Зубообрабатывающий инструмент обкатного типа для нарезания зубчатых колес с поднутренным основанием зубьев

 

Применение: изобретение относится к машиностроению (тяжелое, автомобилестроение и т.д.), в частности к зубообработке, 2 где после зубодолбления предусмотрена отделочная операция зубьев - зубошлифование, и позволяет повысить экономичность инструмента, типа долбяка за счет уменьшения затрат на его изготовление и эксплуатацию . Сущность изобретения: зуборезный долбяк имеет зубья 1 со стандартным эвольвентным углом профиля оь и зубья 2 с расчетным углом профиля 201 . Зубья 1 формируют эвольвентную часть зубьев и основание зубьев нарезаемого колеса без поднутрения. Зубья 2 осуществляют поднутрение основания и имеют угол профиля меньше стандартного. Зубья 2 суммированы по одну сторону от зубьев 1, а их количество определено в зависимости от общего числа зубьев. 4 ил. « Ё VI со Ј со 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 F 21/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ числа зубьев. 4 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4736464/08 (22) 13,07.89 (46) 07.05.92. Бюл. ¹ 17 (71) Государственный проектно-конструкторский и экспериментальный институт угольного машиностроения (72) В.П.Черкашин, Н.А,Горманюк, В,Г.Старовойтов и Г.П.Кузьмин (53) 621.924. 6(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1569120, кл, В 23 F 21/04, 1988. (54) ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ ОБКАТНОГО ТИПА ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС С

ПОДНУТРЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ ЗУБЬЕВ (57) Применение: изобретение относится к машиностроению (тяжелое, автомобилестроение и т,д.), в частности к зубообработке,,, Ж,, 1 731484 A1 где после зубодолбления предусмотрена отделочная операция зубьев — эубошлифование, и позволяет повысить экономичность инструмента, типа долбяка эа счет уменьшения затрат на его изготовление и эксплуатацию, Сущность изобретения: зуборезный долбяк имеет зубья 1 со стандартным эвольвентным углом профиля а0 и зубья 2 с расчетным углом профиля а,1 . Зубья 1 формируют эвольвентную часть зубьев и основание зубьев. нарезаемого колеса беэ поднутрения. Зубья 2 осуществляют поднутрение основания и имеют угол профиля меньше стандартного. Зубья 2 суммированы по одну сторону от зубьев 1, а их количество определено в зависимости от общего

1731484

Изобретение относится к конструкции зуборезного инструмента и может быть использовано в различных отраслях машиностроения (тяжелое, автомобилестроение и т.д.), где после зубодолбления предусмотре- 5 на отделочная операция зубьев — зубошлифование.

Известны долбяки с утолщением на головках зубьев, т.е, с протуберанцами.

Этими долбяками можно нарезать 10 зубья колес с поднутренным основанием зубьев.

Недостаток долбяков с утолщением на головках зубьев состоит в нетехнологичности их изготовления. Например, для шли- 15 фовки зубьев такого долбяка необходима профильная заточка шлифовального круга.

При эксплуатации долбяка возникает необходимость заточки не только по передней грани, но и профильной заточки. Для 20 зубьев с протуберанцами в инструментальных цехах (не имеются ввиду специализированные инструментальные заводы) это осуществить вообще невозможно. Нетехнологичностью, а следовательно, и неэконо- 25 мичностью изготовления во многом объясняется небольшое и рименение долбяков с утолщением на головках зубьев в технике.

Известны стандартные зуборезные дол- 30 бяки которыми можно нарезать зубья колес без поднутрения основания.

При зубонарезании колес с поднутренным основанием зубьев с использованием стандартных долбяков (эти долбяки могут фор- 35 мировать только неподнутренное основание) недостатком является необходимость применения дополнительной технологической операции. Поднутрение . выполняется обычно специально спрофили- 40 рованным резцом на зубодолбежном станке, Наиболее близкой к предлагаемой является зуборезная головка, содержащая резцы со стандартным углом профиля, в 45 которой по крайней мере два резца, расположенные с равными окружными шагами между собой, выполнены с расчетным углом профиля, меньшим стандартного, Однако при нечетном общем количест- 50 ве режущих элементов невозможно разместить с равными окружными шагами режущие элементы с расчетным углом профиля (или режущие элементы со стандартным углом профиля). 55

Это приводит к тому, что при изготовлении долбяка невозможно с одного установа обрабатывать (шлифовать или затачивать) некоторые ответственные грани режущих элементов со всеми вытекающими отсюда последствиями (потери точности изготавливаемого долбяка и т.д,).

Производительность такой зуборезной головки невозможно увеличить путем изменения соотношения между количеством режущих элементов с расчетным углом профиля и количеством режущих элементов со стандартным углом профиля независимо от технологии изготовления зубчатого колеса.

Целью изобретения является повышение экономичности долбяка за счет уменьшения затрат на его изготовление и эксплуатацию.

Указанная цель достигается тем, что в долбяке зубья с расчетным углом профиля, т,е. с углом профиля, меньшим стандартного, суммированы (сгруппированы) по одну сторону от зубьев со стандартным углом профиля, в результате в каждой группе режущих зубьев имеются одинаковые окружные шаги, количество режущих зубьев с расчетным углом профиля равно, а при нечетном общем количестве зубьев примерно равно количеству зубьев со стандартным углом профиля, в результате имеем минимальное время на обработку зубчатого колеса независимо от технологии изготовления колеса.

На фиг. 1 показан предлагаемый инструмент; на фиг, 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — схема перемещения зуба долбяка, имеющего расчетный угол профиля а ; на фиг. 4 — геометрические элементы и рофилей зубьев долбяка для вывода уравнения угла профиля Q« .

Зубообрабатывающий инструмент представляет собой долбяк, который кроме зубьев 1 со стандартным эвольвентным углом профиля Q> имеет зубья 2 с расчетным углом профиля Qp1(фиг.1).

Зубья 1 со стандартным углом профиля формируют эвольвентную часть зубьев и основание зубьев нарезаемого колеса без поднутрения, Зубья 2 с расчетным углом профиля Q» осуществляют поднутрение основания.

Угол и должен выполняться в пределах 8-12 . При ау > 12 трудно обеспечить заданную глубину поднутрения основания зубьев нарезаемого колеса (т.е. при Qp) > 12 специальный зуб долбяка теряет возможность осуществлять свою основную функцию). При а, > < 8 уменьшается боковой угол и уменьшается стойкость режущего лезвия, что характерно для лезвийного инструмента.

На фиг. 2 сплошной линией показан зуб

2 долбяка, который имеет эвольвентный

1731484

УГОЛ ПРОФИЛЯ ао 1 И ПРЕДНаЗНаЧЕН ДЛЯ фОРмирования основания зуба нарезаемого колеса. Штрихпунктирной линией показан зуб

1 стандартного долбяка, предназначенный для формирования эвольвентной части зуба и основания зуба без поднутрения нарезаемого колеса. Пунктирной линией показан зуб 2 долбяка, имеющий эвольвентный угол

ПРОФИЛЯ ао 1, В ПРОЦЕССЕ ОбКатКИ ЗУб ПЕремещается вслед за стандартным зубом 1 по линии зацепления (Л.3.). В точке А (фиг.

2), находящейся на линии зацепления, кончается формирование эвольвентного профиля зуба колеса и начинается формирование основания (переходной кривой) зуба колеса.

Считаются известными величины: S1— толщина зуба стандартного долбяка на окружности вершин радиуса R1, S — толщина зуба стандартного долбяка на радиусе К2

= r+ h, где r — радиус делительной окружности долбяка (г = mzo); h — расстояние от

1 делительной окружности до пересечения профилей зубьев (фиг, 2); m — модуль; zo— число зубьев; Л= 0,5(S — S1), Согласно фиг. 2 расчет эвольвентного зуба долбяка, осуществляющего поднутрение основания, сводится к нахождению угла профиля ао 1, при котором зуб проходит через точки А и Б.

Для решения этой геометрической задачи на фиг. 3 соединены точки А и Б между собой и с центром колеса, т,е. с точкой О. В результате получился треугольник ОБА, где известны длины всех его сторон и, следовательно, величины всех углов; обозначим

АБ= I. Радиус окружности rb1 (фиг. 3), развертка которой дает такую эвольвенту (Э), расстояние между точками пересечения которой, соответственно, с окружностями радиусов R1 и В2 равное l находится из уравнений

R12 — rb1 (cost1 + t1sint1) — rb1 (sint1—

2 2

-t1COSt1) =0; г

R2 — гь1 (cost2 + t2sint2) — rb1 (з птг—

2 2

-t2COSt2) = О;

I (Гь1($iпт2 t2cost2) Гь1($!пс1t1cost1)j (rb1(cost1 + t1sint1) Гь1(со$т2 +

+t2sInt2))2 = О, где t1, t2 — параметры параметрической функции эвольвенты, соответствующие точке пересечения окружности rb1 с окружностями Rt и R2 соответственно;

1 — расстояние от вершины эвольвентного зуба долбяка, имеющего угол профиля ао1, ДО ТОЧКИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ПРОФИЛЯ ЭТОГО зуба с окружностью радиуса R2 = r+ h (h

1 1 высота зуба стандартного долбяка), при отсчете от делительной окружности радиуса r;

R1 — радиус окружности вершин зубьев долбя ка;

rb1 — радиус основной окружности зубьев долбЯка, имеющих Угол пРофилЯ ао 1 .

5 После нахождения rb1 величины угла пРофилЯ <о1 зУбаДолбЯка,фоРмиРУюЩего поднутренное основание зуба колеса, определяются из уравнения

ГЬ1

<о 1 = аГС СО$

m o где m — модуль зубьев долбяка;

zo — число зубьев долбяка (общее).

Количество зубьев долбяка, имеющего

РаСЧЕтНЫй УГОЛ ПРОФИЛЯ ао1, ВЫЧИСЛЯЕТ15 ся по формуле о

z1= — — + K, 2 где К = О при го четном и К = 0,5 при zo нечетном.

Такое соотношение зубьев долбяка с угЛаМИ ПрсфИЛя ао И ао1 ОбЕСПЕЧИВаЕт МИнимальное количество проходов для окончательной обработки звольвентной части и поднутреннего основания зубьев даже при самом неблагоприятном сочетании чисел зубьев долбяка и нарезаемого колеса (т.е. когда эти числа не имеют общих множителей).

При нечетном количестве зубьев долбя30

Zo ка зубья в количестве о + 0,5 имеют расчетныйугол профиля а«иосуществляют поднутрение основания, зубья в количестве

35 — — 0,5 имеют стандартный угол профиля и о обрабатывают эвольвентную часть зуба и неподнутренное основание. При таком соотношении зубьев суглами профиля ао и

40 а, 1 при нечетном zo поднутренное основание, окончательно сохраняющее свою форму после зубофрезерования, будет иметь дополнительный проход по сравнению с эвольвентным профилем, который имеет

45 финишную обработку — зубошлифование.

Предлагаемый долбяк имеет два существенных признака, влияющих на экономичность долбяка.

Первый признак — половина стандартных, а при нечетном общем количестве зубьев примерно половина стандартных зубьев исключена из формирования эвольвенты и заменена специальными зубьями, т.е. зубьями с расчетным углом профиля.

Для предлагаемого долбяка (когда эвольвенты и поднутренные основания формируются различными видами зубьев) наиболее целесообразно как для обработки эвольвент, так и для обработки поднутренных оснований реализовать максимальное

1731484

50 число зубьев (независимо от технологии изготовления колеса), а это значит половину стандартных и половину специальных зубьев, соответственно, от общего количества зубьев долбяка, Этот признак прямым образом влияет на экономичность долбяка.

Второй признак — специальные зубья сгруппированы (суммированы) по одну сторонуу от ста нда ртн ых зубьев.

Зубья с углом профиля, меньшим стандартного, сгруппированы (суммированы) по одну сторону от зубьев со стандартным углом профиля, что обеспечивает большую технологичность при нарезании и шлифовании зубьев долбяка.

Комбинаций зубьев долбяка с углом профиля с4 и а 1 может быть много. Предлагаемая комбинация зубьев долбяка отличается от всех других тем, что с целью возможности нарезания и шлифования зубьев долбя ка, имеющих один и тот же угол профиля, с одного установа обеспечивается равенство шагов между упомянутыми зубьями.

При предлагаемой комбинации шаг как между зубьями со стандартным углом профиля, так и между зубьями с расчетным углом профиля одинаковый при любом числе зубьев долбяка (четном или нечетном). Это позволяет нарезать и шлифовать зубья, имеющие один и тот же угол профиля с одного установа, При любой другой комбинации зубьев зтога не получим. Например, при чередующемся расположении зубьев с углом профиля а и а 1 получим, что при нечетном числе зубьев долбяка у одной пары одноименных зубьев шаг в два раза меньше. Это не будет давать возможность шлифовать зубья долбяка с одного установа. Этот признак также прямым образом влияет на экономичность долбяка.

Пример. Дано; zo = 30, m = 6 мм; S1 =

=2,54 мм; S = 7,78 мм; Л= 0,5 мм; R1 = 98,5 мм;

R2 = 94,9 мм: координаты точки Б: Хь = 0,5

S1+ Л =- 1,77 мм; Y(-R1 = 98,5; координаты точки А; Хд =- 0,5 S = 3,89, YA = R2 = 94,9 мм величина I = (Уь — YA) (Хд — ХЬ) =4,2.

Находим величину угла профиля а 1 из уравнения

5 2 гb1 2 88,63

< o 1 =агссо$; агссо$

m 7о

100 где величина гЬ1 = 88,63 мм (и величины Т1 =

=29о tz = 21 — параметры параметрической функции) находятся из следующих уравнений методом последовательных приближений;

98,5 — гь1 (совт1+ t1sint1) — rb1 (sint1— г 2 2

-т1созт1) = 0 (1)

94,9 — гь1 (cost2+ t2sint2) — гь1 ($ (птг— г 2 2

-т2совт2) = 0 (2) 4,2 — (гь1($(пт2 — t2cost2) — гь1($i м1

-$100$$1ф $ (ГЫ(00011 $1 *10$1) ГЫ(00$$2 $ $2 $int2)) = 0 (3)

Находим количество зубьев долбяка с

РаСЧЕтНЫМ УГЛОМ ПРОФИЛЯ йо 1

Ео 30

2 2

+ К= +0=15.

Формула изобретения

Зубообрабатывающий инструмент обкатного типа для нарезания зубчатых колес с поднутренным основанием зубьев, имеющий равномерно размещенные по окружности режущие элементы, одна часть которых выполнена со стандартным углом профиля, а другая часть — с углом профиля, меньшим стандартного, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности инструмента типа долбяка за счет уменьшения затрат на его изготовление и эксплуатацию, зубья с углом профиля, меньшим стандартного, размещены по одну сторону от зубьев со стандартным углом профиля, а их количество определено из соотношения

=()+К где z1 — количество зубьев с углом профиля, меньшим стандартного; го — общее количество зубьев долбяка:

К = О, если zo — четное;

К = 0,5, если z< — нечетное, 1731484

1731484

40

Составитель В.Черкашин

Техред М.Моргентал Корректор Д. Сычева

Редактор С.Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1541 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5