Способ формообразования сферовинтовых конических зубчатых поверхностей и устройство для его реализации

Изобретение относится к технологии точного машиностроения. Особенность способа состоит в том, что создают размерно-регулируемую упругую обрабатывающую систему в зубошлифовальном станке и относительно единой точки пересечения всех осей вращения всех зацепляющихся между собой взаимно сопряженных пар поверхностей радиально-упорного подшипника определяют положение направляющей геометрической линии в форме ориентированной относительно расположения точек полюсов мгновенного многополюсного зацепления непрерывной пространственной линии. Особенность устройства состоит в том, что координатную ось А вращения приспособления с закрепленным в нем обрабатываемым изделием размещают на столе параллельно координатной оси Х станка, а вращение указанного приспособления вокруг координатной оси В, пересекающей под прямым углом указанную координатную ось А, размещают параллельно координатной оси Y станка. Технический результат заключается в обеспечении возможности обработки комплекта высокоточных изделий сложной формы и осуществления контроля геометрической формы и параметров обрабатываемых поверхностей, используя шлифовальный станок в качестве координатно-измерительной машины. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 16 ил., 1 табл.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде

1. Способ формообразования в размерно-регулируемой упругой обрабатывающей системе шлифовального станка сферовинтовых конических зубчатых поверхностей на составных звеньях планетарных конических зубчато-винтовых передач, выполненных в виде радиально-упорных подшипников качения со сходящимися в одной точке осями вращения всех зацепляющихся между собой взаимно сопряженных пар зубчатых поверхностей, включающий формообразующие движения для образования методом «касания» единой, являющейся линией взаимного контакта указанной взаимно сопряженной пары зубчатых поверхностей, направляющей геометрической линии как при формообразовании выпуклых поверхностей внутреннего элемента и при формообразовании вогнутых поверхностей тел качения радиально-упорного подшипника, и формообразующие движения для образования методом «следа» двух различных семейств образующих геометрических линий, одно из которых соответствует профилю винтовых выпуклых конических поверхностей внутреннего элемента подшипника, а другое семейство образующих геометрических линий соответствует профилю винтовых вогнутых конических поверхностей тел качения подшипника, движения по вспомогательным траекториям материальных точек в виде режущих кромок инструмента для последовательного от одной точки к другой образования методом «следа» отдельно каждой образующей геометрической линии соответственно в каждом из двух указанных семейств образующих геометрических линий, при этом в размерно-регулируемой упругой обрабатывающей системе шлифовального станка по шести координатным осям осуществляют формообразующие перемещения каждой обрабатываемой сферовинтовой конической зубчатой поверхности относительно перемещения по соответствующей вспомогательной траектории материальной точки в виде режущей кромки инструмента, причем для обработки отдельно каждой зубчатой поверхности в каждой конкретной взаимно сопряженной паре указанных зубчатых поверхностей осуществляют соответствующую единую размерную настройку обрабатывающей системы шлифовального станка с соответствующей настройкой положения единой начальной точки отсчета каждого указанного формообразующего перемещения, с которой совмещают указанную точку схождения осей вращения всех зацепляющихся между собой выпуклых и вогнутых окончательно обработанных в соответствующей конкретной взаимно сопряженной паре зубчатых поверхностей, а положение каждой единой для каждой конкретной взаимно сопряженной пары зубчатых поверхностей направляющей геометрической линии определяют в координатных осях станка в форме соответствующей пространственной линии, каждую из которых ориентируют относительно расположения точек полюсов мгновенного многополюсного зацепления соответственно для каждой конкретной взаимно сопряженной пары зубчатых поверхностей и каждую из которых составляют из отдельных отрезков в виде круговых дуг с радиусами, равными радиусам кривизны поверхностей в соответствующих полюсах мгновенного многополюсного зацепления и с плоскостью каждой из указанных круговых дуг, образованной пересечением двух прямых линий, одна из которых направлена по нормали к направлению винтовой образующей геометрической линии начального кругового конического аксоида тела качения подшипника, а другая является «коротким» катетом в прямоугольном треугольнике с гипотенузой, совпадающей с прямолинейной образующей указанного начального кругового конического аксоида, и с «длинным» катетом, совпадающим с прямолинейной образующей кругового конического аксоида, ограничивающего семейство вложенных один вовнутрь другого круговых конических аксоидов со сходящимися в единой точке вершинами, из прямолинейных отрезков, размещенных на прямолинейной образующей геометрической линии указанного начального кругового конического аксоида тела качения между точками полюсов мгновенного многополюсного зацепления, из отрезков указанной винтовой образующей геометрической линии указанного начального кругового конического аксоида тела качения, которые поочередно соединяют концы указанных отдельных круговых отрезков с концами указанных отдельных прямолинейных отрезков, при этом линейные параметры указанной направляющей геометрической линии определяют линейными величинами последовательно расположенных на прямолинейной образующей указанного начального кругового конического аксоида тела качения каждого отдельного полюса мгновенного многополюсного зацепления и величиной каждого радиуса кривизны, мгновенно зацепляющейся между собой взаимно сопряженной пары поверхностей в каждом соответствующем полюсе зацепления, а угловые параметры указанной направляющей геометрической линии определяют угловыми параметрами винтовой образующей линии указанного начального кругового конического аксоида тела качения, которая в виде соответствующих «правой» и «левой» кромок ограничивает каждую указанную винтовую вогнутую коническую поверхность на теле качения радиально-упорного подшипника, а образующие геометрические линии определяют из двух семейств винтовых линий для каждой взаимно сопряженной пары зацепляющихся поверхностей в виде логарифмических спиралей, квазизакрученных на соответствующие поверхности круговых конусов, при этом одно из указанных двух семейств содержит винтовые линии, каждая из которых квазизакручена на соответствующий круговой конус из семейства вложенных один вовнутрь другого круговых конусов со сходящимися в единой общей точке вершинами и которые расположены внутри указанного начального кругового конического аксоида тела качения радиально-упорного подшипника, а другое из указанных двух семейств содержит винтовые линии, каждая из которых квазизакручена на соответствующий круговой конус из семейства вложенных один вовнутрь другого круговых конусов со сходящимися в указанной единой общей точке вершинами и которые расположены снаружи соответствующего начального кругового конического аксоида внутреннего элемента радиально-упорного подшипника, причем каждая из указанных винтовых образующих линий в каждом из двух указанных семейств винтовых линий проходит через каждую точку каждого пересечения указанной направляющей геометрической линии соответственно с каждым вложенным один вовнутрь другого круговым конусом каждого из двух указанных семейств таких круговых конусов, для последовательного от одной точки к другой формирования каждой образующей геометрической линии в виде соответствующей винтовой линии, расположенной внутри указанного начального кругового конического аксоида тела качения радиально-упорного подшипника, при этом вспомогательное движение материальной точки на режущей кромке инструмента осуществляют одновременно по двум взаимно перпендикулярным вспомогательным круговым траекториям с пересекающимися осями вращения, с помощью которых создают сферическую производящую инструментальную поверхность с радиусом кривизны меньше или равной наименьшей величине радиуса кривизны контактирующих при зацеплении взаимносопряженной пары поверхностей в указанном радиально-упорном подшипнике, а при последовательном от одной точки к другой формировании каждой образующей геометрической линии в виде соответствующей винтовой линии, расположенной снаружи указанного начального кругового конического аксоида внутреннего элемента радиально-упорного подшипника, вспомогательное движение материальной точки на режущей кромке инструмента осуществляют по вспомогательной круговой траектории в плоскости, в которой в каждой формируемой точке этой образующей геометрической линии пересекаются прямолинейная образующая линия и касательная к винтовой образующей линии соответствующего кругового конуса, причем центр этой вспомогательной круговой траектории размещают на линии, по нормали направленной к указанной касательной линии, а радиус указанной вспомогательной круговой траектории выбирают меньше или равным наименьшей величине радиуса кривизны контактирующих при зацеплении взаимно сопряженной пары конических зубчато-винтовых поверхностей в указанном радиально-упорном подшипнике.

2. Устройство для формообразования сферовинтовых конических зубчатых поверхностей, содержащее шлифовальный станок с числовым программным управлением (ЧПУ), включающий закрепленное на станине приспособление с режущим инструментом со связанными режущими зернами на производящей инструментальной поверхности, и размещенный под этим приспособлением суппорт, на котором установлен стол с приспособлением для крепления обрабатываемых изделий, привод продольного перемещения стола по координатной оси Х станка, привод продольного перемещения суппорта со столом по координатной оси Y станка, привод перемещения суппорта со столом по координатной оси Z станка, привод вращения приспособления для крепления режущего инструмента, приводы вращения приспособления крепления обрабатываемых изделий по координатным осям А и В, средство числового программного управления, управляющие выходы которого электрически связаны с соответствующими приводами вращения приспособления для крепления обрабатываемых изделий по координатным осям А и В и перемещения с приспособлением для крепления обрабатываемых изделий по координатным осям X, Y и Z станка, а каждый из приводов вращения приспособления для крепления обрабатываемых изделий по координатным осям А и В и каждый из приводов продольного перемещения стола с приспособлением для крепления обрабатываемых изделий по координатным осям Х и Y станка выполнены в виде суммирующего механизма с планетарно-цевочным редуктором циклоидального зацепления с двумя входными звеньями, соединенными, соответственно, с двумя приводными двигателями, при этом шлифовальный станок содержит систему оперативного контроля размерных и геометрических параметров обрабатываемых зубчатых поверхностей, координатная ось А вращения приспособления с закрепленным в нем обрабатываемым изделием размещена на столе параллельно координатной оси Х станка, а координатная ось В вращения указанного приспособления, пересекающая под прямым углом указанную координатную ось А, размещена параллельно координатной оси Y станка, материальные точки в виде вершин режущих зерен расположены на производящей инструментальной поверхности режущего инструмента в виде шлифовального круга, причем при обработке выпуклых профилей последовательность указанных вершин режущих зерен на производящей инструментальной поверхности выполнена в виде лежащей в плоскости формообразования линии окружности с центром кривизны, совпадающим с точкой начала отсчета указанных формообразующих перемещений исполнительных органов станка в координатной системе X, Y и Z, и через который проходит ось С вращения шлифовального круга, по нормали пересекающая плоскость формообразования XOY, а при обработке вогнутых профилей последовательность указанных вершин режущих зерен на производящей инструментальной поверхности выполнена в виде лежащей в плоскости, по нормали пересекающей плоскость формообразования XOY, окружности с центром кривизны, лежащим в этой плоскости формообразования, и совпадающим с точкой начала отсчета указанных формообразующих перемещений исполнительных органов станка в координатной системе X, Y и Z, при этом через указанный центр кривизны проходит одна ось вращения шлифовального круга, совпадающая с указанной осью С и по нормали пересекающая плоскость формообразования XOY, через указанный центр кривизны проходит другая ось D вращения шлифовального круга, по нормали пересекающая указанную первую ось С, в каждом приводе линейных и круговых перемещений исполнительных органов станка по координатным осям X, Y, А и В первое и второе входные звенья суммирующего механизма выполнены в виде двух последовательно установленных соответственно первого и второго безгистерезисных планетарно-цевочные редукторов с внецентроидным циклоидальным зацеплением одновременно в двух параллельных планетарных рядах для передачи вращения в каждом указанном безгистерезисном редукторе от входного к соосному с ним выходному валу в результате планетарного движения сателлита с двумя зубчатыми венцами при одновременном циклоидальном зацеплении всех зубьев первого зубчатого венца сателлита со всеми цевками первого солнечного колеса, а также при одновременном циклоидальном зацеплении всех зубьев второго зубчатого венца указанного сателлита со всеми цевками второго солнечного колеса, которое выполнено за одно целое с выходным валом каждого указанного безгистерезисного планетарно-цевочного редуктора, причем второе солнечное колесо указанного второго безгистерезисного планетарно-цевочного редуктора в указанном втором входном звене суммирующего механизма зубчатой передачи кинематически связано с первым солнечным колесом указанного второго безгистерезисного планетарно-цевочного редуктора в первом входном звене указанного суммирующего механизма, система оперативного контроля содержит измерительный щуп для непосредственного контакта с обработанными зубчатыми поверхностями, при этом для контакта с выпуклыми профилями указанный измерительный щуп по своей геометрической форме и размерам соответствует геометрической форме и размерам производящей инструментальной поверхности соответствующего шлифовального круга и является плоской линией окружности, образованной в результате пересечения двух усеченных конусов, обращенных своими большими основаниями в сторону обрабатываемого изделия, и указанная линия окружности лежит в плоскости формообразования XOY с центром кривизны указанной линии окружности, совпадающей с нулевой точкой отсчета соответствующих формообразующих перемещений в координатной системе X, Y и Z станка, а измерительный щуп для контакта обрабатываемых зубчатых поверхностей с вогнутым профилем по своей геометрической форме и размерам соответствует геометрической форме и размерам производящей инструментальной поверхности соответствующего шлифовального круга в виде сферической поверхности, центр кривизны которой совпадает с нулевой точкой отсчета соответствующих формообразующих перемещений в координатной системе X, Y и Z станка.

3. Устройство по п.2, в котором в каждом приводе линейных и круговых перемещений исполнительных органов станка по координатным осям X, Y, А и В количество зубьев указанного первого зубчатого венца сателлита в указанном втором безгистерезисном планетарно-цевочном редукторе указанного второго входного звена суммирующего механизма равно количеству зубьев указанного второго зубчатого венца сателлита в указанном втором безгистерезисном планетарно-цевочном редукторе первого входного звена указанного суммирующего механизма, при этом количество зубьев указанного второго зубчатого венца сателлита в указанном втором безгистерезисном планетарно-цевочном редукторе указанного второго входного звена суммирующего механизма равно количеству зубьев указанного первого зубчатого венца сателлита в указанном втором безгистерезисном планетарно-цевочном редукторе первого входного звена указанного суммирующего механизма.

4. Устройство по п.2, в котором каждое приспособление с режущим инструментом в виде соответствующего шлифовального круга для обработки выпуклых и для обработки вогнутых профилей и каждый измерительный щуп в системе оперативного контроля как для контакта с выпуклыми и для контакта с вогнутыми обрабатываемыми поверхностями размещены на приспособлении в виде «револьверной головки» с возможностью индексированного поворота относительно станины станка вокруг оси Е, параллельной координатной оси Z, и последующей жесткой фиксацией со станиной в рабочей зоне станка каждого указанного приспособления с режущим инструментом и каждого указанного измерительного щупа.