Реферат на тему: «Методы обработки зубьев червячных колес»

 

Выполнил студент гр. 16МН1

Стакин И.М.

 

Проверила к.т.н. доцент

Сорокина Н.В.

 

Пенза 2020

Червячные передачи имеют широкое применение в машиностроении благодаря своей компактности, бесшумной и плавной работе.

Сечение витков цилиндрического червяка с осевой плоскостью представляет собой прямолинейную рейку, а у глобоидного — круговую рейку.

Среди цилиндрических червяков наибольшее применение для неответственных передач получил винтовой червяк (с архимедовой спиралью), представляющий собой обычный винт с трапецеидальной резьбой (рис. 2, а). При простоте обработки червячная пара с таким червяком обладает низким к. п. д. и подвержена быстрому износу, поэтому ее применяют в неответственных, тихоходных и слабонагруженных передачах. Другой разновидностью цилиндрического червяка является эвольвентный червяк (рис. 2, б). Он представляет собой как бы цилиндрическое зубчатое колесо с винтовыми эвольвентными зубьями.

В сечении червяка плоскостями, перпендикулярными оси основного цилиндра, получаются эвольвенты. Такие червячные пары часто используют в ответственных передачах при больших нагрузках и скоростях.

Простой разновидностью цилиндрического червяка является червяк с прямолинейным профилем в нормальном сечении витка и с эвольвентной боковой стороной витка в сечении, поперечном оси (рис. 2, в). Такой червяк называется конволюнтным и является разновидностью эвольвентного червяка. Эти червяки более просты в обработке, чем эвольвентные, и обеспечивают достаточную точность зацепления червячной передачи, имеют высокий к. п. д. и износоустойчивость.

Глобоидные червяки обладают большой поверхностью соприкосновения витков с зубьями червячного колеса, что обеспечивает снижение давления, а следовательно, и износ поверхностей зубьев червячной пары. Из-за сложности изготовления их широко применяют только в передачах для больших мощностей.

Наиболее простым и дешевым способом изготовления витков червяка с архимедовой спиралью является нарезание резцом на токарно-винторезном станке. Резец устанавливается так, что его прямолинейная режущая кромка лежит в осевой плоскости червяка. При этом винтовая поверхность образуется вращением заготовки и движением режущей кромки, проходящей через ось червяка. Винтовая поверхность такого червяка называется архимедовой, так как в сечении червяка, перпендикулярном его оси, получается архимедова спираль (рис. 2, а).

На рис. 2, б показан способ нарезания витков эвольвентного червяка. В этом случае резец устанавливается так, что одна его прямолинейная режущая кромка располагается выще, а вторая — ниже осевой плоскости червяка на величину радиуса r₀ основного цилиндра винтовой эвольвентной поверхности.

Образование винтовой поверхности происходит при вращении заготовки и движении режущей кромки резца касательно к образующему цилиндру диаметра 2r₀. Такая винтовая поверхность называется эвольвентной, так как в торцовой плоскости червяка получается эвольвента.

При нарезании витков конволютного червяка (рис. 2, в) резцы устанавливают так, что их режущие кромки находятся в плосдости, нормальной к винтовой поверхности.

Образование винтовой поверхности конволютного червяка происходит таким же образом, как и поверхности эвольвентного червяка — при движении прямолинейной режущей кромки резцов, когда она остается касательной к образующему цилиндру.

Описанный метод нарезания червяков резцами точный, но малопроизводительный. В серийном производстве витки червяков вы-полняют фрезерованием дисковыми или червячными фрезами, а также обкаткой долбяками.

Фрезерование дисковыми фрезами осуществляется на специальных резьбонарезных станках. Фреза имеет профиль впадины в нормальном сечении и устанавливается под углом наклона винтовой линии β (рис. 3). Фрезеруется сразу полная глубина винта. За один оборот изделия фреза перемещается на величину одного шага. Вследствие искажения профиля витков нарезание.дисковыми фрезами является предварительной обработкой профиля червяка.

Наряду с нарезанием червяков дисковой фрезой различные виды червяков обрабатываются червячной фрезой на обычных зубо-фрезерных станках. Станок настраивается как на нарезание ци-линдрического зубчатого колеса с винтовыми зубьями, число которых принимается равным числу заходов червяка.

Наиболее точным и высокопроизводительным способом обработки червяков является нарезание червяка долбяком (рис. 4). Долбяк 1, установленный относительно осевой плоскости нарезаемого червяка 2, имеет движение подачи вдоль оси червяка. Кроме того, долбяку и червяку сообщается вращательное движение обкатки за счет настройки кинематической цепи станка. В результате сочетания этих движений нарезаются все витки червяка.

Для нарезания червяков с углом подъема винтовой линии менее 5—6° долбяк делают с прямыми зубьями, при угле подъема более 5—6° — с косыми зубьями. Однако необходимость изготовления долбяков для каждого угла подъема витков нарезаемых червяков увеличивает затраты на подготовку производства, поэтому применение этого способа экономично только в крупносерийном или массовом производстве.

Наибольшее применение при нарезании глобоидных червяков получили многорезцовые головки, которые совершают вращательное движение в плоскости, проходящей через ось червяка (рис. 5).

Профилирующие резцы 1 и 4, режущие кромки которых имеют профиль основного сечения витка, обрабатывают виток по боковым его сторонам, резец 3 головки обтачивает червяк по наружному глобоиду.

Операция нарезания червяка резцовыми головками разделяется на два перехода. В первом переходе обработка производится с радиальной подачей стола до номинального межосевого размера. Первый переход предназначен для прорезки впадины на глубину профиля. Второй переход выполняется при постоянном межосевом расстоянии и предназначен для получения заданной толщины витка с шероховатостью поверхности не ниже 2,50 мкм (6-й класс). Боковые стороны витка обрабатываются поочередно, с круговой подачей резцов.

Перед чистовой обработкой необходимо углубить резец в нарезаемый червяк для снятия припуска под чистовое нарезание. Это осуществляется поворотом стола станка с резцовой головкой через цепь дифференциала. Обработка ведется со скоростью резания v ≤ 1 м/мин и подачей на резец s = 0,02—0,04 мм при обильном охлаждении смесью растительных и животных масел. Для чистовой обработки углубление на сторону витка составляет0,5—1 мм.

После нарезания витков червяк подвергают термообработке, цементируют, закаливают и отпускают до заданной твердости.

Шлифование витков производится на зуборезном станке специальной шлифовальной головкой, поворачивающей ось шлифовального круга на соответствующий угол подъема каждой точки витка. Отделку глобоидных червяков осуществляют притиркой или обкаткой закаленным полированным роликом на специальном станке. Шероховатость поверхности достигается 0,08 мкм (10-й класс).

Обработка червячных колес осуществляется на зубофрезерных станках червячными фрезами тремя методами:

· Методом радиальной подачи;

· Методом тангенциальной подачи;

· Комбинированным методом.

При методе радиальной подачи заготовка 1 (рис. 6, а), находясь все время в зацеплении с червячной фрезой 2, совершает радиальную подачу на фрезу до установленного размера, при этом фреза совершает только вращательное движение. На червячном колесе получается правильней профиль зубьев при полном зацеплении червячной фрезы с заготовкой.

Недостаток указанного способа заключается в том, что червячная фреза работает не всеми режущими кромками и изнашиваются только зубья средней части фрезы.

При методе тангенциальной подачи (рис. 6, б) заготовку чер-вячного колеса 1 устанавливают на размер межцентрового расстояния А и фрезу вводят с заготовкой осевым перемещением. Фреза 3 имеет коническую заборную часть и, работая всеми режущими кромками, изнашивается равномерно. В процессе резания фреза не только вращается, но и перемещается поступательно вдоль своей оси. При этом заготовка, кроме основного вращательного движения, связанного с зацеплением, имеет дополнительное вращательное движение, зависящее от осевого перемещения фрезы, иначе зубья червячной фрезы срезают зубья червячного колеса.

Комбинированный метод нарезания червячных колес представляет последовательное сочетание первых двух методов. Причем метод радиальной подачи применяют для предварительного нарезания зубьев, а метод тангенциальной подачи — для окончательной обработки.

При комбинированном методе применяют как червячные фрезы, так и профильные резцы. Применение профильных резцов для окончательной обработки червячного колеса обеспечивает наиболее высокую точность.

Обработка зубьев глобоидных, колес аналогична обработке обычных червячных колес и выполняется специальным инструментом. На рис. 7 показана схема нарезания глобоидного червячного колеса и конструкция фрезы. Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса выполняется в два перехода — нарезание на глубину профиля при радиальной подаче стола до номинального межосевого размера и чистовое нарезание при неизменном межосевом размере с круговой подачей.

Перед чистовым проходом резец углубляют в нарезаемое колесо для снятия припуска под чистовое нарезание. Это осуществляется поворотом стола станка с обрабатываемым колесом через цепь дифференциала. Фрезерование заканчивается при достижении заданной толщины зуба и шероховатости поверхности не ниже 20 мкм (5-й класс).

Отделку глобоидных червячных колес при массовом выпуске производят шевингованием глобоидным шевер-червяком (рис. 8); припуск на шевингование не превышает 0,05—0,1 мм. В индивидуальном производстве этот метод не оправдывает, так как такой шевер — дорогостоящий инструмент.

Рис. 1. Вид червяков: цилиндрический; б — глобоидный

Рис. 2. Схемы образования профиля червяков: а — архимедова; б — эвольвентного; в — конволютного

Рис. 3. Схема нарезания червяка дисковой фрезой

Рис. 4. Схема нарезания червяка долбяком

Рис. 5. Схема нарезания глобоидного червяка и конструкция головки: 1 — левый резец; 2 — червяк; 3 — средний резец; 4 — правый резец

Рис. 6. Методы нарезания червячных колес: а — с радиальной подачей; б — с тангенциальной подачей

Рис. 7. Схема нарезания глобоидного червячного колеса и конструкция фрезы: 1 — корпус фрезы; 2 — клин; 3 — резец левый; 4 — резец левый средний; 5 — клин; 6 — резец правый средний; 7 — резец правый; 8 — нарезаемое червячное колесо

Рис. 8. Шевингование червячного колеса