Общие сведения. Основные методы обработки. Классификация и выбор основных характеристик зубообрабатывающих станков

Зубчатые колеса являются изделиями общемашиностроительного применения. В зависимости от вида зубчатого венца (цилиндрические прямозубые и косозубые, конические прямозубые и с круговыми зубьями, червячные и др.), требований по точности и производительности используются соответствующие методы обработки и зубообрабатывающие станки. Этими факторами объясняется широкая номенклатура зубообрабатывающих станков, действующих в промышленности.Особенности геометрических и кинематических параметров различных видов зубчатых колес определили целесообразность создания станков по признакам зубчатого венца. Концепции создания зубообрабатывающих станков основываются именно на упомянутых признаках.

относятся к пятой группе.

Станки различают:

1) по виду обработки и инструменту: зубодолбежные, зубо-фрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошевинговальные, зубошлифовальные;

2) по назначению: для нарезания цилиндрических колес с прямым и винтовым зубом, для конических колес с прямыми и криволинейными зубьями; для шевронных, червячных колес, зубчатых реек и т. д.;

3) по точности и степени шероховатости нарезаемых зубьев: для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки зубьев, для доводки рабочих поверхностей зубьев.

Пятая группа станков включает все многообразие зубообрабатывающнх станков, а также специальные резьбообрабатывающие станки. Для обработки зубьев колес используются фрезерование, строгание, долбление, протягивание, точение, шлифование и другие технологические методы, что обычно отражается в названии станка.

В основу классификации зубообрабатывающнх станков положены вид зубчатого колеса, технологический метод резания, назначение обработки (образование зубьев, их отделка) и ряд других признаков. Приведем основные типы станков для обработки зубьев в соответствии с классификацией ЭНИМС.

1. Зубодолбежные станки для обработки по методу обкатки зуборезным долбяком цилиндрических колес, а также зубчатых секторов внутреннего и внешнего зацепления с прямым, косым или винтовым зубом. Они отнесены к первому типу. Это мод. 5107, 5В150, 511.1 и другие полуавтоматические станки. В парке зуборезных станков они составляют более 20%

2. Ко второму типу относятся зуборезные станки для обработки конических колес. По методу обкатки зуборезной головкой обрабатываются круговые зубья на станках мод. 525, 5Б231 и др. Прямозубые колеса получают на зубострогальных станках мод. 5А250, 5282, 5А283 и др.

По методу кругового протягивания каждой впадины работает зубопротяжный станок мод. 5245 для обработки конических прямозубых колес в условиях массового производства. Зубофрезерныестанки мод. 5П23, 5230 и др. применяют для обработки двумя дисковыми фрезами конических прямозубых колес по методу обкатки. За один цикл обрабатываются обе стороны профиля зуба модулем до 8 мм.

3. Зубофрезерные станки для обработки по методу обкатки червячной фрезой цилиндрических прямозубых и косозубых колес, червячных колес в условиях единичного, серийного и массового производства. Они относятся к третьему типу и составляют около 50% зуборезного оборудования. К ним относятся мод. 530П, 5К32, 5А342, 5300 и др. На некоторых моделях можно работать и пальцевыми модульными фрезами по методу копирования, обрабатывая шевронные зубья. Согласно специфике процесса нарезания эти станки относятся к полуавтоматическим. На станках этого типа нарезаются шлицы на валах, так же как на обычных зуборезных и специальных шлицефрезерных станках (мод. 5350, 5350Б и др.).

4. Зубофрезерные станки для обработки червячных колес работают только по методу обкатки. Как и станки для обработки реек, их относят к четвертому типу (хотя станки для обработки реек могут работать как фрезой по методу копирования, так и зуборезнымдолбяком). Примером станков этого типа являются мод. 5412, 5414 и др.

5. Станки для обработки торцов зубьев относятся к пятому типу и позволяют обрабатывать фаски, снимать заусенцы или закруглять торцы зубьев. К этим станкам относятся мод. 5525, 5Н580, 5А580 и др.

6. Шестой тип станков пятой группы включает рсзьбообрабатывающе станки, например мод. 5К63 и др.

7. Зубоотделочные станки относятся к седьмому типу зубообрабатывающих станков. Это зубошевинговальные станки (мод. 5702, 5717 и др.), зубопритирочные (мод. 5П725) и др. Сюда же относятся контрольно-обкатные станки мод. 5А725, 5А726, 5Б725 и др.

для контроля пятна контакта, бокового зазора и уровня шума.

8. Зубо- и резьбошлифовальные станки относятся к восьмому типу. К нему также относятся станки для шлифования цилиндрических колес мод. 5В830, 5891, 5831 и др.

Из группы зубошлифовальных станков для цилиндрических колес станки, работающие одно- и многовитковыми (многозаходными) червячными абразивными кругами, наиболее производительные, но имеют ограничения по наибольшему шлифуемому модулю (до 8 мм), наименьшему числу шлифуемых зубьев (до 10) и по универсальности инструмента (для шлифования зубчатого колеса данного модуля требуется шлифовальный круг соответствующего модуля). Этих ограничений лишены менее производительные зубошлифовальные станки, работающие шлифовальным кругом с двухсторонним коническим профилем.

9. К девятому типу относятся разные зубо- и резьбообрабатывающие станки, например зубохонинговальные (мод. 5913) и т. и.

По классификации станков, группе зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станков присвоена цифра 5. Группы делятся на типы (2 — цифра шифра), а типы делятся по их размерам или по размерам обрабатываемых деталей — всего девять групп станков, а в каждой группе по девять типов. Типы зубообрабатывающих и резьбообрабатывающих станков имеют следующие цифровые обозначения:

1. зубострогальные и зубодолбежные для цилиндрических колес (например, 516);

2. зуборезные для конических колес (526);

3. зубофрезерные для цилиндрических колес и шлицевых валиков (5327);

4. зубофрезерные для колес червячных (542);

5. для обработки торцов зубчатых колес (5582);

6. резьбофрезерные (561);

7. шевинговальные, притирочные, контрольные и обкатные (5714);

8. зубошлифовальные (584);

9. разные станки.

Первая цифра шифра означает, к какой группе относится станок, вторая — к какому типу. По этим двум цифрам всегда можно-определить группу и тип станка. Третья цифра шифра или третья и четвертая характеризует размер станка или обрабатываемой детали. Буква; стоящая после первой цифры шифра, означает, что данная модель станка модернизирована. Если буква стоит в конце цифрового шифра, то это означает, что на базе основной модели станка изготовлен станок с небольшими изменениями, приспосабливающими этот станок к какому-либо определенному виду работ. Так, изготовляют специальный зубофрезерный станок мод. 5Д32С для обработки колес с бочкообразными зубьями.

МЕТОДЫ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Цилиндрические прямозубые и косозубые колеса нарезают двумя основными методами: копирования и обката.

Метод копирования. Для нарезания зубчатых колес этим методом применяют инструмент, режущие кромки которого имеют очертание, соответствующее контуру впадины нарезаемого зубчатого колеса. В качестве такого инструмента используют модульные фрезы (дисковые или концевые) или же фасонные резцы. Обработка производится либо одним инструментом (поочерёдно каждую впадину), либо несколькими одновременно по числу впадин. Недостатки метода копирования: 1 – для обработки каждого зубчатого колеса с определенным числом зубьев и модулем требуется инструмент специального профиля, поскольку профиль зависит от модуля и числа зубьев. На практике пользуются набором модульных фрез (в 8 шт., более точные наборы в 15 и реже в 26 шт.) для каждого модуля; причем каждая фреза набора предназначена для нарезания колес с числом зубьев в определенном диапазоне их значений. 2 – точность нарезания зубчатых колес невысока, так как помимо погрешности, обусловленной неточностью работы делительного механизма, неизбежны погрешности, вследствие неточности инструмента. В связи с указанными недостатками к такому методу зубонарезания прибегают лишь при отсутствии зуборезных станков, т.е. в условиях ремонта или при единичном изготовлении колес, а также для предварительного нарезания впадин (при черновой операции). При нарезании зубьев одним инструментом производится поворот головки на шаг зубьев, т.е. на 1/z часть оборота, где z – число зубьев нарезаемого колеса. Производительность при этом способе низка, так как зубья нарезаются каждый отдельно и требуют время на возврат инструмента в исходное положение и на деление заготовки.

2 .1. Фасонные (модульные) дисковые и пальцевые фрезы Эти фрезы применяют при нарезании зубчатых колес методом фасонного зубофрезерования, часто называемого методом копирования. При этом методе инструментом служит фасонная фреза, профиль которой представляет копию впадины между зубьями. Обычно для зубчатых колес применяют модульные дисковые фрезы, а для особенно больших зубчатых колес – фасонные пальцевые фрезы.. С увеличением числа зубьев кривые эвольвенты зуба изменяются и приближаются к прямой линии, а при колесе с бесконечно большим 11 количеством зубьев – рейке; эвольвента превращается в прямую линию. При точном нарезании колес с числом зубев от 12 до 300 одного модуля необходимо 288 фрез с различным профилем их зубьев. Такое количество фрез для колес только одного модуля иметь дорого и трудно, поэтому в зависимости от точности нарезания ограничиваются комплектом из 3,8,15 или 26 фрез вместо 288.

2.1. Схема нарезания зубчатых колес методом копирования: а – дисковой модульной фрезой цилиндрического колеса с прямыми зубьями; б – дисковой модульной фрезой цилиндрического колеса с винтовыми зубьями; в – пальцевой модульной фрезой цилиндрического колеса с прямыми зубьями Каждая фреза из комплекта имеет свой номер и предназначена для нарезания колес с определенным диапазоном их зубьев.

Увеличение количества фрез в наборе для более крупных модулей вызвано тем, что неточность нарезания одной фрезы колес с разными числами зубьев для больших модулей сказывается больше. По этой причине для точных колес более крупных модулей (свыше 16 мм) применяют комплекты, состоящие из 26 номеров фрез для каждого модуля. Подбор модульной фрезы для нарезания косозубых шестерен несколько сложнее, так как в этом случае необходимо учесть величину угла β наклона зубцов. Если для нарезания, например 32 косых зубцов модуля 6, взять фрезу №5 из 8-штучного набора, то это будет ошибкой, и в работе получится брак. В этом случае профрезерованная впадина между зубцами получится значительно шире, чем это требуется. Для того, чтобы получить правильный профиль у косых зубцов, необходимо модульную фрезу подбирать не по действительному числу зубцов, а по фиктивному. Это фиктивное число зубцов необходимо определять по следующей формуле: ф = 3 z Zcosb, где Zф – фиктивное число зубцов фрезы, z – действительное число зубцов, β – угол наклона зуба. 13 Основная ошибка в профиле нарезаемого колеса здесь обусловлена тем, что косозубое колесо имеет эвольвентный профиль только в торцовом сечении, тогда как эвольвентный профиль фрезы располагается в сечении нормальном к направлению зуба. 2.2. Дисковые зуборезные (модульные) фрезы В зависимости от профиля зубцов различают дисковые зуборезные (модульные) фрезы: І острозаточенные; ІІ затылованные. а) б) Рис. 2.3. Дисковые модульные фрезы а – острозаточенные; б – затылованные В обоих случаях передняя грань АВ (рис. 2.3) радиальна, т.е. направлена по радиусу фрезы. Разница между фрезами с острозаточенными и с затылованными зубцами заключается в конструкции задних граней зубцов. Фрезы с острозаточенными зубцами имеют прямолинейную заднюю грань ВС и затачиваются по задней грани. Заточка производится под углом α=7–10°, который носит название заднего угла. Назначение заднего угла заключается в том, чтобы уменьшить трение между задней гранью и обрабатываемым металлом. Недостаток фасонной фрезы с острозаточенными зубцами заключается в том, что после переточки её фасонный профиль несколько искажается, вследствие чего эти фрезы применяются только для обдирки (предварительного нарезания) зубцов. Эти фрезы, имеющие трапецеидальный профиль, изготовляются, начиная от модуля 4 и выше. Стоимость изготовления фрезы всегда бывает ниже стоимости изготовления фрезы того же модуля с затылованными зубцами. 14 Затылованные фрезы имеют зубцы, задние грани ВС которых обтачиваются по спирали. Заточка этих фрез производится по передней грани АВ. Крупное достоинство фасонной фрезы заключается в том, что после переточки она сохраняет свой фасонный профиль. Вот почему дисковые зуборезные фрезы для чистового нарезания зубцов всегда изготовляются с затылованными зубцами. 2.3. Пальцевые модульные фрезы Пальцевые модульные фрезы (табл. 2.3) для чистовой и черновой обработки отличаются незначительно. На черновой фрезе делают стружколомательные канавки (рис. 2.4) с шагом от 5 до 30 мм, передний угол γ=8–10°.