Станок для нарезания конических зубчатых колес с эвольвентными продольными очертаниями зубцов посредством шестернеподобного инструмента методом обкатки

 

№ 82667 !

Класс 49d, Зо

49d, 5оа ссср

1 i> TLit TIl0M т-;.

ThXtif 9FClfAH а

ИМаЕТЕ;.<

ОПИСАНИЕ ИЗОБРКТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М. В. Зинин

СТАНОК ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

С ЭВОЛЪВЕНТНЫМИ ПРОДОЛЬНЪ|МИ ОЧЕРТАНИЯМИ

ЗУБЦОВ ШЕСТЕРНЕПОДОБНЫМ И НСТРУМЕНТОМ

МЕТОДОМ ОБКАТКИ

Заявлено )2 июля 1948 г. за Ма .85707 в Комитет по изобретениям и открытиям при Совете Министров СССР

Известные в настоящее время станки для нарезания конических зубчатых колес не обеспечивают достаточно правильного зацепления нарезаемых зубчатых колес, так как при нарезании колеса высота зубцов не сохраняется постоянной, что влечет за собой изменение их толщины.

В предлагаемом станке этот недостаток устранен путем сообщения инструменту переменной скорости его качения по заготовке, причем для вращения инструмента применен дифференциал, ведущая шестерня которого кинематически связана с цепью обкатки, а сателлиты жестко связаны с вращающейся шестерней реечной пары. рейка которой жестко закреплена вне прямолинейно подвижной инструментальной головки.

На фиг. 1 изображена схема построения и расположения зубцов с эвольвентными продольными очертаниями на поверхности плоского колеса; на фиг. 2 — схема образования этих зубцов при качении по нему цилиндрической режущей шестерни; на фиг. 3 — пространственная кинематическая схема станка для нарезания таких конических зубчатых колес.

Как известно, образующие зубцов с эвольвентными продольными очертаниями воспроизводятся на поверхности плоского колеса 1, как траектории точек, расположенных на равных расстояниях р, на прямой

q при ее качении без скольжения по основной окружности радиуса Ра, расположенной в плоскости колеса концентрично его оси (фиг. 1).

Зубцы такой формы могут быть нарезаны на плоском колесе при качении режущей шестерни 2 с косыми зубцами по поверхности плоской вращающейся заготовки 1 в плоскости bd, касательной к основной окружности радиуса Ро (фиг. 2) с центром О на оси плоского колеса.

Режущая шестерня при нарезании зубцов на поверхности плоского колеса выполняет роль круглого резца, режущий зубчатый профиль которого будет воспроизводить профили зубцов колеса в процессе их об катки в плоскости bd. № 82667

Так как плоское колесо представляет собой коническую шестерню с углом при вершине, равным 180, то любое неплоское коническое колесо также может быть нарезано указанным способом, если его заготовка 8 будет помещена под режущей шестерней и будет находиться в зацеплении с воображаемым плоским зубчатым колесом I, по поверхности которого катится без скольжения режущая шестерня 2 (фиг. 2).

В процессе взаимной обкатки заготовки 8 и режущей шестерни 2 для образования эвольвентных зубцов должны иметь место следующие кинематическизависимые движения: вращение оси OC заготовки относительно центра О в направлении стрелки 0 с угловой скоростью (0D вращение заготовки вокруг собственной оси со скоростью о, вращение инструмента вокруг собственной оси ff со скоростью в„и прямолинейное движение оси ff инструмента в плоскости bd с линейной скоростью V<.

При равномерном вращении воображаемого плоского колеса с угловой скоростью о„„заготовка получит угловую скорость: ()

III где — угловая скорость вращения воображаемого плоского колеса, Z„, — число зубцов воображаемого плоского колеса, Z„, — число зубцов нарезаемой шестерни.

Угловая скорость вращения инструмента при этом будет (2)

ZII где Z „, — число зубцов инструмента.

Для обеспечения нарезания зубцов с правильным зацеплением по всей длине образующей линейная скорость vf перемещения оси инструмента должна быть переменной по времени и может быть выражена уравнением.

7)f -- — — Р„»о 5ес- (о t), (3) где". Ro — радиус основной окружности эвольвентных образующих зубцов плоского колеса, — угловая скорость вращательного движения оси заготовки по стрелке О, 1 — время.

Качение инструмента по воображаемому плоскому колесу с переменной скоростью вызывает необходимость в дополнительном вращении инструмента также с переменной угловой скоростью (IV)

1!

11 где D„— диаметр начальной окружности зубчатого венца инструмента.

В результате вращательного движения оси заготовки относительно центра — О с угловой скоростью <1(фиг. 2), которое эквивалентно увеличению скорости вращения воображаемого плоского колеса на ту же величину, необходимо второе дополнительное вращение инструмента со

r..Kî ростью: № 82667

Если выразить угловую скорость второго дополнительного вращения инструмента через параметры нарезаемой шестерни, то выражение примет вид: D Z»! (!!

Z» sin (V) где u — половина угла при вершине начального конуса нарезаемой конической шестерни.

Конструкция и кинематика станка (фиг. 3) обеспечивают получение всех указанных выше относительных движений заготовки и инструмента при нарезании конических зубчатых колес с эвольвентными продольными очертаниями зубцов.

Шпиндель 4, несущий заготовку 8, помещен в каретке 5, которая для установки по углу начального конуса а, выполнена поворотной вокруг оси вала 6, обеспечиваюгцего передачу вращения на шпиндель через пару конических зубчатых шестерен 7 и две промежуточные постоянные зубчатые передачи.

Передача движения на шпиндель 4 осуществляется от электродвигателя М через шестерни 8 и 9, сменные шестерни 10 и 11, вал 12, коническую пару 18, вертикальный вал 14, коническую пару 15, горизонтал.ный вал 16, конические пары 17 и 18 и вал 6.

Сменные шестерни 10 и 11 служат для настройки станка на выбранную скорость резания, которая определяется скоростью вращения заготовки.

Шестерня 2, осуществляющая нарезание зубцов на заготовке, крепится на шпинделе 19 инструментальной головки 20, которая жестко связана с салазками 21.

Основное обкаточное движение заготовки и инструмента при вращении воображаемого плоского колеса 1 определяется расчетным соотношением (II). Кинематическая связь между шпинделями 4 и 19 для обеспечения основного обкаточного движения осуществляется по следующей кинематической цепи станка: от шпинделя 4 через приводной механизм шпиндельной каретки 5, вал 6, шестерни 7, шестерни 18 и 17, вал 16, шестсрни 15, вал 14, шестерни 18, вал 12, солнечные шестерни дифференциала 22, вал 28, коническую пару 24, гитару сменных шестерен Х, коническую пару 25, вал 26, скользящую коническую шестерню 27, коническун шестерню 23, вал 29. и через солнечные шестерни дифференциала 30 шпиндель 19.

Движение подачи или прямолинейное перемещение оси инструмента в плоскости bd с переменной скоростью v,, согласно уравнению (III), осуществляется при помощи салазок 21, подвижных по направляющим станины станка.

Это движение обеспечивается кулисным механизмом, состоящим из поворотной вокруг оси вала 14, планшайбы 31 с радиальной прорезью 82 и взаимодействующего с ней пальца 88, жестко укрепленного на выступающем кронштейне салазок 21.

Вращение планшайбы 81 с постоянной угловой скоростью — !»л сообщается от привода станка через червячную передачу 84, гитару сменных шестерен Y настройки подачи, коническую пару 35 и вал 12.

При перемещении салазок 21 инструментальная головка 20 получает вместе со шпинделем 19 и валом 29 прямолинейное движение параллельно оси вала 6 с псременной скоростью При это,м. шестерня 36, свободно надетая на валу 29, катится по рейке 37, неподвижно закрепленной вне инструментальной головки 20. Шестерня 36 жестко связана " осями сателлитов дифференциала 30, вследствие чего при вращении шестерни 3б шпиндель 19 с инструментом получит первое дополнительное вращение с угловой скоростью <>„ (уравнение IV). Необходимым условием для этого является пересечение оси пальца 88 с осью шпинделя

19 в плоскости расположения режущих кромок зубчатого венца инструмента.

При вращении планшайбы со скоростью «. о приводится во вращение с той же скоростью относительно оси вала 14 и оси О воображае<мого плоского колеса 1 связанная с планшайбой через стойку 88 шпиндельная каретка б вместе с установленной на ней заготовкой 3. При этом, одна из конических шестерен пары 15, сидящая на горизонтальном валу 1б, обкатываясь вокруг другой шестерни, сидящей на вертикальном валу 14, сообщит дополнительное вращение заготовке, что, в свою очередь, вызывает необходимость сообщать инструменту соответствующее третье дополнительное вращение с угловой скоростью:

<»,/>

Z>i где i> — передаточное отношение постоянных кинематических звеньев при передаче движения от вала 14 к валу 4. Таким образом, вращение планшайбы со скоростью <<>/> соответствует сумме двух дополнительных движений <»„" и <»„" равной

Передача второго и третьего дополнительных движений на шпиндель инструмента от планшайбы 81 осуществляется через червячную передачу 84, гитару сменных шестерен ср, червячную передачу 89, червячное колесо которой свободно надето на валу 28 и жестко связано с осями сателлитов дифференциала 22, через дифференциал 22, вал 28 и далее через гитару сменных шестерен Х, шестерни 25, 27 и 28, вал 29 и через солнечные шестерни дифференциала 80 на шпиндель 19.

Съемная рукоятка 40 служит для установки заготовки и инструмента в исходное положение.

Предмет изобретения

1. Станок для нарезания конических зубчатых колес с эвольвентными продольными очертаниями зубцов шестернеподобным инстру.ментом методом обкатки, с инструментальной головкой, осуществляющей качение инструмента Но заготовке в плоскости, касательной к основной окружности эвольвент продольных очертаний зубцов, отл и ч а ю щи и с я тем. что, с целью осуществления переменной скорости качения инструмента по заготовке для обеспечения постоянной глубины впадин нарезаемых зубцов по всей их д,шне, для вращения инструмента применен дифференциал, ведущая шестерня которого кинематически связана с цепью обкатки, а сателлиты жестко связаны с вращающейся шестерней реечной пары, рейка которой жестко закреплена вне прямолинейно подвижной инструментальной головки

2. Форма выполнения станка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения переменной скорости прямолинейного движения инсгрументальной головки, в зависимости от угла поворота плоского образующего колеса, для кинематической связи между инструментальной головкой и осью вращающегося воображаемого плоского колеса применен кулисный механизм. № 82667

Формат бум. 70);1081/, Объем 0,52 изд. л.

Тираж 220 Цена 11 коп.

LIETH при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М Черкасский пер., д. 2/6.

Подп. к псч. 6 Х-6! г

Зак. 7259

Типография ЦВТИ Комитета по де.чам изобретений и открытий при Совете М и пстров CC(.I, Москва. 11 бровка, !4

Редактор Е. А Майкапар Техред А. А. Кудрявицкая Корректор Г. Е. Кудрявцева