Методы нарезания венцов зубчатых колёс

Образование зубчатого венца колеса удалением материала режущим инструментом на цилиндрической, конической или плоской поверхности выполняют фрезерованием, строганием, долблением, протягиванием, шевингованием и шлифованием. При этом формообразование профиля боковых поверхностей зубьев может осуществляться двумя методами: копированием (рис. 1.44) и обкаткой (рис. 1.45).

Рис. 1.44. Схемы обработки венцов зубчатых колёс методом копирования

Метод копирования, реализуемый пальцевой (рис. 1.44, а) и дисковой (рис. 1.44, б) модульными фрезами, характеризуется тем, что процесс фрезерования осуществляют режущим инструментом, профиль режущей кромки которого соответствует профилю канавки зубчатого венца нарезаемого колеса.

При изготовлении зубчатых колёс методом обкатки нарезаемому колесу и зуборезному инструменту сообщают кинематически согласованные движения, совокупность которых воспроизводит движения звеньев зубчатой, реечной или червячной передачи. В связи с этим боковая поверхность зуба на венце заготовки образуется как огибающая последовательных положений режущих кромок инструмента в их движении относительно заготовки зубчатого колеса.

Нарезание зубчатого венца методом обкатки осуществляют различными технологическими способами, в том числе: зубодолблением (рис. 1.45, а, б), зубофрезерованием (рис. 1.45, в), зубостроганием (рис. 1.45, г).

Рис. 1.45. Схемы обработки венцов зубчатых колёс методом обкатки

Наибольшее распространение в промышленности получила обработка зубчатых колёс методом зубофрезерования. Этим методом можно нарезать венцы цилиндрических зубчатых колёс с прямыми (рис. 1.45, в) и винтовыми (рис. 1.46, а) зубьями, а также венцы червячных колёс (рис. 1.46, б). Режущим инструментом в представленных схемах является червячная модульная фреза, которая представляет собой винт с одно– или многозаходной трапецеидальной резьбой и несколькими наклонными стружечными канавками, служащими для образования режущих лезвий и размещения стружки.

Рис. 1.46. Схемы фрезерования венцов цилиндрического косозубого (а) и червячного (б) зубчатых колёс

Главным движением резания при зубофрезеровании методом обкатки является вращение фрезы D_г. Заготовка при реализации данного метода совершает вращательное (круговое) движение D_Sкр с частотой вращения n_о, об/мин, рассчитываемой при нарезании прямозубых зубчатых колёс (рис. 1.45, в) по формуле

n_о = n_ф k/z , (1.34)

где n_ф — частота вращения фрезы, об/мин; k — число заходов фрезы, z — число зубьев нарезаемого зубчатого колеса.

При изготовлении цилиндрических (прямозубых и винтовых) колёс по методу обкатки фрезе наряду с главным движением резания D_г сообщают движение вертикальной подачи , направленное вдоль оси заготовки. Введение этого движения обеспечивает нарезание зубьев на всей ширине венца. Для получения винтовых зубьев заготовке помимо движений обкатки (согласованных по частоте вращения фрезы и заготовки) и вертикальной подачи фрезы необходимо сообщить дополнительное вращение ΔD_Sкр (см. рис. 1.46, а). Скорость его должна быть согласована с вертикальной подачей S_в следующим образом: при опускании фрезы на шаг винтовой впадины зубчатого колеса заготовка должна дополнительно повернуться на один оборот.

При нарезании цилиндрических зубчатых колёс фрезу устанавливают так, чтобы передняя поверхность её лезвия, образованная пересечением стружечной канавкой витка фрезы, в зоне резания была перпендикулярна направлению впадины нарезаемого колеса. В связи с этим шпиндель станка, на котором закрепляют червячную фрезу, поворачивают на угол w, определяемый направлениями и углами подъёма витков фрезы μ_ф и наклона зубьев изготавливаемого колеса μ_к.

При принятом на рисунке 1.46, а направлении положительных значений углов wзначение этого угла определяют по формулам, приведённым в таблице 1.20.

Таблица 1.20

Формулы определения угла поворота червячной фрезы

Примечание. Направление углов подъёма витков фрезы и наклона зуба колеса (правое или левое) определяют по правилам правого и левого буравчика.

Нарезание венцов червячных зубчатых колёс зубофрезерованием (метод обкатки) имеет свою специфику по отношению к изготовлению цилиндрических колёс. Движение вертикальной подачи фрезы в этом случае отсутствует. Угол наклона оси фрезы w принимают равным нулю. Фрезу устанавливают так, что её ось располагается на середине венца колеса. Заготовке при резании сообщают движение радиальной подачи (рис. 1.46, б). К особенностям этого способа следует отнести и то, что червячная фреза по своим размерам (диаметру), профилю режущих кромок и числу заходов должна соответствовать червяку, в зацеплении с которым будет работать изготавливаемое зубчатое колесо.