Способ нарезания зубчатых корригированных колес

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых передачах. Предварительно устанавливают на станину заготовку зубчатого колеса и инструментальную рейку со смещением в радиальном направлении, затем вводят во взаимодействие заготовку с рейкой, а шаг производящего исходного контура упомянутой рейки выбирают по зависимости, приведенной в тексте описания. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых передачах.

Известен способ нарезания зубчатых колес методом копирования, заключающийся в последовательном прорезании впадин между зубьями фасонным по профилю впадины инструментом. Обработку производят дисковыми и пальцевыми модульными фрезами, строгальными резцами, многорезцовыми зубодолбежными головками, эвольвентными протяжками, шлифовальными фасонными кругами [1] Пальцевая модульная фреза имеет в продольном сечении профиль впадины между зубьями нарезаемого колеса. При работе она совершает вращательное движение вокруг своей оси и поступательное по длине зуба. Метод копирования применяется для обработки крупномодульных шевронных колес и для шлифования зубьев колес в массовом производстве.

Недостатком данного способа нарезания зубчатых колес является сравнительно узкий диапазон зубчатых колес с уменьшенной диспропорцией зубьев по контактной и изгибной прочности. Зубчатые колеса, нарезанные данные способом, обладают пониженной точностью из-за постепенного накапливания ошибок по шагу.

Известен также способ нарезания зубчатых колес огибанием вследствие взаимодействия на станке нарезаемого колеса с инструментальной рейкой (червячная фреза, гребенка). При изготовлении зубчатого колеса на станке в этом случае процесс нарезания зубьев можно рассматривать как зацепление производящего исходного контура инструмента с нарезаемым колесом (заготовкой) [2] Предварительно устанавливают заготовку зубчатого колеса на станину. Устанавливают инструментальную рейку со смещением в радиальном направлении.

При положительном смещении (отодвигании инструментальной рейки от заготовки) зуб нарезаемого колеса утолщается у основания и повышается его изгибная прочность. При отрицательном смещении (сближении инструмента рейки с заготовкой) зуб нарезаемого колеса у основания становится тоньше, поэтому повышение изгибной прочности зубьев одного колеса приводит к уменьшению изгибной прочности зубьев парного ему нарезаемого колеса.

При этом применяемая угловая коррекция для увеличения приведенного радиуса кривизны малоэффективна из-за уменьшения коэффициента перекрытия. Высотная коррекция также малоэффективна при средних и больших числовых зубьев колес, поэтому основным недостатком данного способа является сравнительно узкий диапазон нарезаемых корригированных зубчатых колес с уменьшенной диспропорцией по контактной и изгибной прочности и повышенной нагрузочной способностью.

Целью изобретения является расширение диапазона нарезаемых корригированных колес с уменьшенной диспропорцией по контактной и изгибной прочности и повышенной нагрузочной способностью.

Цель достигается тем, что в способе нарезания зубчатых корригированных колес, заключающемся в том, что предваpительно устанавливают на станину заготовку зубчатого колеса и инструментальную рейку со смещением в радиальном направлении, затем вводят во взаимодействие заготовку с инструментальной рейкой, шаг производящего исходного контура упомянутой инструментальной рейки выбирают по зависимости P где ΔZ положительное приращение числа зубьев нарезаемого колеса при низкой и средней твердости активных поверхностей зубьев и отрицательное приращение зубьев нарезаемого колеса при высокой твердости активных поверхностей зубьев ΔΖ=d· , где Р_n нормальный шаг зацепления; m_n нормальный модуль зацепления; d диаметр делительной окружности нарезаемого колеса; m окружной модуль зацепления.

Сущность изобретения заключается в том, что при нарезании колес данным способом, геометрическими параметрами производящего исходного контура инструментальной рейки учитывается не только модуль зацепления, но и число зубьев нарезаемого корригированного колеса, что обеспечивает новое свойство объекту изобретения и соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

П р и м е р. В передаче Новикова при твердости активных поверхностей 45-48 НРСэ из стали 40Х изгибная прочность использована практически на 100% а контактная прочность только на 62% так как отношение 0,62 Основным критерием работоспособности является изгибная прочность (Гузенков П.Г. Детали машин, М. Высшая школа, 1982, с. 217, 218).

Передача имеет следующие геометрические параметры: Z₁ 14; β= 24^o; m_n 2,5 мм; d₁ 39,38 мм; d₂ 78,76 мм; рn₁ 7,85 мм; [σ]и₁= 245 МПа; σи₁= 242 МПа; σи₂= 242 МПа; [σ]и₂= 245 МПа.

Увеличиваем шаг зубьев производящего исходного контура и, соответственно, получим шаг зубьев режущих граней инструментальной рейки.

При числе зубьев шестерни Z₁¹ 12 шаг зубьев режущих граней инструментальной рейки по средней прямой
P= P 7,85 9,42 мм.

Номинальное напряжение по изгибной прочности снизилось и составляет
= σ_и 242 170 МПа
При числе зубьев шестерни Z_llmin Z_II^II10 шаг зубьев режущих граней инструментальной рейки по средней прямой
P= P 7,85 10,99 мм.

Номинальное напряжение по изгибной прочности снизилось и составляет
= 242· 125 МПа
Снижение номинального напряжения по изгибу в 1,4 раза при Z_I^I 12 и в 1,9 раза при Z_Iⁿ 10 реализует неиспользованную несущую способность зубьев по контактной прочности и повышает одновременно их нагрузочную способность. Это позволяет снизить диспропорцию зубьев нарезаемых корригированных колес по контактной и изгибной прочности и расширить диапазон зубчатых колес с высокой погрузочной способностью.

На фиг.1 изображен производящий исходный контур с шагом зацепления Рπ˙m; на фиг.2 производящий исходный контур с увеличенным шагом зацепления Р>π˙m; на фиг.3 производящий исходный контур с уменьшенным шагом зацепления Р <π˙m.

Окружная толщина у основания зубьев нарезаемых корригированных колес с увеличенным шагом зацепления Р>π˙m будет больше окружной толщин у основания зубьев с шагом зацепления Р π˙m за счет уменьшения числа зубьев, что повышает их изгибную прочность. Производящий исходный контур инструментальной рейки при нарезании таких корригированных колес изображен на фиг.2.

Окружная толщина у основания зубьев нарезаемы корригированных колес с уменьшенным шагом зацепления Р<π˙m будет меньше окружной толщины у основания зубьев с шагом зацепления Р=π˙m за счет увеличения числа зубьев, что повышает их контактную прочность. Производящий исходный контур инструментальной рейки при нарезании таких корригированных колес изображен на фиг.3.

При этом положительное или отрицательное приращение числа зубьев зависит от твердости активных поверхностей нарезаемых колес.

Предварительно устанавливают на станину заготовку нарезаемого колеса. Определяют шаг зубьев инструментальной рейки с учетом геометрических параметров производящего исходного контура. По шагу инструментальной рейки подбирают режущий инструмент, например червячную фрезу, с соответствующим шагом зубьев режущего контура по средней прямой.

Вращаясь вокруг оси со скоростью резания, режущие грани зубьев червячной фрезы занимают все возможные огибающие положения по отношению к получающимся рабочим поверхностям зубьев нарезаемого корригированного колеса и выбирают (срезают) материал между зубьями. Режущие грани червячной фрезы по мере движения вдоль оси заготовки со скоростью подачи формируют рабочие поверхности каждого зуба нарезаемого колеса по ширине венца. При этом геометрические параметры нарезаемого колеса предопределяются основными параметрами производящего исходного контура инструментальной рейки и ее сдвигом относительно нарезаемого колеса в радиальном направлении.

Преимуществом предложенного способа является то, что повышение изгибной (или контактной прочности) одного нарезаемого корригированного колеса не приводит к снижению изгибной (или контактной) прочности парного ему корригированного нарезаемого колеса.

К тому же данный способ нарезания корригированных колес является эффективным при малых и больших числах зубьев колес.

Формула изобретения

СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОРРИГИРОВАННЫХ КОЛЕС, заключающийся в том, что предварительно устанавливают на станину заготовку зубчатого колеса и инструментальную рейку со смещением в радиальном направлении, затем вводят во взаимодействие заготовку с инструментальной рейкой, отличающийся тем, что шаг производящего исходного контура упомянутой рейки выбирают по зависимости

где ΔΖ положительное приращение числа зубьев нарезаемого колеса при низкой и средней твердости активных поверхностей зубьев и отрицательное приращение числа зубьев нарезаемого колеса при высокой твердости активных поверхностей зубьев:

P_n нормальный шаг зацепления;
m_n нормальный модуль зацепления;
d диаметр делительной окружности нарезаемого колеса;
m окружной модуль зацепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3