Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями

Способ относится к обработке цилиндрических колес с арочными зубьями с постоянной толщиной во всех поперечных сечениях и включает последовательное нарезание выпуклых и вогнутых сторон зубьев режущими инструментами с нулевым углом профиля режущих элементов, формирующих продольный арочный профиль и поперечный эвольвентный профиль зубьев при обкатке инструментом заготовки при одновременном вращении инструмента вокруг своей оси, перпендикулярной плоскости обката и лежащей в плоскости симметрии нарезаемого зубчатого венца. Для повышения износостойкости, нагрузочной способности, плавности работы и снижения шума нарезание зубьев выполняют режущими инструментами с различными радиусами размещения профилирующих точек режущих элементов. При нарезании криволинейных переходных поверхностей, расположенных ниже эвольвентных поверхностей, и цилиндрических поверхностей между зубьями и эвольвентных поверхностей вблизи криволинейных переходных участков профилирующими точками режущих элементов совершают движение обката относительно плоскости, касательной к делительному цилиндру, и располагают их на окружности с заданным радиусом, равным радиусу развертки линии смещения исходного контура на плоской развертке делительного цилиндра, а при нарезании эвольвентной поверхности профилирующими точками совершают движение обката в плоскости, касательной к основному цилиндру у и располагают их на окружности с радиусом, который удовлетворяет зависимости от угла исходного реечного профиля условной инструментальной рейки и ширины зубчатого венца в виде приведенного выражения. 4 ил.

 

Изобретение относится к способу изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями с постоянной толщиной во всех поперечных сечениях, преимущественно к изготовлению цилиндрических колес с внешним зацеплением и эвольвентным поперечным профилем, расположенным в плоскости, перпендикулярной оси колеса.

Известен способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями (аналог), включающий последовательное нарезание выпуклой и вогнутой сторон зубьев режущими инструментами с нулевым углом профиля режущих элементов, формирующими эвольвентный профиль зубьев, методом обката при движении профилирующих точек режущих инструментов в плоскости касательной к совмещенным основному и делительному цилиндрам (Авторское свидетельство СССР №785569, кл. F16H 1/08).

Недостатком аналога является то, что основной и делительный цилиндры нарезаемых колес совмещены. Это ограничивает технологические возможности этого способа и не позволяет его использовать для нарезания колес с арочными зубьями, у которых радиусы основного цилиндра и делительного цилиндра различны.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ изготовления арочных колес, включающий последовательное нарезание выпуклых и вогнутых сторон зубьев режущими инструментами с нулевым углом профиля режущих элементов, формирующих продольный арочный профиль и поперечный эвольвентный профиль зубьев при обкатке инструментом заготовки при одновременном вращении инструмента вокруг своей оси, которая перпендикулярна плоскости обката и лежит в плоскости симметрии нарезаемого зубчатого венца (Патент РФ 2049608, МПК 6 B23F 9/02, 1995).

Недостатком этого способа является то, что резцовые головки при нарезании зубьев совершают движение обката в плоскости, касательной к цилиндру нижних активных точек эвольвентного профиля.

Для того чтобы реализовать этот способ необходимо выполнить положительное смещением исходного реечного профиля. Это приведет к изменению угла зацепления. Этим способом нельзя нарезать зубчатые колеса с арочными зубьями, у которых диаметр делительного цилиндра будет больше диаметра цилиндра нижних активных точек эвольвентного профиля, что также сужает технологические возможности и ограничивает возможность широкого применения этого способа.

Общим недостатком аналога и прототипа является невозможность нарезания зубьев арочных колес, у которых радиус цилиндра впадин меньше радиуса основного цилиндра.

Кроме этого, этими способами невозможно получение пары колес с различными числами зубьев, работающих в зацеплении, с постоянной толщиной зубьев во всех поперечных сечениях.

В аналоге и прототипе не решены вопросы нарезания криволинейных переходных поверхностей впадин между зубьями, расположенных ниже эвольвентных поверхностей.

Все это сужает технологические возможности предложенных методов и возможность широкого применения цилиндрических колес с арочными зубьями взамен прямозубых, косозубых и шевронных колес.

Предлагаемое изобретение направлено на расширение технических возможностей, повышение универсальности и производительности способа изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями, обеспечение контакта между зубьями по всей их рабочей поверхности и, как следствие этого, повышение износостойкости, нагрузочной способности, плавности работы и снижения уровня шума в цилиндрических передачах с арочными зубьями.

Для решения этой задачи в способе изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями с постоянной толщиной во всех поперечных сечениях, включающем последовательное нарезание выпуклых и вогнутых сторон зубьев режущими инструментами с нулевым углом профиля режущих элементов, формирующих продольный арочный профиль и поперечный эвольвентный профиль зубьев при обкатке инструментом заготовки при одновременном вращении инструмента вокруг своей оси, которая перпендикулярна плоскости обката и лежит в плоскости симметрии нарезаемого зубчатого венца, согласно изобретению нарезание зубьев выполняется режущими инструментами с различными радиусами, размещения профилирующих точек режущих элементов, а именно при нарезании криволинейных переходных поверхностей, расположенных ниже эвольвентных поверхностей, а также цилиндрических поверхностей между зубьями и эвольвентных поверхностей вблизи криволинейных переходных участков профилирующие точки режущих элементов совершают несколько движений обката в плоскостях, параллельных к плоскости касательной к делительному цилиндру, и располагаются на окружности с радиусом Ra, равным радиусу развертки линии смещения исходного контура на плоской развертке делительного цилиндра, а при нарезании эвольвентной поверхности профилирующие точки совершают движение обката в плоскости касательной к основному цилиндру и располагаются на окружности с радиусом Rab, который удовлетворяет зависимости от угла исходного реечного профиля условной инструментальной рейки и ширины зубчатого венца в виде выражения:

где α - угол исходного реечного профиля, b - ширина зубчатого венца.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 - центральное поперечное сечение станочного зацепления режущего инструмента с заготовкой при нарезании эвольвентных поверхностей арочных зубьев с постоянной толщиной в поперечных сечениях.

Фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.

Фиг.3 - схема формирования линии смещения исходного контура арочного зуба с постоянной толщиной в поперечных сечениях.

Фиг.4 - центральное поперечное сечение станочного зацепления режущего инструмента с арочным зубом при нарезании криволинейной переходной поверхности, расположенной ниже эвольвентной, цилиндрической поверхности между зубьями и эвольвентной поверхности вблизи переходных участков.

Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями с постоянной толщиной во всех поперечных сечениях включает последовательное нарезание выпуклых и вогнутых сторон зубьев методом обката режущими инструментами с нулевым углом профиля режущих элементов, формирующих боковые поверхности арочных зубьев и цилиндрическую поверхность впадины между ними. При этом ось вращения режущих инструментов перпендикулярна плоскостям обката.

Эвольвентный профиль зубьев формируется при нарезании методом обката режущим инструментом 1 (фиг.1), вращающимся вокруг своей оси. Профилирующая точка 2 режущих элементов совершает движение обката в плоскости 3 касательной к основному цилиндру и располагается в ней на окружности 4 с радиусом Rab, зависящим от угла α исходного реечного профиля условной инструментальной рейки, ширины b зубчатого венца и определяемым из выражения

где Ra - радиус развертки 5 (фиг.З) линии смещения исходного контура 6 на плоской развертке 7 делительного цилиндра 8. Также известно, что кривая в каждом сечении условной инструментальной рейки параллельном ее делительной плоскости является дугой окружности радиуса Ra. Направления вращения режущего инструмента 1, его тангенциального перемещения и направления движения заготовки цилиндрического колеса 9 на фиг.1 показаны стрелками. При нарезании эвольвентного профиля профилирующая точка 2 режущего инструмента 1 перемещается по боковой эвольвентной поверхности 10 нарезаемого арочного зуба 11.

Для цилиндрических колес с арочными зубьями, у которых радиус rb основного цилиндра 12 больше радиуса rf цилиндра впадин 13, при нарезании эвольвентой поверхности одной стороны арочного зуба профилирующая точка 2 совершает полное движение обката за один или несколько проходов, получая заданную эвольвентную поверхность 10. Для цилиндрических колес с арочными зубьями, у которых радиус rb основного цилиндра 12 меньше радиуса rf цилиндра впадин 13, при нарезании участка эвольвентой поверхности одной из сторон арочного зуба профилирующая точка 2 совершает частичное движение обката за один или несколько проходов, формируя указанный участок эвольвентной поверхности 10 до достижения режущими кромками инструмента цилиндра впадин 13. При нарезании зубьев на станке с ЧПУ при черновой обработке количество проходов зависит от режимов резания и точности станка. Для чистовой обработки достаточно одного прохода.

При нарезании криволинейных переходных поверхностей 14 (фиг.4), расположенных ниже эвольвентных поверхностей, а также цилиндрических поверхностей 15 впадин между зубьями и эвольвентных поверхностей 10 вблизи переходных участков профилирующая точка 2 режущего инструмента 16 совершает движение обката относительно плоскости 7, касающейся делительного цилиндра 8, за несколько проходов и располагается на дуге окружности с радиусом Ra, равным радиусу заданной развертки 5 (см. фиг.3) линии смещения исходного контура 6 на плоской развертке 7 делительного цилиндра 8. При этом профилирующая точка 2 режущего инструмента 16 располагается в плоскостях параллельных к плоскости обката 7 и выполняет несколько проходов в обкате, перемещаясь по боковой поверхности условной инструментальной рейки 17 с заданным углом α исходного реечного профиля 18 и переходному криволинейному участку 19 условной рейки, который принимается в виде дуги окружности. Одновременно с режущим инструментом 16 условная инструментальная рейка 17 также совершает движение обката относительно плоскости 7 касательной к делительному цилиндру 8. При этом профилирующая точка 2 режущего инструмента 16 пересекает точки касания условной инструментальной рейки 17с боковыми поверхностями арочных зубьев, тем самым формируя требуемые криволинейные переходные поверхности 14, расположенные ниже эвольвентных поверхностей, а также цилиндрические поверхности между зубьями 15 и эвольвентные поверхности 10 вблизи переходных участков. Направления вращения и тангенциального перемещения режущего инструмента 16 и направление вращения заготовки цилиндрического колеса 9 на фиг.4 показаны стрелками. При нарезании на станке с ЧПУ количество проходов зависит от режимов резания и требуемой шероховатости криволинейных переходных поверхностей 14, расположенных ниже эвольвентных поверхностей, и эвольвентной поверхности 10 вблизи переходных участков.

Координаты размещения на станке с ЧПУ режущих инструментов взаимозависимы и определяются по программе станка путем жесткого задания стартовой точки.

После нарезания вогнутой боковой поверхности зуба производится поворот заготовки относительно своей оси на один или несколько угловых шагов. Далее производится нарезание вогнутой боковой поверхности другого зуба. Аналогично обрабатываются все остальные вогнутые боковые поверхности арочных зубьев. В зависимости от особенностей станка с ЧПУ процесс поворота заготовки относительно ее оси может выполняться после нарезания выпуклых боковых поверхностей зубьев. Последовательность обработки режущими инструментами с различными радиусами размещения профилирующих точек режущих элементов может быть различной. Последовательность процесса деления, операций нарезания выпуклых и вогнутых боковых поверхностей зубьев и цилиндрических поверхностей впадин между зубьями может быть также различной.

Для обработки цилиндрических колес с арочными зубьями по предлагаемому способу можно использовать четырехкоординатный станок с ЧПУ. При этом необходимо, чтобы станок обеспечивал вертикальное, горизонально-поперечное, горизонтально-продльное перемещения режущего инструмента и программируемое вращение заготовки.

Установка профилирующих точек на одинаковый радиус в режущих инструментах при обработке выпуклых и вогнутых поверхностей арочных зубьев обеспечивает постоянство толщины зубьев во всех поперечных сечениях зубьев перпендикулярных оси нарезаемого колеса.

Применение режущего инструмента с нулевым углом профиля режущих элементов обеспечивает постоянство угла зацепления по всей ширине зубчатого венца, что не может быть реализовано при использовании режущих элементов с профилем аналогичным трапецеидальному профилю условной инструментальной рейки.

Предлагаемый способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями позволят нарезать зубчатые колеса с различными углами зацепления, дробными модулями и коэффициентами смещения.

При одинаковом радиусе развертки линии смещения исходного контура на плоской развертке делительного цилиндра один и тот же инструмент можно использовать для нарезания колес с близкими модулями.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями позволяет расширить технологические возможности и производительность способа изготовления. Благодаря высокой точности изготовления зубчатых колес с арочными зубьями по предлагаемому способу обеспечивается повышение износостойкости, нагрузочной способности, плавности работы внешнего зацепления цилиндрических колес с арочными зубьями и снижение уровня шума.

Способ изготовления цилиндрических колес с арочными зубьями с постоянной толщиной во всех поперечных сечениях, включающий последовательное нарезание выпуклых и вогнутых сторон зубьев режущими инструментами с нулевым углом профиля режущих элементов, формирующих продольный арочный профиль и поперечный эвольвентный профиль зубьев при обкатке инструментом заготовки при одновременном вращении инструмента вокруг своей оси, перпендикулярной плоскости обката и лежащей в плоскости симметрии нарезаемого зубчатого венца, отличающийся тем, что нарезание зубьев выполняют режущими инструментами с различными радиусами размещения профилирующих точек режущих элементов, при нарезании криволинейных переходных поверхностей, расположенных ниже эвольвентных поверхностей, и цилиндрических поверхностей между зубьями и эвольвентных поверхностей вблизи криволинейных переходных участков профилирующими точками режущих элементов совершают движение обката относительно плоскости, касательной к делительному цилиндру, и располагают их на окружности с заданным радиусом Ra, равным радиусу развертки линии смещения исходного контура на плоской развертке делительного цилиндра, а при нарезании эвольвентной поверхности профилирующими точками совершают движение обката в плоскости касательной к основному цилиндру и располагают их на окружности с радиусом Rab, который удовлетворяет зависимости от угла исходного реечного профиля условной инструментальной рейки и ширины зубчатого венца в виде выражения:

где α - угол исходного реечного профиля;
b - ширина зубчатого венца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, обработке резанием. .

Изобретение относится к области обработки материалов резанием, изготовлению конических зубчатых колес. .

Изобретение относится к области изготовления зубчатых колес с криволинейными зубьями для зубчатой передачи, в частности с передаточным числом, равным единице, и шевронной арочной зубчатой передачи.

Изобретение относится к области машиностроения, созданию станочного оборудования для нарезания реек с арочной формой зуба. .

Изобретение относится к области обработки резанием материалов, предрасположенных к дефектообразованию в виде прижогов и трещин. .

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано для управления гидравлической цепью обката зуборезного станка. .

Изобретение относится к способам изготовления цилиндрических зубчатых колес с зубьями, имеющими арочный продольный и эвольвентный поперечный профили

Изобретение относится к способам изготовления цилиндрических зубчатых колес с зубьями, имеющими арочный продольный профиль, эвольвентный поперечный профиль и постоянную толщину во всех поперечных сечениях, и может быть использовано при обработке зубчатых колес, у которых диаметр основного цилиндра больше диаметра цилиндра впадин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке круговых и арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес

Способ изготовления конической шестерни осуществляют с помощью рабочего инструмента, выполненного с возможностью приведения во взаимодействие с заготовкой и с возможностью вращения вокруг оси инструмента металлорежущего станка, имеющего множество осей станка, причем указанный станок выполнен в виде металлорежущего станка с ЧПУ для изготовления конических шестерен свободной формы или фрезерного станка с ЧПУ для обработки по пяти осям. Определяют положения настроек станка для изготовления шестерни и положение центра инструмента, затем изменяют положение инструмента из положения центра инструмента в смещенное положение инструмента, так что ось инструмента совмещена с центральной линией исходного профиля изготавливаемой впадины зуба или расположена под углом к этой линии. Вращают инструмент и вводят его в контакт с заготовкой, затем выполняют относительное перемещение между инструментом и заготовкой для перемещения инструмента по ширине поверхности заготовки посредством множества проходов для последовательного формирования впадины зуба, при этом инструмент следует по дуге окружности при каждом проходе. Технический результат: расширение технологических возможностей за счет возможности изготовления большой конической шестерни на относительно небольшом станке с высокой точностью. 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ изготовления конической шестерни осуществляют с помощью рабочего инструмента, выполненного с возможностью приведения во взаимодействие с заготовкой и с возможностью вращения вокруг оси инструмента металлорежущего станка, имеющего множество осей станка, причем указанный станок выполнен в виде металлорежущего станка с ЧПУ для изготовления конических шестерен свободной формы или фрезерного станка с ЧПУ для обработки по пяти осям. Определяют положения настроек станка для изготовления шестерни и положение центра инструмента, затем изменяют положение инструмента из положения центра инструмента в смещенное положение инструмента, так что ось инструмента совмещена с центральной линией исходного профиля изготавливаемой впадины зуба или расположена под углом к этой линии. Вращают инструмент и вводят его в контакт с заготовкой, затем выполняют относительное перемещение между инструментом и заготовкой для перемещения инструмента по ширине поверхности заготовки посредством множества проходов для последовательного формирования впадины зуба, при этом инструмент следует по дуге окружности при каждом проходе. Технический результат: расширение технологических возможностей за счет возможности изготовления большой конической шестерни на относительно небольшом станке с высокой точностью. 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к зубчатым передачам и способам их изготовления. Цилиндрическая зубчатая передача внешнего зацепления состоит из двух цилиндрических колес (1, 2) с параллельными осями и с зубьями, имеющими эвольвентные профили в сечениях, перпендикулярных оси вращения колеса, одинаковую окружную толщину по всей длине зуба и продольные линии в виде дуг окружностей одного диаметра, центры которых расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса и смещенной в продольном направлении относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса и проходящей через середину зубчатого венца. Приведена формула для вычисления величины смещения плоскости, в которой расположены центры окружностей. Изготовление зубчатых колес таких передач осуществляют при помощи резцовой головки, которую перед началом обработки эвольвентной поверхности каждого зуба устанавливают таким образом, чтобы ось ее вращения находилась в плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса и смещенной относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса и проходящей через середину зубчатого венца, на величину, определяемую по приведенной формуле. Изобретение направлено на расширение области использования таких передач. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием и может быть использовано в производстве цилиндрических зубчатых колес. Способ осуществляют инструментом чашечной формы в условиях обката заготовки шестерни по производящему колесу. Оси симметрии производящих контуров, формирующих выпуклые и вогнутые стороны зубьев шестерни, расположенные под углом к оси симметрии впадины производящего колеса, пересекают ось производящего колеса. Ось вращения инструмента располагают параллельно оси симметрии впадины производящего колеса и скрещивают с осью производящего колеса под прямым углом. Зубья парного колеса формируют в условиях обката заготовки по производящей рейке, профиль зуба которой совпадает с профилем впадины производящего колеса, формирующего зубья шестерни, при касании начальной плоскости производящей рейки и начального цилиндра производящего колеса. В результате обеспечивается расширение технологических возможностей за счет локализации зоны касания зубьев в рабочем зацеплении. 1 ил.
Наверх