🗊Презентация Инструменты для обработки зубчатых колес

Инструменты для обработки зубчатых колес

В настоящее время в машиностроении применяются исключительно зубчатые ко-леса с эвольвентным профилем зуба и со-ответственно эвольвентные зуборезные инструменты. В настоящее время в машиностроении применяются исключительно зубчатые ко-леса с эвольвентным профилем зуба и со-ответственно эвольвентные зуборезные инструменты. Эвольвентное зацепление с техноло-гической и конструкторской точки зрения обеспечивает следующие преимущества зуборезным инструментам:

Так как эвольвента получается при качении без скольжения прямой по окружности, то основой зуборезных инструмен-тов является прямолинейный контур (рейка). Такие зубо-резные инструменты с криволинейным (эвольвентным) профилем, как долбяки, по профилю обрабатываются шлифовальными кругами с прямолинейным профилем. Так как эвольвента получается при качении без скольжения прямой по окружности, то основой зуборезных инструмен-тов является прямолинейный контур (рейка). Такие зубо-резные инструменты с криволинейным (эвольвентным) профилем, как долбяки, по профилю обрабатываются шлифовальными кругами с прямолинейным профилем. Прямолинейная форма инструментальной рейки позволяет сравнительно просто осуществить контроль не только зуб-чатых колес, но и зуборезных инструментов, что также по-вышает их точность и упрощает конструирование и произ-водство. Свойство эвольвенты сохранять правильность зацепления при произвольном расстоянии между осями колес позволя-ет считать зуборезный инструмент как инструмент неопре-деленной установки по отношению к нарезаемому колесу. Корригированные колеса получаются путем сдвига исход-ного контура рейки без изменения профиля самого инстру-мента. Благодаря этому одним и тем же инструментом можно получить наиболее целесообразные для зацеп-ления профили.

Для нарезания прямо- и косозубых цилиндрических колес методом копирования в качестве инструмента используются: пальцевые зуборезные фрезы; дисковые зуборезные (модульные) фрезы; протяжки для прямозубых и косозубых колес; зубодолбежные головки, одновременно нарезающие все зубья колеса.

зуборезными гребенками, зуборезными гребенками, зуборезными долбяками, червячными зуборезными фрезами, шеверами.

Зацепление двух прямозубых колес

Зацепление шестерни и рейки

Исходный контур инструментальной рейки

Корригирование зубчатых колес

Зуборезные инструменты работающие методом копирования

Модульные фасонные фрезы

Дисковые модульные фрезы – фасонные с зубьями, затылованными в радиальном направлении. Предназначены для обработки прямых, косозубых, конических, а также шевронных колес с канавкой на ободе (для выхода инструмента). При наличии специальных приспособлений дисковыми модульными фрезами можно нарезать на зубофрезерных станках и колеса с внутренним зацеплением. Дисковые модульные фрезы – фасонные с зубьями, затылованными в радиальном направлении. Предназначены для обработки прямых, косозубых, конических, а также шевронных колес с канавкой на ободе (для выхода инструмента). При наличии специальных приспособлений дисковыми модульными фрезами можно нарезать на зубофрезерных станках и колеса с внутренним зацеплением. Серийно фрезы изготавливают наборами из восьми (А) или 15 (Б) штук каждого модуля. Фрезы набора обозначают номерами, они имеют различную форму профиля режущих кромок в зависимости от числа зубьев колес, для обработки которых предназначены. Дисковые модульные фрезы изготавливают цельными m=1…16 мм, диаметром da0=50…180 мм с затылованными зубьями; сборными – с острозаточенными разнонаправленными зубьями m=8…30 мм, диаметром da0=180…290 мм. Их применяют для изготовления колес невысокой точности (не выше 9 степени точности) в единичном и мелкосерийном производстве.

Геометрические параметры

низкая точность получаемых колес; низкая точность получаемых колес; низкая стойкость и производительность из-за , малого наружного диаметра, числа зубьев и малых задних углов на боковых кромках.

Пальцевые модульные фрезы предназначены для нарезания прямозубых, косозубых и шевронных колес m=10…50 мм. Пальцевые модульные фрезы предназначены для нарезания прямозубых, косозубых и шевронных колес m=10…50 мм. По конструкции аналогичны концевым фрезам с фасонным профилем режущих кромок. При работе ось фрезы совмещается с осью симметрии впадин зубьев нарезаемого колеса. Относительно нее осуществляется главное вращательное движение зубьев фрезы. Фрезы крепят с помощью резьбового соединения, базируют по точно выполненному цилиндрическому отверстию (пояску) на посадочной части шпинделя станка. Диаметральные размеры рабочей части фрезы определяются размерами впадины зубьев колеса.

Конструктивные и геометрические параметры

низкая точность получаемых колес; низкая точность получаемых колес; низкая стойкость и производительность, так как число зубьев (4...8) мало, крепление их на станке нежесткое (консольное) и условия работы (угол контакта между фрезой и заготовкой равен около 1800) неблагоприятные.

Зубодолбежные головки Зубодолбежные головки – инструмент специального назначения, каждую головку проектируют для обработки определенного колеса. Зубодолбежными головками одновременно по контуру обрабатывают все впадины зубьев колеса. Обработка ведется резцами с фасонным профилем режущих кромок, соответствующем профилю впадин обрабатываемого колеса.

Конструкция зубодолбежной головки

Принцип работы зубодолбежной головки

Протяжки для обработки зубчатых колес Применяют для обработки колес внутреннего и наружного профиля. Протяжки для колес внутреннего профиля аналогичны шлицевым протяжкам с фасонным эвольвентным профилем режущих кромок. Протяжки для обработки колес наружного профиля могут быть однопрофильные, секторного и охватывающего типов.

Зуборезные инструменты работающие методом обкатки (огибания)

Зубострогальные гребенки

Гребенки – самый простой по конструкции обкатной инструмент в виде зубчатой рейки для нарезания зубчатых колес. Образование зубьев колеса гребенкой аналогично зацеплению колеса с рейкой. Гребенки – самый простой по конструкции обкатной инструмент в виде зубчатой рейки для нарезания зубчатых колес. Образование зубьев колеса гребенкой аналогично зацеплению колеса с рейкой. Гребенки предназначены для обработки на зубострогальных станках цилиндрических зубчатых колес внешнего зацепления с углами профиля исходного контура 200. Зуборезные гребенки модулей 1...20 мм изготавливаются по ТУ 2-055-1043-86 трех классов точности: АА – для колес 6-й степени точности, класса А – для нарезания колес 7-й степени точности и В – для нарезания колес 8-й степени точности по ГОСТ 1643-82.

Кинематика обработки зубострогальными гребенками

Гребенка представляет собой рейку с передними а и задними углами а. Гребенка представляет собой рейку с передними а и задними углами а. Гребенки имеют на каждом зубе по три режущие кромки: одну на вершине зуба и две боковые. Режущую часть гребенки изготавливают из быстрорежущей стали, державочная часть – из конструкционной; соединяют их сваркой. Для нарезания прямозубых колес зубья гребенки в инструментальной системе координат распо-ложены в плоскостях, перпендикулярных к опорным поверхностям гребенки, для косозубых и шевронных колес – в наклонных плоскостях.

Косозубые гребенки изготавливаются комплектом из двух штук – с правым и левым наклоном зубьев. Угол наклона зубьев гребенки и равен углу наклона зубьев нарезаемого колеса на делительном цилиндре. Косозубые гребенки изготавливаются комплектом из двух штук – с правым и левым наклоном зубьев. Угол наклона зубьев гребенки и равен углу наклона зубьев нарезаемого колеса на делительном цилиндре.

Зуборезные долбяки

Зуборезные долбяки предназначены для нарезания зубчатых колес с наружными и внутренними, прямыми, винтовыми зубьями и с наружными шевронными зубьями. Зуборезные долбяки предназначены для нарезания зубчатых колес с наружными и внутренними, прямыми, винтовыми зубьями и с наружными шевронными зубьями. Преимущественное применение долбяки находят в следующих случаях: 1) при нарезании зубьев блочных колес и колес с буртиками, 2) для обработки колес с внутренним зацеплением, 3) для нарезания шевронных колес без канавки для выхода инструмента, 4) для нарезания точных зубчатых реек методом деления. 5) для нарезания мелкомодульных колес с модулем m<1,5. Примеряемые в металлообработке долбяки регламентированы ГОСТ 9323-79 (долбяки зуборезные чистовые), ГОСТ 10059-80 (долбяки зуборезные чистовые мелкомодульные) и ГОСТ 6762-79 (долбяки зуборезные чистовые для шлицевых соединений с эвольвентным профилем).

Габаритные размеры долбяков определяются числом зубьев и диаметром делительной окружности. Габаритные размеры долбяков определяются числом зубьев и диаметром делительной окружности. Число зубьев долбяков регламентируется по ГОСТ 9322-79 z=9...100, а по ГОСТ 10059-80 z=20...320. При конструировании долбяков число зубьев у долбяков надо выбирать четным для упрощения технологии изготовления и удобства контроля. Долбяки изготавливаются трех классов точности: АА – для нарезания колес 6-й степени точности, А – для нарезания колес 7-й степени точности и В – для нарезания колес 8-й степени точности. Базой дисковых и чашечных долбяков являются отверстие и внешний базовый торец. Посадочное отверстие долбяков изготавливается с допуском по диаметру 0,005 мм; неперпендикулярность оси отверстия к внешней опорной плоскости на расстоянии 30 мм от оси долбяка для долбяков разных классов точности допускается от 0,0025 до 0,005 мм.

Кинематика обработки зуборезными долбяками

Особенности конструкции и геометрических параметров зуборезных долбяков Долбяк можно рассматривать как совокупность бесконечно большого числа элементарных колес с бесконечно малой шириной обода H, имеющих соответственно положительное, нулевое и отрицательное смещение исходного контура и закрепленных на одной оси в порядке убывания величин смещения.

Сборные и составные конструкции применяют для крупногабаритных долбяков и долбяков с режущей частью, оснащенной пластинами из твердых сплавов. Сборные и составные конструкции применяют для крупногабаритных долбяков и долбяков с режущей частью, оснащенной пластинами из твердых сплавов. Большая часть долбяков изготавливается из быстрорежущей стали. Долбяки, оснащенные твердым сплавом, применяют для обработки колес из труднообрабатываемых материалов. Долбяки для колес с винтовыми и шевронными зубьями имеют ту же конструкцию, что и прямозубые, но зубья у них винтовые. Переднюю поверхность зубьев выполняют или перпендикулярно к направлению зуба или в торцевой плоскости; в последнем случае необходима специальная заточка режущих кромок для получения требуемых значений передних углов. Переточка долбяков осуществляется по передней поверхности.

Червячные зуборезные фрезы

Червячная фреза для обработки зубчатых колес пред-ставляет собой червяк с профилем резьбы в виде зубо-резной рейки, превращенной в режущий инструмент путем прорезания стружечных канавок и затылования зубьев. Червячная фреза для обработки зубчатых колес пред-ставляет собой червяк с профилем резьбы в виде зубо-резной рейки, превращенной в режущий инструмент путем прорезания стружечных канавок и затылования зубьев. Рейка дает правильное зацепление с колесом, имеющим любое число зубьев; в этом состоит огромное пре-имущество червячной фрезы перед дисковой и пальцевой, которые нарезают колеса с определенным числом зубьев. Червячная фреза обеспечивает высокую производитель-ность зубофрезерования, так как наличие у фрезы винто-вых канавок позволяет вести процесс непрерывно. Червячные фрезы могут быть одно- и многозаходными. Многозаходные червячные фрезы обладают большой производительностью. Однако с увеличением числа заходов резко снижается точность фрезы, поэтому многозаходные фрезы применяются только как черновые.

Червячная фреза обеспечивает большую точность по шагу нарезаемого колеса, так как каждый зуб заготовки обрабатывается одними и теми же несколькими зубьями фрезы. Червячная фреза обеспечивает большую точность по шагу нарезаемого колеса, так как каждый зуб заготовки обрабатывается одними и теми же несколькими зубьями фрезы. Червячные зуборезные фрезы применяются для черновой, получистовой и чистовой обработки цилиндрических ко-лес с эвольвентным профилем с модулем m=0,15...25 мм. Фрезы по ГОСТ 9324-80 изготавливаются следующих классов точности: АА, А, В, С, и D, которые применяются для колес соответственно 7-10-й и 11-й степеней точности. Фрезы классов С и D выполняются нешлифованными по профилю. Червячными фрезами можно обрабатывать и корригированные колеса, а также колеса с прямым и винтовым зубом.

Кинематика обработки червячными зуборезными фрезами

Геометрические параметры червячных зуборезных фрез

Нулевые значения передних углов обеспечивают необходимую точность профиля нарезаемого колеса, упрощают расчет фрез, их контроль и технологию изготовления. Однако для повышения стойкости черновых фрез при нарезании колес из конструкционных и легированных сталей следует выбирать  в пределах 8...250. Нулевые значения передних углов обеспечивают необходимую точность профиля нарезаемого колеса, упрощают расчет фрез, их контроль и технологию изготовления. Однако для повышения стойкости черновых фрез при нарезании колес из конструкционных и легированных сталей следует выбирать  в пределах 8...250. Боковые задние углы б в нормальном сечении у червячных фрез во избежание усиленного износа боковых кромок не должны быть меньше 20. Стружечные канавки у червячных фрез обычно выполняются винтовыми, т.е. нарезаются нормально витку основного червяка по среднему расчетному диаметру, при этом на обеих сторонах зубьев в передней поверхности передние углы одинаковы. Иногда червячные фрезы изготавливают с прямыми канавками, параллельными оси, что упрощает заточку инструмента. Однако у таких фрез в процессе резания передние углы на боковых сторонах получаются неодинаковыми: с одной стороны – положительный, с другой – отрицательный. Если угол подъема витка равен 3…50, то фрезы с прямыми винтовыми канавками не показывают снижения стойкости по сравнению с фрезами, у которых нарезаны винтовые стружечные канавки.

Переточка червячно-модульной фрезы при ее эксплуатации должна обеспечивать идентичность профиля и размеров зубьев, что возможно только при условии расположения режущих кромок, появляющихся при переточке, на поверхности основного червяка. (Червяк, на основе которого профилируется червячная фреза, называется основным червяком). Переточка червячно-модульной фрезы при ее эксплуатации должна обеспечивать идентичность профиля и размеров зубьев, что возможно только при условии расположения режущих кромок, появляющихся при переточке, на поверхности основного червяка. (Червяк, на основе которого профилируется червячная фреза, называется основным червяком). Так как эвольвентные зубчатые колеса теоретически правильно могут зацепляться с эвольвентным червяком, то профилирование червячно-модульных фрез должно производиться на основе эвольвентного червяка. Однако, режущие кромки фрезы на основе эвольвентного червяка имеют криволинейный профиль. Радиальное затылование, применяемое в настоящее время при изготовлении червячных фрез, может обеспечить идентичность режущих кромок при переточке фрезы только при прямолинейных режущих кромках. Поэтому на практике применяются червячно-модульные фрезы, спрофилированные по приближенным методам, но имеющие прямолинейный профиль в осевом или нормальном к виткам сечении: на основе архимедова или конволютного червяка. При переточках таких фрез профиль и размеры зубьев не изменяются.

Червячно-модульные фрезы, как правило, изготавливают цельными из быстрорежущей стали. Червячно-модульные фрезы, как правило, изготавливают цельными из быстрорежущей стали. Сборные и составные конструкции фрез изготавливают с режущей частью из быстрорежущей стали, твердых сплавов и композитов. Сборные конструкции применяют с механическим креплением реек из быстрорежущей стали, отдельных зубьев из твердого сплава и зубьев из твердого сплава и оснащенные сверхтвердыми материалами. Фрезами, оснащенными пластинами из твердых сплавов, с отрицательным передним углом можно обрабатывать заготовки колес твердостью 60-62 HRCэ, заменяя процесс шлифования.

Зубья червячных колес обрабатывают так же, как и зубья цилиндрических зубчатых колес, при непрерывном движении обката заготовки и режущих кромок червячной фрезы; профилирование осуществляется методом огибания. Особенности условий работы и конструкции червячной фрезы определяются формой осевого сечения колеса. Зубья червячных колес в осевом сечении, проходящем через ось фрезы, имеют вогнутую глобоидную форму. В процессе нарезания зубьев колеса ось фрезы располагается в плоскости, перпендикулярной к оси заготовки, т.е. так же, как и ось червяка, находящегося в зацеплении с нарезаемым колесом. Фреза вдоль оси колеса не перемещается.

Диаметральные размеры фрезы должны соответствовать размерам червяка. Заходность витков фрезы должна быть равна заходности витков червяка. Червячные фрезы в большинстве случаев выполняют хвостовой конструкции, так как они имеют небольшие диаметральные размеры. Конструкция режущей части этих фрез аналогична конструкции фрез для нарезания зубчатых колес. Окончательно зубья колеса обрабатывают при межосевом расстоянии, равном межосевому расстоянию червячной передачи. Предварительное удаление материала впадины может осуществляться при радиальной и тангенциальной осевой подаче фрезы.

Тангенциальный метод нарезания колес менее производителен, чем радиальный, но обеспечивает повышение качества поверхности зубьев за счет увеличения числа зубьев фрезы, находящихся в контакте с заготовкой. Стойкость тангенциальных фрез оказывается выше из-за того, что сила резания распределяется на большее число зубьев фрезы. В зависимости от формы профиля червяка фрезы для обработки червячных колес могут быть эвольвентными, архимедовыми и конволютными. Выбор типа основного червяка зависит от типа фрезы (черновая или чистовая): архимедовы – для чистовых фрез, а эвольвентные и конволютные - для черновых.

Шеверы

Шеверы - многолезвийные инструменты в виде зубчатого колеса или рейки с лезвиями на боковых сторонах зубьев. Шеверы - многолезвийные инструменты в виде зубчатого колеса или рейки с лезвиями на боковых сторонах зубьев. Шеверы предназначены для чистовой обработки цилиндрических и червячных зубчатых колес с m=0,2...8,0 мм с целью повышения точности на одну степень. При этом исправляются профиль зубьев, шаг и до Ra=0,69...0,32 мкм снижается шероховатость поверхности зубьев; накопленная погрешность окружного шага колеса и радиальное биение зубчатого венца при шевинговании исправляется хуже. Шеверы изготавливают из быстрорежущей стали Р6М5 или Р18 с твердостью 62 – 65 HRCэ трех классов точности (ГОСТ 8570 - 80) АА, А, В соответственно для обработки колес 5, 6 и 7 степени точности.

Для обработки цилиндрических колес применяются дисковые и реже реечные шеверы, а червячные шеверы – для червячных колес. Для обработки цилиндрических колес применяются дисковые и реже реечные шеверы, а червячные шеверы – для червячных колес. При шевинговании колес воспроизводится беззазорное зацепление зубчатой пары, при этом оси шевера и обрабатываемого колеса скрещиваются под некоторым углом. Из-за скрещивания осей при зацеплении возникает относительное скольжение профилей – это есть главное движение резания, при этом режущие кромки шевера снимают с заготовки тонкие волосообразные стружки.

Кинематика шевингования

По конструкции дисковый шевер есть цилиндрическое зубчатое колесо с винтовыми зубьями, на боковых поверхностях которых имеются канавки для образования режущих кромок. По конструкции дисковый шевер есть цилиндрическое зубчатое колесо с винтовыми зубьями, на боковых поверхностях которых имеются канавки для образования режущих кромок. При шевинговании каждая впадина зубьев колеса обрабатывается одним зубом шевера. Для того чтобы избежать совпадения контакта одних и тех же зубьев при следующих оборотах колеса, число зубьев шевера не должно иметь общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса. Дисковые шеверы делают насадной конструкции. Ширина обода стандартных шеверов принимается равной 15, 20, 25 мм. Боковые поверхности зубьев шевера, на которых расположены режущие кромки, представляют собой эвольвентные винтовые поверхности. Высота головки зуба шевера должна обеспечить полную обработку активной рабочей части профиля зуба колеса, поэтому ее делают несколько больше высоты головки зуба сопряженного колеса, но при этом головка зуба шевера не должна обрабатывать дно впадины зуба колеса.

Режущие элементы и стружечные канавки Для образования режущих кромок на зубьях шевера делают стружечные канавки, обычно в радиальном направлении.

Геометрические параметры Инструментальные задние углы лезвий зубьев шеверов равны нулю, так как задние поверхности образованы эвольвентной винтовой поверхностью с одним углом наклона, равным углу наклона зуба шевера. Кинематические задние углы образуются в процессе работы. На одних лезвиях они имеют положительное значение, на других – отрицательное. Передние углы имеют различное значение в зависимости от вида стружечных канавок.

Инструменты для образования зубьев конических колес

Инструменты при образовании зубьев конических колес копируют впадину исходного производящего колеса, например зубострогальные резцы, или его зуб - зуборезные головки. Инструменты при образовании зубьев конических колес копируют впадину исходного производящего колеса, например зубострогальные резцы, или его зуб - зуборезные головки.

Обработка обеих сторон зубьев конического колеса, учитывая изменяющиеся размеры по их длине, должна производиться разными инструментами с различными образующими движениями. Обработка обеих сторон зубьев конического колеса, учитывая изменяющиеся размеры по их длине, должна производиться разными инструментами с различными образующими движениями. Для каждой стороны зуба колеса главное движение, обеспечивающее движение, резания, может быть вращательное (применяют резцовые головки, фрезы) или продольно-поступательное (зубострогальные резцы), совпадающие с направлением образуемых зубьев колеса. Для образования зубьев криволинейной продольной формы применяют зуборезные головки и головки протяжного типа. Для образования зубьев прямозубых конических колес применяют зуборезные головки, зубострогальные резцы, дисковые фрезы, фрезы-протяжки .

Зуборезные головки

Зуборезная головка имеет форму диска с резцами, расположен-ными по ее перифе-рии. Зуборезная головка имеет форму диска с резцами, расположен-ными по ее перифе-рии.

Кинематика нарезания конического колеса зуборезной головкой

Конструкция зуборезной головки Головки изготовляют различных конструкций в зависимости от назначения и размеров. Для нарезания колес средних и больших размеров применяют сборные головки со сменными режущими элементами (резцами), для колес малых размеров - цельные головки. Цельные головки и резцы к сборным головкам изготавливаются из быстрорежущей стали; корпуса сборных головок из легированной конструкционной стали. Головку на шпинделе станка базируют с помощью конического или цилиндрического отверстия (последнее у головок больших диаметров).

При применении двусторонних головок одновременно образуются обе стороны впадины зубьев. При применении двусторонних головок одновременно образуются обе стороны впадины зубьев. Впадины получаются одинаковой постоянной ширины по всей длине, что приводит к резкому изменению толщины зуба нарезаемого колеса по его длине и сказывается на его прочности. Этот способ наиболее производительный, но менее точный и рекомендуется для обработки колес невысокой точности до модуля m= 3 мм.

Односторонние головки применяют для получения только одной стороны зуба. Односторонние головки применяют для получения только одной стороны зуба. Вторая сторона зуба изготовляется головкой с резцами другого вида при изменении установки относительно обрабатываемой заготовки. Это позволяет получать впадину с изменяемой шириной по ее длине; в результате зубья получаются более равномерно изменяющейся толщины и большей прочности. Способ нарезания колес односторонними головками менее производителен, чем двусторонними, но обеспечивает более правильную форму зубьев; его применяют для обработки колес точных передач.

Зуборезные головки протяжного типа

При применении головок протяжного типа производится непрерывное обкатное движение, что обеспечивает автоматическую последовательную обработку без возвратных поворотов колеса и люльки с головкой. При применении головок протяжного типа производится непрерывное обкатное движение, что обеспечивает автоматическую последовательную обработку без возвратных поворотов колеса и люльки с головкой. Резцы и их режущие кромки расположены не концентрично оси головки, а по спирали с шагом, равным шагу зубьев нарезаемого колеса. Резцы прямолинейного профиля обеспечивают подачу режущих кромок по высоте или по боковым сторонам. Применение головок этого типа позволяет повысить производительность обработки и упростить конструкцию и кинематику станка.

Зубострогальные резцы

Дисковые фрезы по конструкции аналогичны одноугловым фрезам. Дисковые фрезы по конструкции аналогичны одноугловым фрезам. Профилирующая кромка находится на торцовой стороне зубьев фрезы. Дисковые фрезы и работают в паре для одновременного изготовления обеих сторон впадины зубьев. При нарезании колеса для обеспечения обкатного движения заготовка 3 вращается вокруг своей оси и поступательно перемещается относительно фрез. Фрезы не имеют продольной подачи вдоль нарезаемых зубьев, поэтому дно впадины получается вогнутой формы; этот метод пригоден только для нарезания колес с зубьями небольшой длины.