Инструменты, работающие методом обкатывания (обкаточного огибания)

Метод обкатывания представляет собой метод получения профиля зуба колеса в результате взаимного «зацепления» инструмента с режущими зубьями в виде рейки или зубчатого колеса с нарезаемой заготовкой. Т.е. в процессе нарезания зубьев, инструмент и заготовка как бы имитируют зубчатое зацепление в результате сложного относительного движения - постепенно сближаясь и за счет взаимного вращения и подачи обеспечивая полный профиль нарезаемого зуба. По методу обкатывания рейкой работают червячные фрезы (сл. 5а, 9 …13), а также зубострогальные резцы для прямозубых конических колес (сл. 5в, 14), зуборезные резцовые головки для конических колес с криволинейными круговыми зубьями (сл. 15), зубошлифовальные круги для чистовой обработки профиля зуба, реечные шеверы (сл. 18). По методу обкатывания зубчатым колесом работают долбяки (сл.5б, 6…8) и дисковые шеверы (сл. 16…18).

В отличие от метода копирования профиль инструмента не зависит от числа зубьев нарезаемого колеса, поэтому можно нарезать зубчатые колеса с разным числом зубьев, но одинаковым модулем. Обкатывание – непрерывный процесс, не требующий проведения отдельного деления, при этом отсутствуют холостые хода станка. Метод обкатывания значительно производительнее метода копирования при условии использования аналогичных инструментальных материалов. Метод обкатывания обеспечивает более высокую точность зубчатых колес, что объясняется непрерывностью и равномерностью процесса обкатки и отсутствием случайных отклонений, возможных при установке фасонного инструмента.

Червячные фрезы (сл. 9…13).

По типу нарезаемых колес червячные фрезы подразделяются на фрезы для нарезания: цилиндрических колес с прямыми и косыми (винтовыми) зубьями, червячных колес и неэвольвентных профилей (выпукло-вогнутое зацепление Новикова, шлицевые валы т т.п.). По конструкции фрезы подразделяют на насадные и хвостовые, цельные и сборные. Червячные фрезы используются на зубофрезерных станках.

Любая червячная фреза представляет собой червяк, снабженный канавками, а боковые поверхности червяка – линейчатые винтовые. В зависимости от вида червяка, находящегося в основе червячной фрезы, они могут быть трех типов (сл. 12):

а.  закрытые (архимедовы) с прямолинейным профилем в осевом сечении;

б. эвольвентными с прямолинейной стороной профиля в сечении, касательном к основному цилиндру;

в. конволютными с прямолинейным профилем в нормальном сечении.

Первые два типа применяют для нарезания червячных колес (архимедовы проще в изготовлении, но эвольвентный прочнее), третьи – конволютные – являются основным типом фрез для нарезания цилиндрических колес.

У фрез для нарезания цилиндрических колес (сл. 13) в нормальном сечении модуль m, шаг t н, угол αпр профиля фрезы соответствуют нарезаемому колесу. Резьба червяка характеризуется углом подъема τ по делительному цилиндру. Стружечные канавки наклонены под углом ɷ=τ.

Червячная фреза является чистовым инструментом для нарезания зубчатых колес высокой точности. Задняя поверхность фрезы затылована. Но в отличие от обычных фасонных фрез при изготовлении червячной фрезы затылование проводят дважды. Вначале на токарно-затыловочном станке (рисунок 4.2.1.а), затем после термообработки на шлифовально-затыловочном, т. е. выполняют двойное затылование (рисунок 4.2.1.б).

                         а                                                                       б

Рисунок 4.2.1.- Схема одинарного (а) и двойного (б) затылования

Таким образом в результате первого затылования получают величину затылования K₁ (рисунок 4.2.1.б), а затем после шлифования – величину окончательного затылования червячной фрезы – K. Величины затылований рассчитываются по обычной формуле, но необходимо иметь ввиду, что при расчете окончательной величины затылования K – наружным диаметром является окончательный диаметр фрезы, а при расчете предварительной величины затылования K ₁ – диаметр, который был создан на токарно-затыловочной операции и позже был частично сошлифован. Поэтому у червячных фрез задняя поверхность выглядит как бы двойной – блестящая часть после шлифования и матовая часть после точения и последующей термообработки.

На слайдах 10 и 11 представлена схема нарезания зубьев червячной фрезой и относительные движения заготовки и инструмента.

Фрезы для червячных колес являются копией червяка, с которым буду работать, отличаясь наружным диаметром и заборным конусом (сл. 9 – две нижние фрезы) и могут работать с радиальной и тангенциальной подачей.

Долбяки (сл. 6...8).

Долбяк представляет собой закаленное зубчатое колесо, превращенное в режущий инструмент путем создания задних и переднего γ углов на его зубьях (сл. 7). На слайде задние углы обозначены символом δ. Причем задний угол образуется как на наружном диаметре долбяка δ, так и на боковых поверхностях δ_бок.

Кроме движения обкатки (сл. 8 б,в) долбяк имеет и возвратно-поступательное движение вдоль оси заготовки, которое и является движением резания. Долбяки используются на зубодолбежных станках.

Долбяк – точный режущий инструмент, обеспечивает получение колес 6-й (кл. АА), 7-й (кл. А) и 8-й (кл. B) степени точности.

Долбяки разделяют на долбяки для примозубых, косозубых и шевронных колес, а также по конструкции – дисковые, хвостовые, чашечные, втулочные, сборные (сл. 6). При помощи долбяков могут нарезаться и зубчатые колеса внутреннего зацепления (сл. 8в).

Расчет долбяка ведется в исходном сечении (сл. 7). Удаленном от передней поверхности на исходное расстояние a. В этом сечении смещение исходного контура равно 0. В других сечениях долбяк можно рассматривать как корригированное колесо, смещение исходного контура которого различно в каждом сечении, перпендикулярном оси долбяка. Подобный вид корригирования обуславливает создание боковых поверхностей зубьев долбяка в виде эвольвентных поверхностей, что позволяет сохранять эвольвентный профиль при переточках.

Инструменты для нарезания конических колес.

Зубострогальные резцы, используемые на зубострогальных станках, применяют для нарезания прямозубых конических колес (сл. 5 в, 14). Зуб нарезаемого колеса обрабатываются попеременно двумя резцами, движущимися навстречу друг другу. Резцы устанавливают на специальной откидной державке. При этом пара резцов имитирует реечно-зубчатое зацепление с заготовкой, а движение обкатки обеспечивается кинематикой зубострогального станка.

Резцовые головки (сл. 15) предназначены для нарезания конических колес с криволинейными круговыми зубьями. На слайде 15 представлена схема нарезания зубьев. Резцовые головки работают почти как торцевые фрезы, но подача осуществляется в направлении оси головки при одновременном обкаточном движении.

Шевера (сл. 16…18)

Шеверами называются инструменты, предназначенные для окончательной обработки боковых сторон зуба шестерен путем срезания очень тонких стружек (наподобие шабрения). Этот процесс называется шевингованием и осуществляется на специальных станках. Применяют шевера-червяки, шевера-рейки, дисковые шевера. У двух последних зубья выполняют наклонными на 10…15⁰ чтобы обеспечить их относительное скольжение по профилю зуба колеса. Боковой профиль дискового шевера снабжен канавками (сл. 17), которые при скольжении по профилю зуба колеса обеспечивают съем очень тонкой стружки.

Дисковые шеверы применяют преимущественно в крупносерийном и массовом производстве. Обычно их изготавливают из быстрорежущей стали, но бывают и абразивные шевера. Дисковые шевера получили наибольшее распространение благодаря их небольшим габаритным размерам, шеверы-рейки сложнее в изготовлении. Червячный шевер напоминает червячную фрезу, но с мелким зубом.

Шевингование позволяет окончательно обработать зубья с большой точностью по шагу, профилю и форме зуба даже в тех случаях, когда при предварительной обработке имели место некоторые неточности.