11.5 Станки для нарезания конических зубчатых колёс

Конические зубчатые колёса нарезают способами копирования и обката. Метод обката обеспечивает большую точность и производительность и потому более распространен. Метод обката основан на воспроизведении в пространстве с помощью режущих кромок инструмента зубьев мнимого (воображаемого) плоского колеса, с которым (как бы) находится в зацеплении нарезаемое коническое колесо.

11.5.1 Нарезание конических колес с прямыми зубьями

На станках, работающих по способу обката, имеется (рис. 11.11) люлька 1 с направляющими на торце, по которым возвратно-поступательно перемещаются две каретки с резцами 3. Процесс резания происходит при движении резцов к вершине конуса заготовки колеса, обратный ход резцов является нерабочим.

Режущие кромки А и Б резцов образуют контур впадины исходной рейки Р. Заготовка 4 и люлька 1 с резцами получают медленное вращение.

Таким образом, люлька с резцами в кинематическом отношении представляет собой плоское производящее колесо 2, у которого реализована лишь одна впадина.

Заготовка и люлька вращаются с таким отношением угловых скоростей, какое соответствует числам зубьев сцепленных колес – обрабатываемого и производящего. При этом заготовка в своем относительном движении накатывается на резцы, которые постепенно выстрагивают на ней две впадины. Режущие кромки А и Б обрабатывают боковые поверхности зуба, расположенного между вырезаемыми впадинами, и придают им правильное очертание. Кромки В и Г оставляют на сторонах впадин припуск (на рисунке припуск заштрихован). Таким образом, на заготовке образуются две неполные впадины и один полностью обработанный зуб.

Когда резцы выходят из зацепления с заготовкой, она отводится от них, продолжая поворачивается в том же направлении, а люлька возвращается (поворачивается) в исходное положение; таким образом осуществляется деление заготовки.

После возврата люльки в исходное положение заготовка подводится к резцам и процесс зубонарезания повторяется в той же последовательности.

11.5.2 Нарезание конических колес с круговыми зубьями

Форма зубьев конического колеса по длине может быть не только прямолинейной, но и криволинейной, наклоненной к образующей начального конуса под углом. Из криволинейных зубьев чаще всего применяют круговой (спиральный) зуб с углом наклона кривой в пределах 30°-40°. Такой зуб нарезать проще, чем криволинейный иной формы, к тому же его можно шлифовать.

Конические колеса с круговыми зубьями нарезают на станках, работающих резцовыми головками по способу обката. Рассмотрим схему обработки (рис 11.12).

Резцовая головка 3 с резцами, расположенными перпендикулярно к её торцевой плоскости, устанавливается на собственном шпинделе в люльке 1. Головка вращается вокруг оси О₁. Режущие кромки её резцов на участке АБ воспроизводят поверхность кругового зуба радиуса r воображаемого плоского колеса 2 (производящего), с которым в процессе обработки обкатывается заготовка 4. Движение обката определяется условием: при повороте производящего колеса на 1/Z_п часть оборота нарезаемое колесо должно сделать 1/Z оборота, где Z_п и Z - числа зубьев производящего и нарезаемого колес соответственно.

Таким образом, на станках, работающих по способу обката, имеют место следующие движения:

- движение резания – вращение резцовой головки 3, расположенной на люльке 1;

- движение обката – обеспечивается вращением люльки 1 с воображаемым производящим колесом 2 и вращением заготовки 4, согласованным с вращением люльки посредством колес 5;

- отвод заготовки от резцовой головки по окончании нарезания очередного зуба;

- движение деления – имеет место во время возвращения люльки в исходное положение после нарезания очередного зуба.

Выведем формулу для расчета числа зубьев производящего воображаемого колеса.

Обозначим:

m - модуль зацепления;

R и R_П - радиусы начальных окружностей соответственно нарезаемого и производящего колес;

- углы при вершине начального конуса нарезаемого и производящего колёс;

l – длина образующей начального конуса нарезаемого и производящего колёс;

- угол ножки зуба нарезаемого колеса.

На основании известных зависимостей можно написать:

Отсюда число зубьев производящего колеса:

Так как угол мал, то . Поэтому можно принять

Согласованность вращения люльки и изделия достигается сменными колесами 5, рассчитываемыми в зависимости от числа нарезаемых зубьев. Изделие устанавливается под углом внутреннего конуса к плоскости, в которой передвигаются вершины резцов.

Заготовка должна устанавливаться относительно центра станка в правильное положение. Центром станка называется точка, в которой пересекаются горизонтальная ось вращения люльки, ось шпинделя бабки изделия и вертикальная ось поворотной плиты стола. Через центр станка, таким образом, должна проходить плоскость, в которой передвигаются вершины резцов головки, и с центром станка должна совпадать вершина начального конуса нарезаемого колеса. Изменяя положение оси О₁ резцовой головки относительно оси О производящего колеса, можно получать различные углы наклона нарезаемых зубьев.