5.4. Кинематическая структура зубообрабатывающих станков для конических зубчатых колес

Методы образования зубьев конических колес

Форма боковой поверхности зуба конического колеса определяется формой зуба по профилю и формой по длине. Из теории зацепления известно, что профили зубьев конических колес представляют собой сферические кривые, следовательно, отличатся от эвольвент – плоских кривых. Замена сферической поверхности, на которой должен строиться профиль зуба, касательной к ней конической поверхностью (дополнительным конусом) приводит к октоидальному зацеплению, которое по форме близко к эвольвентному.

Форма зубьев по длине может быть, прямолинейной, совпадающей с образующей конуса, или криволинейной, наклоненной к образующей начального конуса под углом. Форму по длине зуба конического колеса определяют обычно формой по длине зуба сопряженного с ним плоского колеса. Как известно, последнее представляет собой коническое колесо с углом при вершине начального конуса . Плоское колесо (с зубьями на торце) представляет собой круговую рейку (рис. 30). Она является предельным коническим колесом в том же смысле, в каком прямолинейная зубчатая рейка представляет собой предельное цилиндрическое колесо с радиусом .

На плоском колесе (круговой рейке) линия, определяющая форму зуба по длине, лежит на плоскости и может быть: прямой, дугой окружности, удлиненной или укороченной эпициклоидой или гипоциклоидой, удлиненной или укороченной эвольвентой и т.д. Использование именно этих линий связано с тем, что их можно образовать с помощью комбинации простых равномерных движений –вращательного и прямолинейного, которые на станках легче всего осуществить.

Для образования профиля зуба применяются три метода образования из четырех возможных методов геометрического образования производящих линий.

1. Метод копирования, когда форма режущей кромки инструмента представляет собой линию, по своей форме и протяжности совпадающую с профилем зуба. Таким режущим инструментом является дисковая протяжка (рис. 31).

Рис. 30. Зацепление конического колеса с плоским колесом

Рис. 31. Схема нарезания прямого зуба конического колеса

дисковой протяжкой

Этот метод из-за сложности режущего инструмента применяется редко и только в массовом производстве. Станки в этом случае имеют сравнительно простую структуру, так как не создают сложных движений формообразования.

2. Метод следа, когда профиль зуба образуется остроконечным инструментом, в частности остроконечными зубострогальными резцами. Для этого их нужно, кроме перемещений вдоль зуба, перемещать и по эвольвенте. Создается движение подачи в станках, чаще всего, при помощи эвольвентных копиров 1 (рис. 32). Этот метод малопроизво-дительный, применяется очень редко, только при нарезании крупногабаритных конических прямозубых колес.

Рис. 32. Схема механизма профилирования зуборезного станка

3. Метод обката – самый распространенный. В нем используется производящий элемент в виде линии, по форме и протяженности не совпадающих с образуемым профилем. Образование профиля происходит с помощью движения качения. В качестве производящего колеса используется плоское колесо.

Если бы плоское колесо существовало в станке реально (см. рис. 30), то при изготовлении его из достаточно твердого материала оно было бы способно при качении по нему нагретой заготовки (движение Ф₀(В₂В₃)) выдавить на ней впадины зубьев с формой, сопряженно с формой зубьев плоского колеса. По такому принципу работаетнакатныестанки для конических колес. В зуборезных станках для конических колес (рис. 33) реально существуют только два профиля – правый и левый – одного зуба плоского колеса в форме зуборезных резцов 1 (рис. 33, а) с прямо-линейными режущими кромками или зуборезных резцов 2 (рис. 33, б) резцовой головки 3. Поэтому необходимы движение обката Ф_S(В₂В₃) и движение резцов по линии, которая характеризует форму по длине зуба плоского колеса (по прямой или дуге). При качении заготовки по плоскому колесу в этом случае резцы вырежут на заготовке зубья с формой, сопряженной с зубьями плоского колеса по профилю и по длине.

Рис. 33. Схемы движений при нарезании конических колес методом обката:

а – прямозубых колес; б – колес с дуговым зубом

Движение обката может совершать, например, заготовка при неподвижном плоском колесе или, наоборот, плоское колесо при неподвижной заготовке. Первый случай в практике используется мало, а второй и совсем не применяется.

Самым распространенным видом движения обката Ф_S(В₂В₃) является движение, в котором участвуют и заготовка, и плоское колесо. При этом конструктивное оформление станка получается более простым.

Образование формы зуба по длине осуществляется методом следа. Поскольку при нарезании зубьев на плоском колесе имеется как бы один режущих зуб, то в станках необходимо имеется движение деления Д(В₄). Таким образом, при нарезании прямозубого конического колеса нужны движения Ф_V(П₁), Ф_S(В₂В₃), Д(В₄), а при нарезании колеса с дуговыми зубьями – Ф_V(В₁), Ф_S(В₂В₃), Д(В₄).