 = у,,.

8.Осевой шаг р 0 = р ч\ осевой ход Я(Р„-

9.Высота головки зуба шевера hM = 0,5(^я0 - d0).

10.Высота ножки зуба шевера = 0,5(dQdр). II. Полная высота зуба hQ- ho0 + hj$.

12.Толщина зуба по делительной окружности в осевом сечении s0 = п т /2, в нормаль­ ном сечении s„ = пт cos у0/2.

13.Радиус закругления головки зуба гх = с.

14.Размеры канавки по дну впадины между зубьями шевера: глубина Ак - 1,5-2 мм, радиус гк = 0,5йк, ширина В принимается по конструктивным соображениям.

15.Углы профиля в осевом сечении для архимедова червяка а мр = а лс„ - а,,.

Определение количества и размеров стружечных канавок на шевере

16.Глубина стружечных канавок по цилиндру и боковым сторонам витка h = 1,5-2,0 мм (рис. 16.38).

17.Угол угловой фрезы для прорезания стружечных канавок по наружному цилиндру

е= 75-80*.

18.Ш ирина ленточек зубьев / = 0,3-0,5 мм.

19.Окружной шаг зубьев по наружному диаметру принимается t„ = 8 -12 мм, по внут­

реннему С„ „„ = 4 -6 мм в зависимости от модуля.

20. Число зубьев по окружности z - nd0/ t u\ обычно округляется до четного числа, яв­ ляющегося множителем 360°.