Способ обработки арочных зубьев зубчатых колес с эвольвентным профилем

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых и кинематических цилиндрических зубчатых передачах. Сущность способа состоит в том, что обработку срочных зубьев зубчатых колес, образующих цилиндрическую пару, обрабатывают инструментальными головками с торцовыми режущими элементами нулевого профиля. Режущие элементы, в условиях согласованных перемещений инструмента и заготовки, образуют с последней станочное зацепление инструментальной рейки на внешнем диаметре при обработке вогнутых сторон зубьев и на внутреннем диаметре - при обработке выпуклых сторон зубьев соответственно. Причем номинальный радиус инструментальных головок образует дугу профиля арочных зубьев. Возвратно-поступательные перемещения обоих элементов станочной пары осуществляют в направлении, параллельном станочной начальной плоскости до пересечения всеми профилирующими точками активной дуги режущей кромки инструментальной головки поверхности станочного зацепления, и одновременно сообщают радиальную подачу в направлении, перпендикулярном к поверхности станочного зацепления. Технический результат изобретения состоит в обеспечении геометрической точности арочных зубьев при стандартном и увеличенном углах зацепления передачи. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых и кинематических цилиндрических зубчатых передачах.

Известна (авт.св. N 785569, кл. F 16 H 1/08, 1980), цилиндрическая зубчатая передача с продольной линией зуба, выполненной в виде дуги окружности с эвольвентным профилем зубьев, у которой основная и делительная окружности совмещены и расположены вблизи окружности нижних активных точек.

Недостатком указанной арочной цилиндрической передачи и способа ее нарезания путем тангенциальной подачи обрабатывающих головок с нулевым профилем резцов к основному цилиндру является низкая контактная несущая способность вследствие небольшого угла зацепления и малых значений радиусов кривизны активных поверхностей зубьев.

Известен также способ изготовления сопряженной пары зубчатых колес с круговыми зубьями [2] заключающийся в том, что вогнутую и выпуклую стороны зубьев обрабатывают резцовыми головками с нулевым профилем инструментальной рейки соответственно на внешнем и внутреннем диаметрах путем прямолинейного перемещения резцовых головок по линии зацепления изделие-инструмент так, чтобы точка режущей кромки находилась на касательной к эвольвентной поверхности зуба. Угол установки резцовых головок по отношению к оси изделия может быть равен 90^о или несколько меньше 90^о.

Недостатком этого способа является искажение геометрии арочных зубьев по отношению к теоретически точной вследствие того, что часть профилирующих точек активной дуги инструмента перемещается не по поверхности зацепления, а в компланарных к ней плоскостях.

Технический результат изобретения состоит в том, что обеспечивается геометрическая точность арочных зубьев при стандартном и увеличенном углах зацепления передачи.

Технический результат достигается тем, что обрабатывающий инструмент выполняется в виде вращающихся вокруг своих центральных осей круглых головок с торцовыми резцами (снабженными эльборовыми или кераматическими пластинами, или в виде стальных чашеобразных шлифовальных кругов с тонким слоем абразива на радиальной поверхности), имеет нулевой профиль по внешнему диаметру при чистовой обработке вогнутой стороны зуба и нулевой профиль по внутреннему диаметру и при чистовой обработке выпуклой стороны зуба, последовательно формирует рабочие поверхности арочных зубьев методом единичного деления и обката путем многократного возвратно-поступательного движения его (инструмента) в плоскостях, компланарных станочно-начальной плоскости при инструментально-станочном зацеплении обрабатываемого колеса, которое обеспечивает постоянное равенство тангенциальных скоростей делительной окружности колеса и инструмента так, что все точки активной профилирующей дуги окружности его (инструмента) многократно пересекают поверхность станочного зацепления при дополнительном, независимом от станочного перемещения центра профилирующей окружности инструмента по направлению оси, перпендикулярной поверхности станочного зацепления в пределах от контакта активной профилирующей дуги с цилиндром выступов на поверхности станочного зацепления цилиндра нижних активных точек боковых поверхностей зубьев с учетом допуска на колебание централи на поверхности станочного зацепления как в прямом, так и обратном направлениях.

На фиг. 1 приведена схема движений инструмента при обработке вогнутой стороны зуба; на фиг. 2 схема движений инструмента при обработке выпуклой стороны арочного зуба.

Инструментальная головка 1 с нулевым профилем по внешнему диаметру совершает независимое от станочного зацепления технологическое обрабатывающее движение вращения вокруг центральной оси АХ. Плоскость профилирующей окружности инструмента радиуса R_и параллельна станочно-начальной плоскости. Для лучшего представления кинематики движений инструментальная головка отведена от обрабатываемого зубчатого колеса 2 на расстояние С_иС_а по направлению оси АХ. На фиг. 1 показан лишь торцовый вид обрабатываемого арочного зубчатого колеса 2. Линия К_а, проходящая через полюс Р_о, находится на поверхности станочного зацепления, которая наклонена по отношению к станочно-начальной плоскости на стандартный угол α=20^о. В инструментальном станочном зацеплении радиус R_w станочно-начального цилиндра равен радиусу R делительного цилиндра. Поскольку станочно-начальная плоскость инструмента и станочно-начальный (делительный) цилиндр обрабатываемого зубчатого колеса катятся друг по другу без скольжения, тангенциальная скорость делительного цилиндра ω R и скорость перемещения инструментальной головки V в станочном зацеплении всегда равны между собой как при прямом, так и обратном движениях. При этом соприкосновение точек активной профилирующей дуги инструмента, под которой подразумевается участок КС_иК (фиг. 1), ограниченный шириной венца b_w, с рабочей поверхностью арочного зуба будет происходить лишь на поверхности зацепления на участке К_пК_а. Чтобы произвести обработку арочных зубьев с вогнутой стороны и получить теоретически точную их геометрию, необходимо после совмещения точек С_и, К инструментальной головки 1 соответственно с точками С_а, К_а на обрабатываемом колесе 2, перемещать ее возвратно-поступательно в станочном зацеплении в плоскостях, компланарных станочно-начальной, так, чтобы все точки активной профилирующей дуги КС_иК инструмента пересекали поверхность станочного зацепления NP_oK_a с медленным независимым от инструментально-станочного зацепления перемещением в прямом и обратном направлениях центра вращения А профилирующей окружности по направлению линии АВ, перпендикулярной поверхности стандартного инструментально-станочного зацепления в пределах от цилиндра выступов радиуса R_a до цилиндра нижних активных точек рабочих поверхностей арочных зубьев радиуса R_к.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На фиг. 1 движение точки С_и вершины профилирующей дуги инструмента 1 показано стрелками. Точка С_и с момента соприкосновения с цилиндром выступов радиуса R_a на поверхности инструментально-станочного зацепления NP_oK_a перемещается от положения К_а до С_а, затем возвращается назад на поверхность инструментально-станочного зацепления, но со смещением перпендикулярно этой плоскости и снова устремляется вперед, как показано стрелками фиг. 1. Такие движения точки С_и совершает до тех пор, пока не коснется цилиндра нижних активных точек рабочих поверхностей арочных зубьев. После этого точка С_и может повторить движения в обратном направлении до выхода инструмента из зацепления с обрабатываемым зубчатым колесом. В этот момент происходит поворот обрабатываемого колеса на один шаг по делительному цилиндру и движения точки С_и повторяются при чистовой обработке вогнутой рабочей поверхности второго арочного зуба.

Аналогично производится обработка выпуклой стороны арочного зуба (фиг. 2). Отличие заключается лишь в том, что инструмент (например, чашечный шлифовальный круг) имеет нулевой профиль по внутреннему цилиндру радиуса R_и. Точка К инструмента перемещается возвратно-поступательно от поверхности инструментально-станочного зацепления до подхода к ней точки С_и и обратно в плоскостях, компланарных станочно-начальной с одновременным движением центра А по направлению АБ, перпендикулярному поверхности С_иР_о. После завершения обработки рабочей поверхности выпуклой стороны зуба происходит отвод инструмента из зацепления, поворот обрабатываемого колеса 2 на один шаг по делительной окружности и начинается обработка рабочей поверхности второго арочного зуба.

На специализированном станке обе инструментальные головки (для обработки выпуклой и вогнутой сторон зуба) могут работать совместно, благодаря чему значительно ускоряется процесс фанишной отделки арочных эвольвентных зубчатых колес по сравнению с обычными шлифовальными станками.

Формула изобретения

Способ обработки арочных зубьев зубчатых колес с эвольвентным профилем, образующих цилиндрическую передачу, инструментальными головками с торцевыми режущими элементами нулевого профиля, образующими в условиях согласованных перемещений с заготовкой станочное зацепление инструментальной рейки на внешнем диаметре при обработке вогнутых сторон зубьев и на внутреннем диаметре при обработке выпуклых сторон зубьев соответственно, причем номинальный радиус инструментальных головок образует дугу профиля арочных зубьев, отличающийся тем, что обоим элементам станочной пары сообщают возвратно-поступательное перемещение в направлении, параллельном станочной начальной плоскости, до пересечения всеми профилирующими точками активной дуги режущей кромки инструментальной головки поверхности станочного зацепления и одновременно сообщают радиальную подачу в направлении, перпендикулярном к поверхности станочного зацепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2