инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес. Бочкообразный зуб


Способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба

Использование: машиностроение, в частности производство зубчатых изделий с бочкообразной формой зубьев. Сущность: реализация в процессе обработки бочкообразного непрерывного вращения заготовок при радиальном поступательном движении инструментов со скоростью v1 относительно оси вращения заготовок позволяет вследствие того что на два порядка превышает скорость движения инструментов существенно увеличить по сравнению с известными способами объемные съемы обрабатываемого материала, достичь оптимальных по производительности скоростей резания современными инструментами материалами. 14 ил.

Изобретение относится к металлобработке, в частности к производству зубчатых изделий типа реек с бочкообразными зубьями, а также к производству зубчатых колес с бочкообразной формой зубьев и может быть использовано в автомобилестроении, станкостроении, редукторостроении и т.п. Известны способы обработки бочкообразных зубьев долбяком в условиях обката или червячным инструментом, когда обрабатываемой детали сообщают дополнительные вращательные движения. Недостатками этих способов является сложность кинематики станка, его настройки, применение конструктивно сложных режущих инструментов, какими являются долбяк или червячная фреза, низкая производительность, ограниченные технологические возможности. Известны также способы обработки бочкообразных зубьев копированием дисковыми или пальцевыми профильными инструментами, предусматривающие перемещение инструмента по криволинейной траектории. Однако эти способы также имеют низкую производительность, что делает их рациональными только для мелкосерийного и единичного производства. Кроме этого технологические возможности упомянутых способов ограничиваются условиями формообразования поверхностей деталей дисковыми и пальцевыми инструментами в связи со значительными погрешностями, вносимыми этими инструментами, опасностью подрезания профилей и т.д. Частично недостатки перечисленных способов обработки бочкообразных зубьев копированием устраняются при сообщении обрабатываемым деталям планетарного движения по окружности и применении дискового инструмента охватывающей конструкции при внутреннем касании с заготовкой. Применение этих способов позволяет увеличить производительность за счет интенсификации режимов и возможности многопозиционной обработки. Однако при этом существенно усложняются оборудование и инструмент, особенно в способах, использующих дисковый инструмент с внутренним касанием, и сохраняются ограничения технологических возможностей использования дисковых инструментов, упомянутые выше, которые наиболее значительны при применении инструментов с внутренним касанием. Производительность этих способов, достигаемая в основном за счет многопозиционной обработки, ограничивается допустимой скоростью перемещения заготовок (скоростью подачи) относительно дискового инструмента (или дискового инструмента относительно заготовок). Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является упомянутый выше способ, который принят за прототип в данной заявке. Этот способ предусматривает многопозиционную обработку копированием зубчатых изделий несколькими профильными дисковыми инструментами при планетарном непрерывном вращении обрабатываемых заготовок со скоростью, равной скорости подачи. Недостатками способа, как и предыдущих, являются ограниченные технологические возможности: способ не позволяет обрабатывать зубчатые рейки, зубчатые профили с поднутрением, сложность станка, низкий показатель объемной производительности. Решить же вопросы увеличения производительности обработки копированием бочкообразных зубьев зубчатых изделий дисковыми профильными инструментами практически невозможно. Это обусловлено тем, что дальнейшее увеличение производительности при кинематике, свойственной указанному способу, когда скорость результирующего движения инструмента равна скорости резания, а заготовка движется со скоростью подачи, потребует весьма существенных изменений конструкций станков и инструментов и применения технический решений, которые в настоящее время неизвестны. Обработка же зубчатых профилей с поднутрениями указанным способом вообще теоретически невозможна. Целью изобретения является повышение производительности зубообработки изделий с бочкообразной формой зуба за счет реализации кинематической схемы точения. Указанная цель достигается тем, что в отличие от известного способа обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба методом единичного деления несколькими профильными инструментами в условиях планетарного непрерывного относительного вращения заготовок, в заявляемом способе при реализации кинематической схемы точения инструментам сообщают относительно оси планетарного вращения заготовок радиальное поступательное движение, величину скорости которого задают в соответствии с зависимостьюV

·V2 где V1 - скорость движения инструмента;V2 - скорость движения заготовки;a1 - толщина срезаемого слоя за один оборот планетарного вращения заготовки;e - величина бочкообразности по толщине зуба;b - ширина зуба изделия;ϕ - угол профиля зуба изделия.

Реализация в процессе обработки бочкообразных зубьев кинематической схемы точения в условиях планетарного непрерывного вращения заготовок при радиальном поступательном движении инструментов со скоростью V

·V2 относительно оси вращения заготовок позволяет вследствие того, что скорость планетарного вращения заготовок V2 более чем на два порядка превышает скорость движения инструментов V1 существенно увеличить по сравнению с известными способами объемные съемы обрабатываемого материала (см. табл. 2), достичь оптимальных по производительности скоростей резания современными инструментальными материалами. Упомянутые свойства приводят к существенному повышению производительности обработки зубчатых изделий с бочкообразными зубьями.

Изобретение поясняется графическими изображениями. На фиг. 1 изображена общая схема заявляемого способа при обработке зубчатых реек; на фиг. 2 - общая схема заявляемого способа при обработке зубчатых колес; на фиг.3 - параметры бочкообразных зубьев зубчатых реек, обработанных по предложенному способу; на фиг.4 - схема к расчету радиуса планетарного вращения заготовки; на фиг.5 - схема обработки зубчатых реек; на фиг.6 - место I на схеме обработки зубчатых реек; на фиг.7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.6; на фиг.9 - радиальное сечение схемы обработки зубчатых реек на фиг.5; на фиг.10 - схема обработки цилиндрических зубчатых колес; на фиг.11 - место I на фиг.10; на фиг.12 - сечение В-В на фиг.11; на фиг.13 - сечение Г-Г на фиг.11; на фиг.14 - радиальное сечение изображения на фиг.10. В соответствие с приведенной на фиг.1 и 2, общей схемой заявляемого способа заготовки 1 устанавливают в зоне обработки параллельно оси О-О планетарного вращения, обеспечиваемого роторным устройством. Инструменты, в качестве которых используются резцы 2, устанавливают в инструментальные головки 3 и смещают в осевом направлении планетарного вращения друг относительно друга на расстоянии x1, x2 и т.д., выставляя по шагу зубчатого профиля изделий, например, при обработке зубчатых реек (фиг.1) резцы выставляют в соответствии с расположением зубчатых секций, а при обработке цилиндрических зубчатых колес (фиг.2) резцы выставляют в соответствии с расположением заготовок колес. Каждому инструменту 2 сообщают направленное к заготовке 1 поступательное радиальное движение со скоростью v1, а заготовкам планетарное вращение со скоростью v2 и дискретные установочные перемещения Dy, позволяющее по окончании обработки одного зуба устанавливать инструмент для обработки следующего зуба в секции зубчатой рейки или следующей заготовки при обработке цилиндрических зубчатых колес. Движение заготовок Dг со скоростью v2является основным движением резания, движение инструмента со скоростью v1 является движением подачи. Соотношение скоростей перемещения инструмента и заготовки получено при сопоставлении зависимости:V1 = n ˙ai, где V1 - скорость перемещения инструмента, мм/мин;n - число оборотов при планетарном вращении заготовки, об/мин;ai - толщина срезаемого слоя при 1-том обороте заготовки, мм; и зависимости:V2 = 2πRn, где V2 - скорость перемещения заготовки мм/мин;R - радиус планетарного вращения, мм. Получаем следующее соотношение:

=

Обозначая максимальную толщину среза при врезании инструмента aм и учитывая, что минимальная практически применяемая толщина среза равна 0,04 мм (см. напр. Развитие науки о резании металлов. - М.: Машиностроение, 1967), получаем:

·

Соотношение для расчета радиуса планетарного вращения заготовки получено из геометрии бочкообразного зуба (см. фиг.3,4).

Обозначим: f - величина бочкообразности по ширине венца зуба, e - величина бочкообразности по толщине зуба, ϕ - угол профиля зуба, R = O1E - радиус планетарного вращения заготовки вокруг оси О-О1. Обозначим также AB = B CD = b - ширина зуба по делительной поверхности KF = h KT = m - модуль зубчатого профиля. Из геометрии бочкообразного зуба следуют соотношения (см. фиг.4): B = 2

;h = m˙tgϕ ;R1=

;f = R -

;e = R1-

.

Из этих соотношений путем преобразований получаем R =

etgϕ+m-tgϕ+

.

Пренебрегая весьма малыми величинами, получаем: R

·tgϕ, что дает погрешность расчета не более 1%.

Подставляя это выражение в соотношение, связывающее скорости V1 и V2, получаем зависимость, позволяющую задавать скорость радиального поступательного движения инструментов V

·

·V2Более подробно обработка зубчатых реек по заявляемому способу показана на фиг.5-9.

Обрабатываемые рейки 1 устанавливают в роторном устройстве 5, а инструменты 2 устанавливают в инструментальных головках 3 (позиции I, II, III, IV) и смещают вдоль оси планетарного вращения, обеспечиваемого роторным устройством, на расстоянии x1, x2, x3 и т.д., выставляя их в соответствии с расположением зубчатых секций на рейке. Заготовкам рейки сообщают планетарное вращение Dr радиусом R со скоростью V2, а инструменту - поступательное движение со скоростью V1 в направлении заготовок. Радиальные сечения зоны обработки, расположенные на фиг.9, показывают, что инструмент установлен попарно в каждом радиальном сечении с учетом компенсации сил резания. При наложении радиальных сечений (см. А-А на фиг.9) инструмент расположен по окружности планетарного вращения с угловым смешением друг относительно друга с углами Ψ1 и Ψ2 . В процессе нарезания зубьев инструментам сообщают дискретные установочные перемещения с целью настроечного смещения (деления) для обработки последующих зубьев, что позволяет обработать полностью зубчатый профиль. Обработка цилиндрических зубчатых колес по заявляемому способу показана на фиг.10-14. Обрабатываемые цилиндрические зубчатые колеса 4 устанавливают в роторном устройстве 5, а инструменты 2 устанавливают в инструментальных головках 3 (позиции I, II, III, IV) и смещают вдоль оси планетарного вращения, обеспечиваемого роторным устройством, на расстоянии x1, x2, x3и т.д., выставляя их в соответствии с расположением зубчатых колес вдоль образующей их планетарного вращения. Заготовкам зубчатых колес сообщают планетарное вращение Dг радиусом R со скоростью V2, а инструменту - поступательное движение со скоростью V1 в направлении заготовок. Радиальные сечения зоны обработки, расположенные на фиг.14, показывают, что инструмент установлен попарно в каждом радиальном сечении с учетом компенсации сил резания. При наложении радиальных сечений (А-А на фиг.14) инструмент расположен по окружности планетарного вращения с угловым смещением друг относительно друга с углами Ψ1 и Ψ2 . Полная обработка зубчатого венца обеспечивается делительными дискретными поворотами заготовок вокруг своих осей после окончания цикла обработки каждого зуба. Заявляемый способ позволяет обрабатывать различные зубчатые профили: - прямобочные и выпукло-вогнутые профили зубчатых реек, - эвольвентные профили зубчатых колес, - зубчатые профили с прямоугольными впадинами, - профили зубьев режущих инструментов (протяжки, фрезы), - зубчатые профили с поднутрениями. Наибольшая эффективность заявляемого способа достигается при обработке мелкомодульных зубчатых изделий (m В качестве конкретного примера использования предложенного способа приведена обработка партии деталей "Рейка" топливной аппаратуры дизельных двигателей FL-413 ("УралАЗ") и ГАЗ-544 на ярославском заводе дизельной аппаратуры (ЯЗДА). Эта деталь входит в узел регулятора топливного насоса высокого давления. Она имеет от 6 до 8 зубчатых секций с числом зубьев равным 12 в каждой секции. Параметры обрабатываемых зубьев детали "Рейка": - модуль m = 0,75 мм, - угол профиля ϕ= 15о, - величина бочкообразности по толщине зуба e = 0,03 мм, - ширина зуба b = 9 мм. Материал детали - сталь АС14. Инструменты - резцы с механически закрепляемыми многогранными профильными пластинами из сплава ТТ20К9. Оборудование - станок с ЧПУ, оснащенный роторным устройством. Заготовки устанавливались в роторное устройство станка, обеспечивающее их планетарное вращение. Устанавливались одновременно 8 деталей параллельно оси планетарного вращения. Радиус планетарного вращения по вершинам зубьев, обеспечиваемый роторным устройством, был рассчитан по соотношению R =

tgγ и составлял 94 мм.

Инструменты устанавливались в инструментальные головки станка и с помощью системы ЧПУ смещались в осевом направлении планетарного вращения и выставлялись в соответствии с расположением зубчатых секций на детали. Нарезание зубьев проводилось по режимам: - Скорость резания (скорость движения заготовок) V1 = 100 м/мин, - Число оборотов роторного устройства n = 180 об/мин. Обработка проводилась с уменьшающейся скоростью движения инструмента в соответствии с уменьшающейся величиной толщины среза a1 по мере углубления инструмента в заготовку. В таблице 1 приведены значения толщины среза a1 (радиальной подачи резца) при каждом обороте заготовки (ходе заготовки) по мере углубления инструмента. Величина скорости перемещения инструментов соответствовала зависимости: V1=

·

·V2 и изменялась в пределах: V1 = 5,4-7,2 мм/минСоотношение скоростей движения инструмента и заготовки составило:

= 5.4·10-4-0.72·10-4То есть в данном случае скорость движения инструмента меньше скорости движения детали примерно на 4 порядка.

Объемная производительность резания (см. Справочник по технологии резания металлов. Кн. 2. Под ред. Г.Шпура, Т.Штеферле. - М.: Машиностроение, 1985, с.125) для заявляемого способа определяется по формуле: Qw=

, мм3/с где R - радиус планетарного вращения заготовок, мм,h4 - ширина впадины зуба по делительной прямой, мм,V1 - скорость движения инструмента, мм/мин.

При подстановке соответствующих значений получим: Qw = 86-640 мм3/с Время обработки 8-ми последовательно расположенных зубьев в радиальном направлении планетарного вращения - 6 с. Время обработки 8-ми реек (число зубьев в каждой рейке z = 92) на станке с ЧПУ с четырьмя инструментальными головками составило 2 мин 36 с. В результате обработки партии 100 деталей получены следующие результаты: - Контрольный размер (высота) зубчатой рейки по ролику, устанавливаемому во впадину зуба (по чертежу 9,9-0,07 мм) - 9,83-9,89 мм - Шаг зубьев (по чертежу 2,36-0,01 мм) - 2,355-2,357 мм - Бочкообразность (по чертежу max 0,03 мм) - 0,028 мм - Шероховатость боковых поверхностей зубьев (по чертежу Ra = 4,0 мкм) - Ra = 2,5 мкм. Использование предлагаемого способа обработки бочкообразных зубьев зубчатых изделий обеспечивает по сравнению с существующими способами более широкие технологические возможности, т.е. обработку профилей зубьев различной формы, в том числе с поднутрениями, в деталях различного конструктивного исполнения из различных материалов, которые дисковыми и пальцевыми инструментами обрабатываются с искажениями, либо их обработка этими инструментами теоретически невозможна. Одновременно существенно увеличивается производительность обработки. Сравнительная оценка производительности при обработке упомянутых деталей "Рейка" различными способами по производственным данным ЯЗДА приведена в табл.2. Показатели объемной производительности, приведенные в таблице, для способов фрезерования твердосплавной дисковой фрезой и глубинного шлифования рассчитывались по формуле: Qw=

, мм3/с где Fв - площадь сечения обрабатываемой впадины зуба рейки, мм,Vпод - скорость подачи заготовки, мм/мин.

Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что производительность заявляемого способа значительно выше существующих. При этом шероховатость обработанной поверхности в сравнении с фрезерованием улучшается на 2 квалитета. Одновременно, как следует из приведенных на стр.8 данных, обеспечивается высокая и стабильная точность обработки. Возможности способа расширяются при использовании инструментов, оснащенных керамикой и сверхтвердыми материалами. Преимущества по производительности заявляемого способа в наиболее значительной степени проявляются при обработке зубчатых изделий с малыми модулями (особенно с m

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ С БОЧКООБРАЗНОЙ ФОРМОЙ ЗУБА методом единичного деления несколькими инструментами в условиях планетарного непрерывного относительного вращения заготовок, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности зубообработки за счет реализации кинематической схемы точения, инструментам сообщают относительно оси планетарного вращения заготовок радиальное поступательное движение, величину скорости которого задают в соответствии с зависимостьюV1

·V2 ,где a1 - толщина срезаемого слоя за один оборот планетарного вращения заготовки;V1 - скорость движения инструмента;V2 - скорость движения заготовки;e - величина бочкообразности по толщине зуба;b - ширина зуба изделия;ϕ - угол профиля зуба изделия.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.03.2005

Извещение опубликовано: 20.02.2006        БИ: 05/2006

bankpatentov.ru

Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом и устройство для его осуществления

 

1. Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом-инструментом , одновременно охватывающим все зубья колеса, которому сообщают вращение вокруг своей оси, а инструмент относительно колеса -в процессе обработки доворачивают, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности, инструменту дополнительно сообщают синхронное с колесом вращение, возвратно-поступательное движение и тормозное усилие, при этом доворот инструмента производят вокруг о си, перпендикулярной оси обрабатываемо- : го колеса и лежащей в его диаметраль ной плоскости,. 2.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем , что нагрузку торможения изменяют от нуля в исходном положении до максимума в конце цикла вращения. 3.Способ, по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения одинаковой бочкообразности на обеих сторонах зуба колеса, направление вращения инструмента изменяют при переходе инструмента через исходное положение за время полного цикла поворота инструмента. 4.Устройство для обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом, включающее оправку для установки зубчатого колеса с возможностью его вращательного движения и инструмент, установленный на валу, расположенном в опорах плиты на основании с возможностью его вращения, возвратно-поступательного движения и поворота относительно колеса, отлич ающе ес я тем, что, с целью повьшения производительности и.точности,-плита установлена с возможностью поворота вокруг оси, расположенной в -диаметральной плоскости обрабатываемого колеса . (Л 00 со со 4 00 о

.СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 В 23 P 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (21) 3653161/25-08 (22) 17.10.83 (46) 30.08.87. Бюл, ¹ 32 (72) В.А. Финиченко, В.И. Ажажа, А.Н. Михайлов, A.N. Завадский и Н.Э. Тернюк (53) 621.914.5.002,54(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № .1161291, кл. В 23 Е 9/00, 1983, Патент ФРГ № 2258236, кл. В 23 Р 19/Og, опублик. 1981. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

С БОЧКООБРАЗНЫМ ЗУБОМ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом-инструментом, одновременно охватывающим все зубья колеса, которому сообщают вращение вокруг своей оси, а инструмент относительно колеса в процессе обработки доворачивают; о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы-шения производительности и точности, инструменту дополнительно сообщают синхронное с колесом вращение, возвратно-поступательное движение и тормозное усилие, при этом доворот инструмента производят вокруг оси, перпендикулярной оси обрабатываемо„.Я0„„1333486 A 1 го колеса и лежащей в его диаметраль ной плоскости..

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нагрузку торможения изменяют от нуля .в исходном по-. ложении до максимума в конце цикла вращения, 3. Способ. по п. 1, о т л и ч а—

to шийся тем, что, с целью получения одинаковой бочкообразности на обеих сторонах зуба колеса, направление вращения инструмента изменяют при переходе инструмента через исходное положение за время полного цикла поворота инструмента.

4. Устройство для обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом, включающее оправку для установки зубчатого колеса с возможностью его вращательного движения и инструмент, С установленный на валу, расположенном в опорах плиты на основании с возможностью его вращения, возвратно-поступательного движения и поворота относительно колеса, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности и,точности,.плита установлена с возможностью поворота вокруг оси, расположенной в диамет- 00 ральной плоскости обрабатываемого ко- С5 леса.

1333486

Изобретение относится к машиностроению и может. быть:использовано при чистовой обработке зубчатых изделий

1 с бочкообразным зубом.

Известен способ отделки зубчатых колес, при котором инструмент выполнен.в виде зубчатого колеса с внутренними зубьями, которое, находясь в зацеплении с обрабатываемым коле-,. сом, имитирует зацепление, имеющее место в зубчатых муфтах, инструмент вращают относительно его оси, а оси инструмента и.обрабатываемого колеса поворачивают друг относительно друга.

Известный способ имеет низкую производительность вследствие невозможности обработки всей длины зуба с оц" кой установки, Известно устройство.для обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом, используемое на шевинговальном станке. Устройство содержит раму для установки обрабатываемого колеса, суппорт с прямыми направляющими, на котором установлена каретка с инструментом, которая может совершать возвратно-поступательные перемещения.

Устройство содержит кулисный механизм, связанный с поворотной опорой.

Суппорт, который является поворотным, установлен на неподвижной стойК »

Недостатком известного устройства является низкая производительность и точность вследствие того, что при обработке бочкообразного зуба невозможна обработка одновременно более двух зубьев.

Цель изобретения — повьппение производительности и точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки зубчатых колес с бочкообразным зубоминструментом, одновременно охватывающим все зубья колеса, которому сообщают вращение вокруг своей оси, а инструмент относительно колеса н процессе обработки доворачивают„ инструменту дополнительно сообщают синхронное с колесом вращение, возвратнопоступательное движение и тормозное усилие, при этом доворот инструмента производит вокруг оси, перпендикулярной оси обрабатываемого колеса и лежащей в его диаметральной плоскости, причем нагрузку торможения изменяют от нуля в исходном положений до максимума в конце цикла вращения, ческого генератора 16, соединенного со стаканом 3, находящегося на валу

4, при помощи шкинов 17 и 18 и клиновых ремней 19.

На основании 7 и поворотной плите

6 выполнены шкалы 20 и 21, образующие нониус отсчета угла поворота плиты 6.

Способ осуществляют следующим образом. а направление вращения инструмента изменяют при переходе инструмента через исходное положение за время полного цикла поворота инструмента.

У устройства для обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом,включающего оправку для установки зубчатого колеса с возможностью его враща10 тельного движения, и инструмент, установленный на валу, расположенном в

1опорах плиты на основании, с возможностью его вращения, возвратно-поступательного движения и поворота отно15 сительно колеса, плита установлена с возможностью пбворота вокруг оси, расположенной н диаметральной плоскости обрабатываемого колеса,.

На фиг., 1 показано устройство, 20 общий вид; на фиг. 2 — вид А на фиг фиг. 1.

Зубчатое колесо находится в зацеплении с инструментом 2, охватывающим все зубья изделия 1. Инструмент 2

25 установлен в стакане 3, смонтированном на валу 4, размещенном в опорах

5 поворотной плиты 6, Поворотная плита 6 опирается на основание 7, привод ее поворота выполнен в виде дви-, 30 гателя 8, редуктора 9 и кривошипа 10, взаимодействующего с пазом 11 основания 7, а ось 12 поворота плиты 6 расположена в плоскости симметрии зубчатого венца обрабатынаемого изделия 1. Обрабатываемое изделие I закреплено на оправке 13 в шпинделе токарного станка,.à само устройство размещено на его суппорте, На стакане 3 выполнен профильный

40 паз 14, с которым взаимодействует ролик 15. Ролик 15 совместно с пазом 14 образуют привод нозвратно-поступательного движения инструмента 2, при этом вал 4 имеет возможность,.

45 вращаясь, перемещаться вдоль оси вращения в опорах 5 поворотной плиты 6.

Система торможения включает нагружатель, выполненный в виде электриз 13334

Зубчатое изделие 1, закрепленное на оправке 13, совместно вращается с зубчатым инструментом 2, установленным в стакане 3 на валу 4. Обработка

5 ведется за счет того, что охватывающему все зубья инструменту 2 сообщают притормаживание электрическим генератором 16 посредством шкивов 17, 18 и ремней 19 и возвратно-поступа- 1р тельные движения за счет привода. Для получения бочкообразной боковой поверхности зубьев вал 4, установленный в опорах 5 на плите 6, поворачивается совместно с инструментом 2 вокруг оси 15

12 относительно основания 7. Поворот осуществляется при помощи привода (8 — 11). Контроль поворота плиты 6 относительно основания осуществляется визуально по шкалам 20 и 21. Зубчато- Zp му изделию 1 и кинематически связанному с ним зубчатому инструменту 2 сообщают совместное вращение вокруг своих осей. Инструментом 2 охватывают все зубья обрабатываемого изделия

1, при этом его притормаживают и перемещают возвратно-поступательно относительно изделия .1. Подачу инструмента 2 на обрабатываемые зубья ведут за счет одновременного поворота 30 инструмента 2 и его притормаживания.

Поворот инструмента 2 производят относительно оси 12, перпендикулярной оси изделия 1 и проходящей через плоскость симметрии его зубчатого венца. 1

Нагрузку торможения инструмента

2 изменяют от нуля в исходном положении до максимума в крайнем.

Для получения одинаковой бочкооб- 4р разности на обеих сторонах зуба из\

86 делия 1 направление вращения и торможения инструмента 2 изменяют на противоположное при его переходе через исходное положение за время полного цикла поворота инструмента 2.

При обработке вследствие того, что зубья изделия 1 охватывают эубчаI тым инструментом 2, обеспечивается одновременная обработка зубьев, при этом сочетание поворота инструмента

2 и его притормаживание позволяет равномерно обрабатывать одновременно все зубья изделия 1.

Получение зубьев с пространственным бочкообразным профилем осуществляется эа счет того, что инструмент совершает за время обработки совместное с изделием вращение и поворот инструмента производят относительно оси 12.

Изменение нагрузки торможения инструмента 2 позволяет исключить снятие стружки с боковых поверхностей зубьев при совмещении осей инструмента 2 и изделия 1, За счет изменения направления вращения инструмента на противоположное, при его переходе через исходное положение за время полного цикла поворота инструмента 2 .при обработке, получается одинаковая бочкообразность на обеих сторонах зуба изделия.

Амплитуда возвратно-поступательных движений инструмента 2 и шкива 18 составляет 5-6 мм при межцентровом расстоянии между шкивами 17,18 400мм, поэтому незначительное изменение 1толожения ремней 19 на обработку изделий 1 не оказывает влияния.

1333486

Составитель А. Гадателев

Техред М,Дидык Корректор В. Гирняк

Редактор Н. Горват

Заказ 3907/12

Тираж 974

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое, предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом и устройство для его осуществления Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом и устройство для его осуществления Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом и устройство для его осуществления Способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом и устройство для его осуществления 

www.findpatent.ru

Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом

 

№ 97446

Класс 49d 3„

490, 11

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С. П. Сидельников и А. Б. Зверев

СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

С БОЧКООБРАЗНЫМ ЗУБОМ

Заявлено 27 февраля 1953 г. за ¹ 147080/1801 в Министерство станкостроения СССР

Опубликовано в «Бютлетене изобретений» т№ 3 за 1954 г, Изооретение относится к способам обработки цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом.

Существующие способы обработки цилиндрических зубчатых колес такого рода, в основном, предусматривают получение бочкообразной формы зубьев в процессе отделочной обработки: шевингования и шлифования, что неприменимо к зубчатым колесам более низких классов точности чистоты поверхности, которые не подвергаются отделочной обработке.

Описываемый ниже способ обработки цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом в отличие от существующих позволяет обеспечить получение бочкообразных зубьев при помощи червячных фрез обычного типа, непосредственно в процессе нарезания на зубофрезерном станке, для чего столу станка, несущему заготовку, сообщают зависимое от вертикальной подачи фрезы движение в двухстороннем направлении, перпендикулярном оси фрезы.

Для сообщения столу станка двухстороннего движения по заданному закону в кинематическую цепь привода горизонтального движения стола вводят червячный редуктор и сдвоенный кривошипно-шатунный механизм.

На фиг. 1. изображена схема нарезания бочкообразного зуба на зубофрезерном станке, на фиг. 2 — кинематическая схема механизма для сообщения столу станка дополнительного движения и на фиг. 3 — схема кривошипно-шатунного механизма.

В описываемом способе (фиг. 1) образование бочкообразного зуба основано на получении переменной глубины врезания 11к фрезы в заго¹ 97446 товку на протяжении ширины l зуба. При этом толщина зуба будет также получаться переменной. Сообщая в процессе нарезания столу 1, несущему заготовку 2, непрерывное зависимое от вертикальной подачи фрезы 8 горизонтальное движение, перпендикулярное оси фрезы, сначала по стрелке А, а потом, когда осевая плоскость 1 — 1 фрезы совместится с плоскостью II — П симметрии заготовки, по стрелке Б получим плавно изменяющуюся глубину врезания от hmnx до hmin =hei ;ix — Dh и снова до и max.

При этом толщина зубьев будет соответственно плавно изменяться в соответствии с заданной бочкообразной формой.

Степень и характер бочкообразности зубьев зависят от закона изменения глубины Ьх врезапия по ширине зуба, а последний определяется соотношением скоростей вертикальной подачи фрезы по стрелке В и движением стола по стрелкам А и Б.

Для осуществления дополнительного движения стола по заданному закону сначала в одном, а потом в обратном направлениях в кинематическую цепь привода горизонтального движения стола вводят двухступенчатый редуктор и сдвоенный шатунно-,кривошипный механизм.

Для обеспечения нужного передаточного отношения (фиг. 2) между валом 4, привода горизонтального движения стола и ходовым винтом б вал 4 связывается с ведущим червяком двухступенчатого понижающего редуктора б, ведомое червячное колесо второй червячной пары которого связывают через пару шестерен 7 и 8 со сдвоенным шатунно-кривошипным механизмом 9. Этот механизм (фиг. 3) состоит из двух кривошипов

10 и 11 и шатуна 12.

Назначение данного механизма — изменять направления вращения ходового винта, а вместе с ним и движения стола на обратное в момент прохождения фрезой плоскости ll — II симметрии заготовки.

Предмет изобретения

1. Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом, отличающийся тем, что, с целью получения переменной толщины зуба на протяжении его ширины непосредственно на зубофрезерном станке с применением червячной фрезы, столу станка, несущему заготовку, в процессе нарезания сообщают зависимое от вертикальной подачи фрезы движение в двухстороннем направлении, перпендикулярном оси фрезы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью сообщения столу станка двухстороннего движения по заданному закону, в кинематическую цепь привода горизонтального движения стола вводят червячный редуктор и сдвоенный кривошипно-шатунный механизм, № 97446

10 Фиг 2

Риз.1

Редактор О. А. Филиппова Текред А. А. Кудрявицкая Корректор М. П. Ромашова

Подп к печ. 15/Ч!1-64 г. Формат бум. 70 р(108 /иь Объем 0.26 изд, л.

Заказ 1766 Тираж 200

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений п открытий СССР

Москва, Центр, проезд Серова, дом 4

Московская типография № 24 Главполиграфпрома

Государственного комитета Совета Министров СССР по пеяати.

Ул. Маркса — Энгельса, 14.

Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес с бочкообразным зубом 

www.findpatent.ru

инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес - патент РФ 2428286

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к инструментам для обработки зубьев зубчатых колес. Инструмент выполнен в виде сборной хон-рейки, содержащей упругие рабочие элементы, на поверхности которых расположены абразивные или алмазные материалы. Упругие рабочие элементы изогнуты в направлении продольной оси на величину требуемой бочкообразности в условиях продольно-поперечного изгиба под действием давления зубьев и сжатия или растяжения со стороны деталей крепления. В качестве упругих элементов может быть использована движущаяся бесконечная лента. Изобретение обеспечивает расширение технологических возможностей инструмента для отделки рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес с различными величинами бочкообразности при использовании простой кинематической схемы станка или приспособления. 1 з.п ф-лы., 5 ил. инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286

Изобретение относится к чистовой обработке эвольвентных зубьев зубчатых колес и может быть использовано в машиностроении, в автотракторостроении, при производстве сельскохозяйственных машин, в ремонтных мастерских и индивидуальными предпринимателями для снижения шероховатости рабочих поверхностей бочкообразных зубьев или придания бочкообразной формы обрабатываемым зубьям.

Бочкообразная форма зубьев снижает шум зубчатых передач, устраняет тенденцию к угловому контакту при повышенных нагрузках и перекосе осей (Часовников Л.Д. Передачи зацеплением. - М.: Машиностроение, 1969. С.140инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 141). Уменьшение шероховатости поверхностей зубьев позволяет снизить износ зубьев и повысить допускаемое контактное напряжение инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286HP за счет увеличения коэффициента шероховатости ZR с 0,9 до 1 (Зубчатые передачи: Справочник / Е.Г.Гинзбург, Н.Ф.Голованов, Н.Б.Фирун, Н.Т.Халебский; Под общ. ред. Е.Г.Гинзбурга - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980. - C.245, 263, 264), что в итоге повышает долговечность зубчатых передач.

Известны дисковые шеверы, выполняемые в виде цилиндрических зубчатых колес, на рабочих поверхностях которых имеются канавки с острыми режущими кромками. При этом зубоотделочная обработка осуществляется методом обкатки. В процессе шевингования происходит периодически реверсируемое вращение шевера, вращение обрабатываемого колеса (оно находится в беззазорном зацеплении с шевером), осевые движения обрабатываемого колеса в пределах ширины шевера. Для отделки бочкообразных зубьев вводят качание стола или применяют облегающие шеверы (Гулида Э.Н. Технология отделочных операций зубообработки цилиндрических колес. - Львов: инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 Вища школаинструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 , 1977. - С.22-26).

Известны абразивные или алмазные зубчатые хоны, выполняемые в виде цилиндрических зубчатых колес (прямозубых или косозубых), на боковых поверхностях зубьев которых размещается абразивный или алмазный материал. При зубохонинговании также происходит взаимная обкатка обрабатываемого колеса и хона со скрещивающимися осями, в результате которой за счет взаимного скольжения сопряженных профилей с рабочей поверхности зуба колеса снимается слой материала. Обработка зубьев зубчатого колеса производится при обкатке с хоном с усилием резания при одновременных возвратно-поступательных перемещениях хона вдоль оси зубчатого колеса. В качестве смазывающе-охлаждающей жидкости используют масло веретенное, сульфофрезол и др. Припуск под хонингование по толщине зуба принимают в пределах 0,03инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 0,10 мм. Угол скрещивания осей находится в пределах 5инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 30° (там же, с.33-35).

Отличительными признаками данных аналогов являются применение облегающего контура в продольном сечении зубьев инструмента и расположение на их рабочих поверхностях абразивного или алмазного материала.

Недостатком существующих аналогов является их сложность, связанная с необходимостью изготовления специальных облегающих шеверов или хонов, или применения специальных приспособлений или станков со сложной кинематической схемой, которая еще более усложняется при введении механизма качания стола. Это затрудняет возможность отделки зубьев с продольной модификацией (бочкообразных зубьев) на малых предприятиях в условиях единичного или мелкосерийного производства.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является алмазно-металлическая сборная хон-рейка, профиль рабочих поверхностей зубьев которой выполнен прямолинейным с углом исходного контура, равным углу зацепления. Алмазоносный слой расположен на рабочих поверхностях зубьев. Зубья набраны в кассету и закреплены губками. Требуемая точность изготовления хон-рейки достигается путем шлифования всех поверхностей зубьев рейки, включая и поверхность алмазного слоя. Обработка зубьев зубчатых колес происходит в результате скольжения боковых поверхностей зубьев хон-рейки по боковым поверхностям обрабатываемого зубчатого колеса при его обкатке с усилием резания по рейке. Угол наклона зуба хон-рейки выбирают таким, чтобы угол скрещивания осей при хонинговании составлял 20инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 30° (там же, с.113-115). При отделке прямозубых колес угол скрещивания равен углу наклона линии зуба хон-рейки. Применение такой хон-рейки при отделке бочкообразных зубьев зубчатых колес возможно, если рабочие поверхности зубьев хон-рейки будут прошлифованы как корсетообразные зубья с заданным радиусом продольной кривизны (как зубья облегающего шевера: толщина зубьев у торцов больше, чем в середине их длины).

Отличительными признаками прототипа являются сборность конструкции инструмента, наличие рабочих элементов в виде зубьев с абразивным или алмазным слоем, а также наличие устройства их крепления.

Недостатком данного устройства является его узкие технологические возможности, ограниченные лишь одним значением величины бочкообразности зубьев обрабатываемого колеса. Это затрудняет возможность отделки бочкообразных зубьев на малых предприятиях в условиях единичного или мелкосерийного производства.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей инструмента для отделки рабочих поверхностей бочкообразных зубьев зубчатых колес с разной стрелой бочкообразности при использовании более простой кинематической схемы станка или приспособления (без качания стола).

Для решения указанной задачи предлагаемый инструмент содержит упругие рабочие элементы, на поверхности которых расположены абразивные или алмазные материалы, а продольные оси упругих рабочих элементов изгибаются на величину требуемой модификации в условиях продольно-поперечного изгиба под действием давления зубьев и сжатия или растяжения со стороны деталей крепления. Меняя силы сжатия или растяжения упругих элементов, легко достигают изменение формы рабочей поверхности по длине и обеспечивают необходимый вид продольной модификации обрабатываемых зубьев. Для повышения производительности инструмента в качестве упругих элементов может быть использована движущаяся бесконечная лента.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств для отделочной обработки бочкообразных зубьев зубчатых колес или для продольной модификации зубьев.

При проведении патентных исследований не обнаружены технические решения, раскрывающие сущность заявленного технического решения, следовательно, предложенное техническое решение соответствует критерию инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 новизнаинструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 . Новым в устройстве является применение в качестве зубьев инструмента упругих рабочих элементов, которые изгибаются на требуемую величину бочкообразности обрабатываемых зубчатых колес; новым является использование схемы продольно-поперечного изгиба бруса и регулирование величины прогиба за счет силы сжатия или растяжения рабочих упругих элементов с учетом бокового давления обрабатываемых зубьев; новым является использование движущейся бесконечной ленты в качестве зубьев хон-рейки.

Сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из современного уровня техники, поскольку общепризнанным является необходимость обеспечения высокой жесткости инструмента. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 изобретательский уровеньинструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 .

На фиг.1 и 2 изображен вид инструмента. На фиг.3 показан вариант крепления и изгиба упругих элементов. На фиг.4 показана схема зубоотделки, где в качестве упругого элемента использована движущаяся бесконечная лента, а на фиг.5 показан вариант исполнения инструмента по данной схеме.

Инструмент содержит корпус 1, упругие элементы 2 с абразивным или алмазным слоем 3, крепежные винты 4, клинья 5, установочные винты 6. В случае применения в качестве упругого элемента движущейся бесконечной ленты, она устанавливается на шкивах 7 и направляющих роликах 8 и 9 (фиг.5, 4).

Инструмент выполняется следующим образом. Берут стальную полосу прямоугольного поперечного сечения, ширина которой не менее высоты зубьев обрабатываемого колеса, а толщина меньше минимальной ширины обрабатываемых впадин. Стальную полосу разрезают по длине на пластины, длина которых определяется шириной конструкции инструмента. На рабочую поверхность пластин 2 известным способом (напайкой, приклеиванием и др.) наносят абразивный или алмазоносный слой 3. Число пластин 2 может превышать число зубьев обрабатываемого колеса. Расстояние между рабочими поверхностями соседних пластин равно инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 m, где m - модуль обрабатываемого зубчатого колеса. Пластины располагаются в корпусе 1 с наклоном 5инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 30° в плане. Таким образом, рабочие поверхности пластин воспроизводят рабочие поверхности косозубой зубчатой рейки.

Пластины 2 крепятся в корпусе 1 так, чтобы их продольная ось была изогнута на величину стрелки бочкообразности, которую необходимо обеспечить в результате отделки зубьев колес. Изгиб пластин выполняется по известной из курса сопротивления материалов схеме продольно-поперечного изгиба бруса при одновременном воздействии осевой сжимающей или растягивающей силы и перерезывающей силы, перпендикулярной продольной оси бруса (Дарков А.В., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов: Учебник для втузов. - М.: Высш. школа, 1975. С.510инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 520). Для этого пластины 2 помещаются в наклонные пазы корпуса 1 и слегка поджимаются винтами 4 через клинья 5 (фиг.3, 1). Затем производится изгиб пластин путем их осевого сжатия установочными винтами 6 при одновременном боковом давлении, имитирующем давление зубьев в процессе обработки. Для осуществления бокового давления при одновременном контроле величины изгиба пластин можно применить шаблон, рабочая поверхность которого очерчена радиусом, соответствующим продольной кривизне бочкообразного зуба. Форму изогнутых указанным способом пластин 2 фиксируют путем их крепления в пазах корпуса 1 клиньями 5 при окончательном закручивании крепежных винтов 4. Угол наклона пазов корпуса от их вертикального положения равен углу исходного контура обрабатываемых зубьев (обычно это 20°). Изгиб пластин должен происходить в пределах упругих деформаций, стрела прогиба обычно составляет 0,05инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 0,1 мм.

Упругие рабочие элементы могут устанавливаться враспор, упираясь своими торцами в неглубокие пазы в корпусе инструмента. Таким образом можно воспроизвести шарнирное крепление рабочих элементов.

С целью обеспечения высокой производительности при сохранении простой кинематической схемы отделочной обработки бочкообразных зубьев предлагается вариант конструкции инструмента, где в качестве упругих рабочих элементов 2 применена движущаяся бесконечная лента (фиг.4, 5). Лента может представлять собой плоский ремень плоскоременной передачи, на внешней и внутренней стороне которого нанесен абразивный материал. В этом случае для крепления рабочих элементов 2 и придания им движения используют шкивы 7 и направляющие ролики 8 и 9, а изогнутая форма продольных линий рабочих элементов определяется усилием натяжения ленты и усилием поджатия обрабатываемого зуба к ее поверхности. При этом лента должна иметь достаточную жесткость с тем, чтобы прямолинейный профиль ее поперечного сечения сохранялся (лента не должна облегать обрабатываемый зуб по его высоте).

Процесс зубоотделки осуществляется следующим образом. Если число упругих рабочих элементов инструмента больше числа зубьев обрабатываемого колеса, как минимум на два, то обработка всех зубьев колеса осуществляется с одной установки. Для этого зубчатое колесо закрепляют в центрах, а инструмент устанавливают на столе приспособления и вводят в зацепление с обрабатываемым колесом с некоторым усилием поджатия. Для обеспечения неизменного усилия поджатия можно использовать многовитковые спиральные или винтовые пружины или другие известные способы. В процессе обработки стол с инструментом совершает возвратно-поступательные движения и приводит во вращение обрабатываемое колесо. Результат достигается при многократном реверсируемом обкатывании колеса по инструменту с усилием поджатия зубьев к рабочей поверхности. Таким образом, схема обработки аналогична известной схеме шевингования шевер-рейкой (Калашников А.С. Технология изготовления зубчатых колес. - М.: Машиностроение, 2004 - С.263).

Количество упругих рабочих элементов инструмента может быть меньше числа зубьев обрабатываемого колеса. В этом случае периодически по окончании обработки нескольких зубьев колесо отводят от инструмента, производят доворот зубчатого колеса на угол сектора обработанных зубьев, после чего зубчатое колесо вновь вводят в зацепления с инструментом. Таким образом в рабочее зацепление с инструментом входят следующие зубья, и процесс обработки продолжается. Инструмент может иметь всего один упругий рабочий элемент. В этом случае процесс повторяется столько раз, сколько зубьев на обрабатываемом колесе.

В случае использования движущейся бесконечной ленты в качестве упругого рабочего элемента (фиг.4, 5) процесс отделочной обработки осуществляется при медленном обкатывании колеса 10 по инструменту с возможным реверсированием направления обкатки (показано стрелками). В этом случае для задания необходимого усилия поджатия можно использовать силу тяжести грузов 12, прикрепленных с помощью нити 11 к обрабатываемому колесу (нить намотана на ступицу колеса или на ось, на которой крепится обрабатываемое зубчатое колесо). Высокая производительность отделочной обработки в данном случае обеспечивается большими скоростями скольжения рабочих поверхностей ленты по обрабатываемым поверхностям зубьев.

Предлагаемый инструмент может быть применен и для придания бочкообразной формы зубьям в процессе отделочной обработки зубчатых колес. Продольная модификация обрабатываемых зубьев достигается на начальных периодах обработки вследствие изогнутости рабочих поверхностей заявленного инструмента. Первоначальный контакт зуба с инструментом происходит по краям зуба у его торцов, при этом все усилие прикладывается на малые участки, обработка происходит с интенсивным снятием металла: зуб приобретает бочкообразную форму. В результате происходит увеличение площади пятна контакта зуба с инструментом, что при неизменном усилии поджатия ведет к снижению интенсивности распределенной нагрузки и к замедлению процесса съема металла с поверхности зуба: происходит инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 заглаживаниеинструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес, патент № 2428286 его поверхности. Размещая зубчатый венец колеса ближе к какой-либо опоре упругих элементов, достигается несимметричная продольная модификация зуба.

Применение инструмента позволяет в условиях единичного или мелкосерийного производства при малых затратах времени и средств на его изготовление и использование выполнять разного вида продольную модификацию зубьев зубчатых колес (обеспечивающую снижение шума и недопущение кромочного контакта при возникающих в процессе эксплуатации перекосах осей) при одновременном снижении шероховатости их рабочих поверхностей, тем самым снизить скорость износа и повысить долговечность зубчатых передач.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Инструмент для отделочной обработки бочкообразных зубьев цилиндрических зубчатых колес методом свободной обкатки, содержащий рабочие элементы, на поверхности которых расположены абразивные или алмазные материалы, и детали их крепления, отличающийся тем, что рабочие элементы выполнены упругими, а их продольные оси изогнуты на величину требуемой бочкообразности в условиях продольно-поперечного изгиба под действием давления зубьев и сжимающих или растягивающих сил деталей крепления.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого рабочего элемента использована движущаяся бесконечная лента.

www.freepatent.ru

способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба - патент РФ 2019370

Использование: машиностроение, в частности производство зубчатых изделий с бочкообразной формой зубьев. Сущность: реализация в процессе обработки бочкообразного непрерывного вращения заготовок при радиальном поступательном движении инструментов со скоростью v1 относительно оси вращения заготовок позволяет вследствие того что на два порядка превышает скорость движения инструментов существенно увеличить по сравнению с известными способами объемные съемы обрабатываемого материала, достичь оптимальных по производительности скоростей резания современными инструментами материалами. 14 ил.

Рисунки к патенту РФ 2019370

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16 Изобретение относится к металлобработке, в частности к производству зубчатых изделий типа реек с бочкообразными зубьями, а также к производству зубчатых колес с бочкообразной формой зубьев и может быть использовано в автомобилестроении, станкостроении, редукторостроении и т.п. Известны способы обработки бочкообразных зубьев долбяком в условиях обката или червячным инструментом, когда обрабатываемой детали сообщают дополнительные вращательные движения. Недостатками этих способов является сложность кинематики станка, его настройки, применение конструктивно сложных режущих инструментов, какими являются долбяк или червячная фреза, низкая производительность, ограниченные технологические возможности. Известны также способы обработки бочкообразных зубьев копированием дисковыми или пальцевыми профильными инструментами, предусматривающие перемещение инструмента по криволинейной траектории. Однако эти способы также имеют низкую производительность, что делает их рациональными только для мелкосерийного и единичного производства. Кроме этого технологические возможности упомянутых способов ограничиваются условиями формообразования поверхностей деталей дисковыми и пальцевыми инструментами в связи со значительными погрешностями, вносимыми этими инструментами, опасностью подрезания профилей и т.д. Частично недостатки перечисленных способов обработки бочкообразных зубьев копированием устраняются при сообщении обрабатываемым деталям планетарного движения по окружности и применении дискового инструмента охватывающей конструкции при внутреннем касании с заготовкой. Применение этих способов позволяет увеличить производительность за счет интенсификации режимов и возможности многопозиционной обработки. Однако при этом существенно усложняются оборудование и инструмент, особенно в способах, использующих дисковый инструмент с внутренним касанием, и сохраняются ограничения технологических возможностей использования дисковых инструментов, упомянутые выше, которые наиболее значительны при применении инструментов с внутренним касанием. Производительность этих способов, достигаемая в основном за счет многопозиционной обработки, ограничивается допустимой скоростью перемещения заготовок (скоростью подачи) относительно дискового инструмента (или дискового инструмента относительно заготовок). Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является упомянутый выше способ, который принят за прототип в данной заявке. Этот способ предусматривает многопозиционную обработку копированием зубчатых изделий несколькими профильными дисковыми инструментами при планетарном непрерывном вращении обрабатываемых заготовок со скоростью, равной скорости подачи. Недостатками способа, как и предыдущих, являются ограниченные технологические возможности: способ не позволяет обрабатывать зубчатые рейки, зубчатые профили с поднутрением, сложность станка, низкий показатель объемной производительности. Решить же вопросы увеличения производительности обработки копированием бочкообразных зубьев зубчатых изделий дисковыми профильными инструментами практически невозможно. Это обусловлено тем, что дальнейшее увеличение производительности при кинематике, свойственной указанному способу, когда скорость результирующего движения инструмента равна скорости резания, а заготовка движется со скоростью подачи, потребует весьма существенных изменений конструкций станков и инструментов и применения технический решений, которые в настоящее время неизвестны. Обработка же зубчатых профилей с поднутрениями указанным способом вообще теоретически невозможна. Целью изобретения является повышение производительности зубообработки изделий с бочкообразной формой зуба за счет реализации кинематической схемы точения. Указанная цель достигается тем, что в отличие от известного способа обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба методом единичного деления несколькими профильными инструментами в условиях планетарного непрерывного относительного вращения заготовок, в заявляемом способе при реализации кинематической схемы точения инструментам сообщают относительно оси планетарного вращения заготовок радиальное поступательное движение, величину скорости которого задают в соответствии с зависимостью Vспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370V2 где V1 - скорость движения инструмента; V2 - скорость движения заготовки; a1 - толщина срезаемого слоя за один оборот планетарного вращения заготовки; e - величина бочкообразности по толщине зуба; b - ширина зуба изделия;способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 - угол профиля зуба изделия. Реализация в процессе обработки бочкообразных зубьев кинематической схемы точения в условиях планетарного непрерывного вращения заготовок при радиальном поступательном движении инструментов со скоростью Vспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370V2 относительно оси вращения заготовок позволяет вследствие того, что скорость планетарного вращения заготовок V2 более чем на два порядка превышает скорость движения инструментов V1 существенно увеличить по сравнению с известными способами объемные съемы обрабатываемого материала (см. табл. 2), достичь оптимальных по производительности скоростей резания современными инструментальными материалами. Упомянутые свойства приводят к существенному повышению производительности обработки зубчатых изделий с бочкообразными зубьями. Изобретение поясняется графическими изображениями. На фиг. 1 изображена общая схема заявляемого способа при обработке зубчатых реек; на фиг. 2 - общая схема заявляемого способа при обработке зубчатых колес; на фиг.3 - параметры бочкообразных зубьев зубчатых реек, обработанных по предложенному способу; на фиг.4 - схема к расчету радиуса планетарного вращения заготовки; на фиг.5 - схема обработки зубчатых реек; на фиг.6 - место I на схеме обработки зубчатых реек; на фиг.7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.6; на фиг.9 - радиальное сечение схемы обработки зубчатых реек на фиг.5; на фиг.10 - схема обработки цилиндрических зубчатых колес; на фиг.11 - место I на фиг.10; на фиг.12 - сечение В-В на фиг.11; на фиг.13 - сечение Г-Г на фиг.11; на фиг.14 - радиальное сечение изображения на фиг.10. В соответствие с приведенной на фиг.1 и 2, общей схемой заявляемого способа заготовки 1 устанавливают в зоне обработки параллельно оси О-О планетарного вращения, обеспечиваемого роторным устройством. Инструменты, в качестве которых используются резцы 2, устанавливают в инструментальные головки 3 и смещают в осевом направлении планетарного вращения друг относительно друга на расстоянии x1, x2 и т.д., выставляя по шагу зубчатого профиля изделий, например, при обработке зубчатых реек (фиг.1) резцы выставляют в соответствии с расположением зубчатых секций, а при обработке цилиндрических зубчатых колес (фиг.2) резцы выставляют в соответствии с расположением заготовок колес. Каждому инструменту 2 сообщают направленное к заготовке 1 поступательное радиальное движение со скоростью v1, а заготовкам планетарное вращение со скоростью v2 и дискретные установочные перемещения Dy, позволяющее по окончании обработки одного зуба устанавливать инструмент для обработки следующего зуба в секции зубчатой рейки или следующей заготовки при обработке цилиндрических зубчатых колес. Движение заготовок Dг со скоростью v2является основным движением резания, движение инструмента со скоростью v1 является движением подачи. Соотношение скоростей перемещения инструмента и заготовки получено при сопоставлении зависимости: V1 = n способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370ai, где V1 - скорость перемещения инструмента, мм/мин; n - число оборотов при планетарном вращении заготовки, об/мин; ai - толщина срезаемого слоя при 1-том обороте заготовки, мм; и зависимости: V2 = 2способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370Rn, где V2 - скорость перемещения заготовки мм/мин; R - радиус планетарного вращения, мм. Получаем следующее соотношение:способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 = способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 Обозначая максимальную толщину среза при врезании инструмента aм и учитывая, что минимальная практически применяемая толщина среза равна 0,04 мм (см. напр. Развитие науки о резании металлов. - М.: Машиностроение, 1967), получаем:способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 Соотношение для расчета радиуса планетарного вращения заготовки получено из геометрии бочкообразного зуба (см. фиг.3,4). Обозначим: f - величина бочкообразности по ширине венца зуба, e - величина бочкообразности по толщине зуба, способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 - угол профиля зуба, R = O1E - радиус планетарного вращения заготовки вокруг оси О-О1. Обозначим также AB = B CD = b - ширина зуба по делительной поверхности KF = h KT = m - модуль зубчатого профиля. Из геометрии бочкообразного зуба следуют соотношения (см. фиг.4): B = 2способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370; h = mспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370tgспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 ; R1= способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370; f = R - способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370; e = R1- способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370. Из этих соотношений путем преобразований получаем R = способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370etgспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370+m-tgспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370+ способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370. Пренебрегая весьма малыми величинами, получаем: R способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370tgспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370, что дает погрешность расчета не более 1%. Подставляя это выражение в соотношение, связывающее скорости V1 и V2, получаем зависимость, позволяющую задавать скорость радиального поступательного движения инструментов Vспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370V2 Более подробно обработка зубчатых реек по заявляемому способу показана на фиг.5-9. Обрабатываемые рейки 1 устанавливают в роторном устройстве 5, а инструменты 2 устанавливают в инструментальных головках 3 (позиции I, II, III, IV) и смещают вдоль оси планетарного вращения, обеспечиваемого роторным устройством, на расстоянии x1, x2, x3 и т.д., выставляя их в соответствии с расположением зубчатых секций на рейке. Заготовкам рейки сообщают планетарное вращение Dr радиусом R со скоростью V2, а инструменту - поступательное движение со скоростью V1 в направлении заготовок. Радиальные сечения зоны обработки, расположенные на фиг.9, показывают, что инструмент установлен попарно в каждом радиальном сечении с учетом компенсации сил резания. При наложении радиальных сечений (см. А-А на фиг.9) инструмент расположен по окружности планетарного вращения с угловым смешением друг относительно друга с углами способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 20193701 и способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 20193702 . В процессе нарезания зубьев инструментам сообщают дискретные установочные перемещения с целью настроечного смещения (деления) для обработки последующих зубьев, что позволяет обработать полностью зубчатый профиль. Обработка цилиндрических зубчатых колес по заявляемому способу показана на фиг.10-14. Обрабатываемые цилиндрические зубчатые колеса 4 устанавливают в роторном устройстве 5, а инструменты 2 устанавливают в инструментальных головках 3 (позиции I, II, III, IV) и смещают вдоль оси планетарного вращения, обеспечиваемого роторным устройством, на расстоянии x1, x2, x3и т.д., выставляя их в соответствии с расположением зубчатых колес вдоль образующей их планетарного вращения. Заготовкам зубчатых колес сообщают планетарное вращение Dг радиусом R со скоростью V2, а инструменту - поступательное движение со скоростью V1 в направлении заготовок. Радиальные сечения зоны обработки, расположенные на фиг.14, показывают, что инструмент установлен попарно в каждом радиальном сечении с учетом компенсации сил резания. При наложении радиальных сечений (А-А на фиг.14) инструмент расположен по окружности планетарного вращения с угловым смещением друг относительно друга с углами способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 20193701 и способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 20193702 . Полная обработка зубчатого венца обеспечивается делительными дискретными поворотами заготовок вокруг своих осей после окончания цикла обработки каждого зуба. Заявляемый способ позволяет обрабатывать различные зубчатые профили: - прямобочные и выпукло-вогнутые профили зубчатых реек, - эвольвентные профили зубчатых колес, - зубчатые профили с прямоугольными впадинами, - профили зубьев режущих инструментов (протяжки, фрезы), - зубчатые профили с поднутрениями. Наибольшая эффективность заявляемого способа достигается при обработке мелкомодульных зубчатых изделий (m В качестве конкретного примера использования предложенного способа приведена обработка партии деталей "Рейка" топливной аппаратуры дизельных двигателей FL-413 ("УралАЗ") и ГАЗ-544 на ярославском заводе дизельной аппаратуры (ЯЗДА). Эта деталь входит в узел регулятора топливного насоса высокого давления. Она имеет от 6 до 8 зубчатых секций с числом зубьев равным 12 в каждой секции. Параметры обрабатываемых зубьев детали "Рейка": - модуль m = 0,75 мм, - угол профиля способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370= 15о, - величина бочкообразности по толщине зуба e = 0,03 мм, - ширина зуба b = 9 мм. Материал детали - сталь АС14. Инструменты - резцы с механически закрепляемыми многогранными профильными пластинами из сплава ТТ20К9. Оборудование - станок с ЧПУ, оснащенный роторным устройством. Заготовки устанавливались в роторное устройство станка, обеспечивающее их планетарное вращение. Устанавливались одновременно 8 деталей параллельно оси планетарного вращения. Радиус планетарного вращения по вершинам зубьев, обеспечиваемый роторным устройством, был рассчитан по соотношению R = способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 tgспособ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 и составлял 94 мм. Инструменты устанавливались в инструментальные головки станка и с помощью системы ЧПУ смещались в осевом направлении планетарного вращения и выставлялись в соответствии с расположением зубчатых секций на детали. Нарезание зубьев проводилось по режимам: - Скорость резания (скорость движения заготовок) V1 = 100 м/мин, - Число оборотов роторного устройства n = 180 об/мин. Обработка проводилась с уменьшающейся скоростью движения инструмента в соответствии с уменьшающейся величиной толщины среза a1 по мере углубления инструмента в заготовку. В таблице 1 приведены значения толщины среза a1 (радиальной подачи резца) при каждом обороте заготовки (ходе заготовки) по мере углубления инструмента. Величина скорости перемещения инструментов соответствовала зависимости: V1= способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370V2 и изменялась в пределах: V1 = 5,4-7,2 мм/мин Соотношение скоростей движения инструмента и заготовки составило:способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 = 5.4способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 201937010-4-0.72способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 201937010-4 То есть в данном случае скорость движения инструмента меньше скорости движения детали примерно на 4 порядка. Объемная производительность резания (см. Справочник по технологии резания металлов. Кн. 2. Под ред. Г.Шпура, Т.Штеферле. - М.: Машиностроение, 1985, с.125) для заявляемого способа определяется по формуле: Qw= способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 , мм3/с где R - радиус планетарного вращения заготовок, мм, h4 - ширина впадины зуба по делительной прямой, мм, V1 - скорость движения инструмента, мм/мин. При подстановке соответствующих значений получим: Qw = 86-640 мм3/с Время обработки 8-ми последовательно расположенных зубьев в радиальном направлении планетарного вращения - 6 с. Время обработки 8-ми реек (число зубьев в каждой рейке z = 92) на станке с ЧПУ с четырьмя инструментальными головками составило 2 мин 36 с. В результате обработки партии 100 деталей получены следующие результаты: - Контрольный размер (высота) зубчатой рейки по ролику, устанавливаемому во впадину зуба (по чертежу 9,9-0,07 мм) - 9,83-9,89 мм - Шаг зубьев (по чертежу 2,36-0,01 мм) - 2,355-2,357 мм - Бочкообразность (по чертежу max 0,03 мм) - 0,028 мм - Шероховатость боковых поверхностей зубьев (по чертежу Ra = 4,0 мкм) - Ra = 2,5 мкм. Использование предлагаемого способа обработки бочкообразных зубьев зубчатых изделий обеспечивает по сравнению с существующими способами более широкие технологические возможности, т.е. обработку профилей зубьев различной формы, в том числе с поднутрениями, в деталях различного конструктивного исполнения из различных материалов, которые дисковыми и пальцевыми инструментами обрабатываются с искажениями, либо их обработка этими инструментами теоретически невозможна. Одновременно существенно увеличивается производительность обработки. Сравнительная оценка производительности при обработке упомянутых деталей "Рейка" различными способами по производственным данным ЯЗДА приведена в табл.2. Показатели объемной производительности, приведенные в таблице, для способов фрезерования твердосплавной дисковой фрезой и глубинного шлифования рассчитывались по формуле: Qw= способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 , мм3/с где Fв - площадь сечения обрабатываемой впадины зуба рейки, мм, Vпод - скорость подачи заготовки, мм/мин. Данные таблицы 2 свидетельствуют о том, что производительность заявляемого способа значительно выше существующих. При этом шероховатость обработанной поверхности в сравнении с фрезерованием улучшается на 2 квалитета. Одновременно, как следует из приведенных на стр.8 данных, обеспечивается высокая и стабильная точность обработки. Возможности способа расширяются при использовании инструментов, оснащенных керамикой и сверхтвердыми материалами. Преимущества по производительности заявляемого способа в наиболее значительной степени проявляются при обработке зубчатых изделий с малыми модулями (особенно с m

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ С БОЧКООБРАЗНОЙ ФОРМОЙ ЗУБА методом единичного деления несколькими инструментами в условиях планетарного непрерывного относительного вращения заготовок, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности зубообработки за счет реализации кинематической схемы точения, инструментам сообщают относительно оси планетарного вращения заготовок радиальное поступательное движение, величину скорости которого задают в соответствии с зависимостью V1способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370V2 , где a1 - толщина срезаемого слоя за один оборот планетарного вращения заготовки; V1 - скорость движения инструмента; V2 - скорость движения заготовки; e - величина бочкообразности по толщине зуба; b - ширина зуба изделия;способ обработки зубчатых изделий с бочкообразной формой зуба, патент № 2019370 - угол профиля зуба изделия.

www.freepatent.ru


Смотрите также