8

Построение эвольвентных профилей зубьев колес методом обкатки

Цель работы - изучение теоретических основ нарезания зубчатых колес методом обкатки зубчатой рейкой и построение профилей зубьев колес с помощью прибора.

Методы образования зубьев

Зубья колес изготовляют накатыванием или нарезанием.

Накатывание зубьев производится накатным инструментом путем пластического деформирования венца стальной заготовки колеса, нагретой токами высокой частоты.

Нарезание зубьев – технологический процесс, который заключается в вырезании материала, расположенного на месте будущей впадины. Нарезание зубьев выполняют методом копирования и методом обкатки.

Метод копирования заключается в том, что при копировании впадины зубчатого венца прорезаются инструментом, профиль режущей части которого соответствует очертаниям впадины. Нарезание производится дисковой (рис. 1. а) или концевой (рис. 1. б) фрезой. После прорезания одной впадины заготовка поворачивается на величину углового шага и процесс повторяется.

Рис. 1. Фрезерование зубьев цилиндрического колеса

Так как с изменением числа зубьев колеса меняется и форма впадины, то для каждого модуля и числа зубьев нужно иметь свою фрезу, что практически невозможно. Поэтому фрезой одного модуля прорезают впадины в определенном диапазоне чисел зубьев, в результате чего зубья не всегда будут иметь точный профиль.

К методу копирования можно отнести способы образования зубьев колес протягиванием, холодной или горячей штамповкой, а также прессованием и литьем под давлением.

Метод обкатки (огибания) является в настоящее время наиболее распространенным и точным способом образования зубьев. Процесс нарезания зубьев уподобляется процессу зацепления пары зубчатых колес, когда одно из колес снабжено режущими элементами и превращено таким образом в режущий инструмент, называемый производящим колесом.

Режущим инструментом может быть зубчатая рейка (гребенка) (рис. 2. а), долбяк (рис. 2. б), червячная фреза (рис. 2. в). Нарезание колес производится со­ответственно на зубострогальных, зубодолбежных и зубофрезерных станках.

Рис. 2. Нарезание зубьев методом обкатки

Достоинством зубчатой рейки как инструмента является простота конструкции и простота формы режущей кромки - прямая линия. Благодаря этому достигается высокая точность изготовления инструмента и нарезаемых рейкой колес.

Процесс нарезания колеса рейкой осуществляется при поступательном и вращательном перемещении заготовки в горизонтальной плоскости относительно рейки и при возвратно-поступательном движении рейки в вертикальной плоскости.

После поворота заготовки на угол Δφ и сдвига ее вдоль рейки на величину Δs рейка, опускаясь, срезает своей режущей кромкой материал заготовки, формируя зуб колеса, т.е. совершает рабочий ход. Затем рейка возвращается в исходное положение и снова происходят поворот заготовки на угол Δφ и сдвиг ее вдоль рейки на величину Δs и рабочий ход рейки повторяется.

После перемещения центра заготовки на некоторое расстояние вдоль рейки движения обкатки прекращаются и заготовка без вращения возвращается в исходное положение; при этом рейка находится в верхнем положении.

Описанный цикл движений инструмента и заготовки повторяется до окончания изготовления всех зубьев нарезаемого колеса.

Таким образом, в процессе нарезания колеса методом обкатки инструмент-рейка и заготовка получают относительное движение, такое же как при зацеплении зубчатой рейки с колесом, т.е. изготавливаемое колесо перекатывается по рейке, а рейка, в свою очередь, как бы обкатывается относительно колеса, отчего данный метод и носит название метода обкатки.

Преимуществом метода обкатки является более высокая производительность изготовления колес, а также возможность нарезания одним и тем же инструментом зубчатых колес с разным числом зубьев.