Способ обработки пространственных зубчатых колес
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС с постояннымнормальным шагом, при котором каждому элементу пары инструмент - обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которых выполняют неравномерным , причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивания, о тличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повьшения точности за счет обработки пространственных зубчатых колес, делительная поверхность которых выполнена с переменным радиусом, инструментом червячного типа, инструменту дополнительно сообщают два взаимосвязанных поступательных перемещения , одно из которых направлено вдоль оси обрабатываемого колеса, а другое вдоль переменного радиуса, при этом угол скрещивания осей, и соотношения междускоростями поступательных перемещений и скоростями вращений элементов пары устанавливают в соответствии с зависимостями V J.VJ. COsfto 7 Ч.агс cos -( Yu dr(u) V du (ou- Zu .du I11 i±i Г r (u) Z dt /3c cos - угол подъема винтовой линии где инструмента на делительной поверхности; Гр - радиус делительной поверхности обрабатываемого колеса в начальной точке; fto угол наклона линии зуба обрабатываемого колеса на делительной поверхности в точке , соответствующей г ; г (и) - текущее расстояние от геометрической оси обрабатьшаемого колеса до точки контакkn та делительных поверхностей; U - текущий параметр, равный длине образующей делительной поверхности от точки, соответствующей радиусу г, до точки, соответствующей Од радиусу г(и). 00 СО Од Vj- скорость перемещения инструмента вдоль оси обрабатываемого колеса; V - скорость перемещения инструмента вдоль переме ыого- paf диуоа. угловая скорость вращения обрабатываемого колеса вокруг своей геометрической оси; СОцугловая скорость вращения инструмента вокруг своей геометрической оси; Z,j - число заходов (витков) инчервячного тиструмента па.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1168360 А
)s))4 В 23 F !7/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4)u«Zu du
Я =--- — tZ dt где
r (u) V— ь
V—
Я ч
И
dr(u) du
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
)10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3481075/25-08 (22) 19,08. 82 (46) 23.07.85. Бюл. ))- 27 (72) Н.Э.Тернюк, Ю.Б.Наседкин и В.P.Ковалюх (53) 621. 914. 7. 04: 621. 833 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 992139, кл. В 23 F 17/00, 1981. (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС с постояннымнормальным шагом, при котором каждому элементу пары инструмент — обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которых выполняют неравномерным, причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивания, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения точности за счет обработки пространственных зубчатых колес, делительная поверхность которых выполнена с переменным радиусом, инструментом червячного типа, инструменту дополнительно сообщают два взаимосвязан1 ных поступательных перемещения, одно из которых направлено вдоль оси обрабатываемого колеса, а другое вдоль переменного радиуса, при этом угол скрещивания осей.E и соотношения между скоростями поступательных перемещений и скоростями вращений элементов пары устанавливают в соответствии с зависимостями
ll r cos /), Ц+агс соз
r(u) угол подъема винтовой линии инструмента на делительной поверхности; радиус делительной поверхности обрабатываемого колеса в начальной точке; угол наклона линии зуба обрабатываемого колеса на целительной поверхности в точке, соответствующей r текущее расстояние от геометрической оси обрабатываемого колеса до,точки контакта делительных поверхностей; текущий параметр, равный длине образующей делительной поверхности от точки, соответствующей радиусу г„, до точки, соответствующей радиусу r(u) ° скорость перемещения инструмента вдоль оси обрабатываемого колеса; скорость перемещения инструмента вдоль переменного ра диуоа. угловая скорость вращения обрабатываемого колеса вокруг своей геометрической оси; угловая скорость вращения инструмента вокруг своей геометрической оси; число заходов (витков) инструмента червячного типа, 1168360
Vo (2) dr (и) du
V) Ми Еч +дц
Z dt: где 1
po—
r(u) Z — число зубьев обрабатываемого зубчатого коле.са; . — временной фактор, Изобретение относится к машино строению, в частности к способам механической обработки пространственных зубчатых колес с Постоянным нормальным шагом с применением инструмен 5 та червячного типа, например червячного абразивного круга, может найти широкое распространение в станкостроительной промьппленности, автотракто-. ростроении, транспортном машиностроеФ нии и других отраслях народного хо- зяйства.
Известен способ обработки простран ственных зубчатых колес с постоянным нормальным шагом со сферической дели- 15 тельной поверхностью, при котором каждому элементу пары инструмент— обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которых выпол- >0 няют неравноме рным, причем геоме трические оси пары устанавливают под углом скрещивания (1) .
Однако этот способ имеет недостаточные функциональные возможности, поскольку позволяет обрабатывать только сферические зубчатые колеса и не обе спечивае т высокой точности, так как не может быть осуществлен по czeме шлифования с использованием высоко30 стойкого абразивного инструмента, Р например, в виде абразивного червячного круга.
Цель изобретения — расширение технологических возможностей и повы- З5 шение точности за счет обработки пространственных зубчатых колес, делительная поверхность которых выполнена с переменным радиусом, инструментом червячного типа. 40
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки пространственных зубчатых колес с постоянным нормальным шагом, каждому элементу пары инструмент — 45 обрабатываемое зубчатое колесо сооб. щают вращение вокруг своих reaMerпри этом знак плюс относится в правому направлению спирали, а знак минус к левому. рических осей, одно из которых выполняют неравномерным, причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивания, осуществляется при сообщении инструменту дополнительных двух взаимосвязанных посту.пательных перемещений, одно из которых направлено вдоль оси обрабатываемого колеса, а другое — вдоль переменного радиуса, при этом угол скрещивания осей (и соотношения между скоростями поступательных перемещений и скоростями вращений элементов пары устанавливают в соответствии с зависимостями
1= -
Н cos до
+ "агс cos (1)
Z r (u) (3), угол скрещивания осей; угол подъема винтовой линии инструмента на делительной поверхности; радиус делительной поверхности обрабатываемого колеса в начальной точке; угол наклона линии зуба обрабатываемого колеса на делительной поверхности в точке, соответствующей г текущее расстояние от геометрической оси обрабатываемого колеса до точки контакта делительных поверхностей; текущий параметр, равный длине образующей делительной поверхности от точки, соответствующей размеру r до точки, соответствующей разме ру r(u);
1168360 скорость перемещения инструо мента вдоль оси обрабатываемо го коле са;
V — скорость перемещения инстру1 мента вдоль переменного ради- Б уса;
43! - угловая скорость вращения обрабатываемого колеса вокруг своей геометрической оси;
ބ— угловая скорость вращения инструмента вокруг своей геометрической оси;
Z — число заходов (винтов) инст— румента червячного типа;
Z — число зубьев обрабатываемого 15 зубчатого колеса; — временной фактор, при этом знак плюс относится к правому направлению спирали, а знак минус — к левому.
На фиг. 1 показана делительная поверхность переменного радиуса простран ственно го двухпараме триче ского зубчатого колеса, общий вид; на фиг. 2 — взаимное расположение обра.батываемого зубчатого колеса и инструмента; на фиг. 3 — то же, вид сбоку; на фиг. 4 — то же, план; на фиг. 5 — обработка зубчатого колеса со сферической делительной поверх- 30 ностью; на фиг. 6 — то же, с конической делительной поверхностью.
Обработке подлежит заготовка 1 пространственного двухпараметрического зубчатого колеса, тлеющая зависимость радиуса делительной поверхности от перемещения u:r=r(u). При этом под перемещением понимается дли. на образующей делительной поверхности, отсчитываемая от начальной точ- що ки О (фиг. 2-4). Инструмент 2 на . фиг. 2 — 4 показан в промежуточном положении, соответствующем времени обработки й. Обрабатываемое колесо может совершать вращательное движение 45 вокруг геометрической оси 1-1, например, в направлении, показанном стрелкой. В этом же направлении она может совершать доворот. Геоме триче ская ось инструмента обозначена П-Ii. Bo- gp круг этом оси инструмент может вращаться со скоростью резания. Вращательное движение инструмента, кроме оси If-П может совершаться вокруг оси !!1-!ц, (фиг. 3), проходящей через точку М касания начальных поверхностей заготовки и инструмента по общей нормали N к делительным поверхностям. гоступательчое в направлении ради уса заготовки со скоростью
dr (u)
du
V =-V о (4) Зависимость между Vf и Ч опреде ле н а и а о сн ов е диффе ре н ц иро в ан ия уравнения r = r(u) с учетом направлений этих скоростей с таким расчетом, чтобы совокупностью осевого и радиального поступательных движений обеспечивалось движение центра Оц инструмента 2 по эквидистанте S к образующей делительной поверхности о бр а ба тыв аемо го коле са 1; вращательное движение вокруг оси И!-!!1 в соответствии с зависимостью (1).
Кроме того, для образования винтовой линии производится доворот обрабатываемого колеса вокруг оси
1-1 со скоростью с111
dt (5) .
Благодаря вращению инструмента вокруг оси il-lf со скоростью резания обеспечивается воэможность срезания
Поступательное движение центра инструмента может производиться по эквидистанте S..
Способ осуществляют следующим образом.
Перед обработкой производят начальную установку инструмента по отношению к заготовке обрабатываемого колеса. Для этого точку О„ центра инструмента 2 перемещают в начальную точку Оц эквидистанты S. Заготовке и инструменту придают вращение со скоростью резания путем согласованного вращения вокруг их геометрических асей 1 — 1 и If-if При этом скорости вращений выбирают обратно пропорционально числам зубьев (заходов) заготовки и инструмента. Этим обеспечивается профильный обкат. Затем одному из элементов пары инструмеит-обрабатываемое колесо придают поступательное равномерное перемещение со скороСтью подачи V в направлении оси обрабаты ваемого колеса. Одновременно с этим движением инструменту (или заготовке) придают согласованные с ни движения .
11б8360 припуска. При этом обеспечивается формирование зубьев пространственных дв ухпараме триче ских коле с с требуемой делительной поверхностью и постоянным HopMBJIbHblM чтагом, поскольку формирование заданной криволинейной делительной поверхности производится сosокупностью движений в осе— вам и радиальном направлениях, обес- (О
ПЕт1ИВЯЮттт11Х ДВИЖЕНИЕ ЦЕНтРа -bFICTPyмента 2 по эквидистянте S к образующей делительпой поверхности заготов-.
KI- 1
Кроме ТО ГО Оое спеч11Б ае тся прОфи (5
ЛИООБ ЯНИР Б 1В- ТОБОЙ Птп1ИИ ЗЧОЬЕ Б ИЗ
3 я придания 3 а ГО тОБ KB дапОлнитт- Jlblio"
Га ВРЯЩЕНИЯ Б СООТНВ! СТБИ11 Г заВИСИ. 1остью (5) так кBE стбеспРт11.1ваются необходимые условия абра зов ания Q винта — вращательнî"-. и поступBTeëüное перемещение, а так ке полу IB H HB постоянного нормального нага зубьев
ИЗ 3 B ПРтт,тт BIIИЯ Б РСЧтт ЯТЕЛЬНОГО,т, Б ИжЕ—
НИЯ HH C TP IMBFI TÓ ИГИ ЗаГОТОБ КЕ ВОКРтт1 .г» оси (il-ll(тяктмт образом что Бьтполняется зав11С111ость (1) . тяк KBK Б этом случае няправ,пен11е нормальногo тча»1-я
1111СтРУМЕНта Б 30НС РСЗа11ИЯ ПГ„1Г,:-ЧЯЕ ТГЯ 1ТРРПЕНДИт(Ут131БНЫМ 1(ЛИ11ИИ зтт(а 1та делительной поверхно TH.
Для любых гладких" поверхчостей
ВРЯЩ1ЕНHR Б ДОННОМ СЛУттЯЕ ДРЛИТЕЛт— ных поверхностей,. можно получить дифференциальное уравнение сеь,ейства (JBH HO%!g BJiB HFIbiK ЛИНИЙ, ОТЛИЧНЫХ 0 T пава j1пелей, (1ьтвод то го уравнения основан на свойстве от»таганальности
СЕТИ ПаРЯЛЛЕЛЕЙ И МЕР11ДтИ НОВ ПОВЕРХЧ 0 С тл Й Б а ЯЩЕ Н Ия ;11 (Пусть дача праизваль iB»1 повер-:-."ность вращения (фиг. 1)
Х=с, (u) ° cos V> 1 =Щu) sI.IE 17;
Z =((, (u), образованная вращением произваттьной гладкой кривой Х,= (f(ц) =Z(u) 7.„==1(т(11) относительна оси Z. На поверхнос 1 и нанесены две близкие друг к другу линии L H I. Условием равноудален-кости этих, линий будет равенство тт расстая ий Sl =-sä, Из малых треугольников!E АБС и (E ЯЬС соответственна имеем
5„= Й К МЕ Р!%1ИЯ1-117; О, ((— соответственно угол наклона ! р и параметр U в начальной точке;, (7 — угол между соседними линиями. Приравнивая Sl и S,, найдем косинус текущего угла наклонной линии к ме ридиан у Ц ((1 ) С.OSЯ = — — —."-- ° COS ("т(, = — Я- COSP, (7) (((u) () -о ("о) Из мяль1х треугалть1111ков, подобных ттЯОC ПОЛУ ИМ СВЯЗЬ МЕЖДУ IUHPOTOA H iJ0!Il О ТОЙ 1 ОЧКИ НЯ ПОБР РХНО C T=l Jli >00É ЛИНИИ т ((-------- =-ctî 3 U с"Î U (8) Где U — коне:-"ное значение И. 1т 1(одстав.т1яя (7, и (8) и попутно переходя к пределу после преобразот. ЯНИН ПОЛУЧИМ ДнффЕРЕНПИаЛЬНОЕ УРЯВнение семейства равноудаленпых .1инии на любой поверхности вращения т(11, -(П) Гт, Саз, „ ст. т(— T u) -r,- Cos -;4 Уравнение (9) представ illsт собой урязненHB лисний пересе ения делитель ной поверхности с IOHBp нос-ью зуба 11БОCTPßHСТБЕННОГÎ КОЛР (та С ПОСТОЯН :1Ь11 НОРМЯЛЬ11ЫМ НаГОМ: ЗаКОН ИЗМЕНЕни11:тгла наклона KBOBTBJIHHoÉ K BтОЙ линии описывается уравнением (!) . С уНВТОМ этого а также принимая ва HHHMBHие наличие Бинтовой линии псстоянного щага на поверхности инструмента с углом подьема ) требуе;.!QQ ИЯМРЧРтт ттЕ Ут 1тв СКВС тт(1тв ЯНЧЯ т т -тля обеспечения заданного угля -BKJIOНа HH CTPVI IBH ТЯ ПО Отнотт1ЕН1СЮ К Лттт1ИЯМ зубьев будет r созтт4 (1 =--+> 1 J=;-+" .Ясс cos — — ---- (10) Требуемое движение угловое и углоБал СКОтза< тЬ ЦОПОЛНИтЕЛЬНОГО ВРаЩЕНИЯ с(l, РЯБНЯ с(t Поэтому. с учетам (7) и (8), после ттреобразования получим требуемое дополнение K равномерной скорости вращения детали. ,du (1 1 ° - -.3- » -(u) Таким образом,,для обесп чения формирования винтовой .пинии в сооТ гетгтвии с уравнением (9), обеспечиваются согласованные движения инстру 11683 мента и колеса вокруг оси 1 — 1 (движение обката), согласованные осевое и радиальное перемещения в соответствии с зависимостью r=r(u) и доворот заготовки со скоростью du dt 9 о чем реализуются необходимые для этого соотношения (7) и (9) . В частности, при обработке зубчатых колес со сферическими делительны. ми поверхностями эквидистанта представ ляе т со бой ок ружно с ть . По э том у для ее образования необходима связь 15 скоростей радиального V и осевого Ч перемещений по зависимости.r (u) вы те к ающая из r(u) 20 уравнения окружно сти. При обработке зубчатых колес с кон иче с кими делите льными лове рхно стями имеет постоянное соотношение между радиальным и осевым перемещением, 25 определяемое тан ген сом поло зины угла ао 8 2F при вершине конуса делительной поверхности V =Ч tgP. Предлагаемый способ имеет расширенные функциональные возможности,.так как обеспечивает возможность обработки пространственных двухпараметрических зубчатых колес различных видов, :в том числе со сферическими, коническими, тороидальными, гиперболоидными, плоскими и другими делительными поверхностями, червячными фреэами, червячным выглаживающим инструментом, а также червячными абразивными инструментами, т.е. он позволяет производить нарезание зубьев, их упрочнение и (или) шлифование. При этом обеспечиваются свойственные методу обката высокая точность и производительность обработки. для реализации предлаГаемого способа требуется изготовление специаль ных зубофрезерных, зубошлифовальных станков, либо модернизация существующих станков мод. 5К310, 5В833 и др., путем добавления механизмов, реализующих указанные движения. 1168360 Л Составитель И. Кузнецова Редактор Н. Пушнен кона Техред Т.Фанта Корректор Е. Сирохмав Заказ 4543/13 Тираж 1086 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
