Способ обработки круговых зубьев конических колес

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству конических зубчатых колес с круговыми зубьями. Сущность способа заключается в том, что локализацию пятна контакта передачи обеспечивают путем сообщения резцовой головке, режущие элементы которой в процессе обжатия имитируют производящее инструментальное колесо, радиального возвратно-поступательного перемещения по некоторой аналитической зависимости. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к производству конических колес с круговыми зубьями.

За аналог принято изобретение по авт. св. N 329966, где представлен способ обработки круговых зубьев с локальным пятном контакта путем применения резцовых головок с разными радиусами режущих кромок для обработки вогнутой и выпуклой сторон зуба, что позволяет получить локальное пятно контакта. Недостатком способа является необходимость применения разных режущих инструментов с различной геометрией.

За прототип принято изобретение по авт. св. N 290901 способ обработки круговых зубьев, где локальное пятно контакта получают смещением заготовки колеса и ориентированием относительно инструмента. Недостаток прототипа - сложность ориентирования заготовки и наладки станка.

Целью изобретения является нарезание круговых зубьев с локализованным пятном повышающих качество зацепления зубчатых передач.

Представленная цель достигается путем сообщения радиальной подачи заготовке колеса относительно резцовой головки в направлении ее оси в процессе нарезания круговых зубьев методом обката.

На фиг. 1 представлена схема движений способа нарезания круговых зубьев конических колес; на фиг.2 сечение А-А на фиг. 1, где 1 нарезаемое колесо, резцовая головка представлена осью I-I (фиг. 2), точками С₁ и С₂ (фиг. 1) с номинальным радиусом r. Движение нарезания круговых наклонных зубьев конических колес состоят из вращательного движения ω₁ резцовой головки оси С, вращательного движения ω₂ резцовой головки по радиусу А вокруг центра O, вращательного движения ω₃ нарезаемого колеса 1, согласованного с вращательным движением ω₂ резцовой головки в соответствии с условиями обката и осевой подачи e резцовой головки относительно нарезаемого колеса. Сущность нарезания круговых зубьев колес состоит в том, что нарезание зуба происходит последовательно, начиная с внутреннего торца конического колеса и кончая наружным торцем. Следовательно есть возможность профилировать зуб с разной высотой на торцах колеса.

Обработка зуба происходит следующим образом. Нарезание зуба производится методом обката по обычной схеме до момента, когда резцы инструмента будут проходить точку B на впадине зубьев внутреннего торца (фиг. 1). В этот момент резцовая головка должна получить осевую подачу e отвода и подвода относительно колеса 1, согласованную с вращательным движением ω₂ резцовой головки по определенной закономерности до момента (фиг. 2), когда резцы инструмента не пересекут точку D внешнего торца колеса (фиг. 1). Далее обработка ведется по обычной схеме.

Закономерность относительной осевой подачи "e" инструмента, согласования с вращением ω₃ резцовой головки устанавливается по следующей расчетной схеме.

Угол поворота ϕ (фиг. 1) резцовой головки, когда нарезается зуб, определяется из разницы углов v = ϕ₁-ϕ₂ Углы ϕ₁ и ϕ₂ определяются из треугольников ОС₁B и ОС₂D со сторонами А, r, R_i и R_e соответственно по теореме конусов: где A радиус движения резцовой головки; R_i, R_e внутреннее и внешнее конусное расстояние колеса; r номинальный радиус резцовой головки; Θ_f угол ножки зуба колеса.

Радиус A движения резцовой головки определяется в соответствии с углом наклона β_n кругового зуба по теореме конусов из треугольника ОСР:

где R_m среднее конусное расстояние;
β_n угол наклона кругового зуба.

На угле поворота ϕ резцовая головка (фиг. 1) должна получить осевую подачу по закону, соответствующему схеме нарезания зуба. Осевая подача "e" должна быть произведена на величине "a" (фиг. 2). Установим схему движения подачи "e" на величине "a" по фиг. 2 из треугольника О₁РВ:
a l P
где l радиус профиля впадины зуба;
Р длина перпендикуляра к хорде ДВ до O₁,
P l sinx,
где угол образован лучами O₁B и O₁E O₁E b/2, O₁B l, где В ширина венца колеса, тогда из треугольника O₁BE:

тогда

Поскольку величина Р в процессе нарезания зуба будет меняться в пределах от Р до l на длине b, выразим закон изменения разности a.

Установим пропорциональность изменения разности a как функцию нарезания зуба на длине ширины венца b колеса. Нарезание венца на длине b происходит со скоростью V на угле ϕ со скоростью w:
V b/t;
w = ϕ/t
где t время.

Коэффициент пропорциональности K = v/ω:

где ϕ переменная величина.

Величина изменения разности а (фиг.2) представится после подстановок в виде:

и после преобразований:

В соответствии с законом изменения величины а устанавливается осевая подача e как функция угла поворота ϕ резцовой головки. С изменением угла v величина а увеличивается и по мере резания зуба на длине венца b и уменьшается при профилировании на внешнем торце колеса, что обеспечивает нарезание локализованным пятном кругового наклонного зуба конечного колеса.

Пример реализации.

Имеем
ϕ₁= 60°, ϕ₂= 30°, b 20 мм, l 1000 мм, Θ_f= 4°, ϕ = 0+30°,

1) ϕ = 0; a 0
2) ϕ = 15°; a 0,44787
3) ϕ = 10°; a 0,0050371
4) ϕ = 20°; a 0,0044787
5) ϕ = 30°; a 0
с изменением ϕ от 0^o до 30^o a меняется от a_min и до a_max.

Продольная модификация в этом случае, т. е. сужение по стороне зуба на торцах относительно середины зуба составит
x a tg 20^o 0,05·0,36 0,018 мм.

Применение способа позволит упростить нарезание зубьев без использования специальных инструментов. Способ может быть реализован на зуборезных станках с механизмом отвода заготовки колеса от инструмента по установленному закону в процессе нарезания зуба.

Формула изобретения

Способ обработки круговых зубьев конических колес с получением заданного локализованного пятна контакта методом обката резцовой головкой, режущие элементы которой в процессе обработки имитируют производящее инструментальное колесо, отличающийся тем, что в процессе обката резцовой головке сообщают радиальное возвратно-поступательное перемещение относительно нарезаемого колеса, величину которого задают в соответствии с зависимостью

где ϕ переменный угол поворота резцовой головки;
v₁, ϕ₂ углы начала отвода и подвода резцовой головки относительно нарезаемого колеса, образованные образующей конуса впадин и радиусом движения резцовой головки при пересечении линии окружности номинального радиуса резцовой головки линий внутреннего и внешних конусных расстояний колеса соответственно;
b ширина венца колеса;
l радиус образующей впадины зубьев;
Θf угол ножки колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Дата прекращения действия патента: 13.06.1997

Извещение опубликовано: 20.09.2009        БИ: 26/2009

---