Устройство для обкатки зубьев зубчатых колес

 

<>737087 моиз Советскик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "

Социалистических

Республик ептБ () Дополнительное к авт. свид-в (22) Заявлено 07.02.77 (21) 2452124/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.05.80. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.80 (51) М.Кл.з В 21 H 5/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (о3) УДК 621.771.27 (088,8) (72) Автор изобретения

В. А. Павлов (71) Заявитель Брянский институт транспортного машиностроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБКАТКИ ЗУБЬЕВ

ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Р ;

R1 =RI 1 — 1

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении зубчатых колес.

Известно устройство для обкатки зубьев зубчатых колес, содержащее инструмент, выполненный в виде диска и установленных последовательно по перифериями диска деформирующих роликов, имеющих изменяющийся от одного к другому профиль, а также подпружиненную в направлении к диску оправку для установки зубчатого колеса (1).

Однако, известное устройство не обеспечивает получения высокого качества поверхностного слоя зубьев, так как в результате обработки не компенсируются погрешности изготовления и установки инструмента и обрабатываемого колеса.

У казанные погрешности ведут к тому, что один из рабочих профилей зуба может быть пер енаклепан, а противоположный останется необработанным.

Постоянное усиление в точках контакта по высоте зуба приводит к разной степени наклепа из-за изменения кривизны в этих точках.

Целью изобретения является улучшение качества поверхностного слоя зубьев.

Поставленная цель достигается тем, что деформирующие ролики установлены на разных расстояниях от оси диска, причем расстояние каждого последующего ролика от оси диска определено из соотношения где R; — расстояние предшествующего ролика от оси диска;

10 R; — расстояние последующего ролика от оси диска;

P;; — разность между расчетными усилиями вдавливания последующего и предшествующего роликов; т — угол подъема нагрузочной характеристики пружины.

Автомапический поворот зубчатого колеса обеспечен тем, что устройство снабжено по меньшей мере одним дополнительным роликом, установленным на диске за деформирующими роликами по ходу обкатки и имеющими ось, расположенную наклонно к оси довеска, Расширение типоразмеров обкатываемых зубчатых колес обеспечено тем, что деформирующие ролики выполнены соста вными из двух конусных элементов и регулируемой по толщине прокладки, разЗС мещенной между конусными элементами.

737087

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — вид по стрелке Л на фиг. 1; на фиг. 4 — профили деформирую цих роликов в момент обработии зубчатого колеса; на фиг. i5 — инструмент в момент поворота зубчатого колеса на шаг; на фиг. 6 — то же, вид сверху; на фиг, 7— схема обрабожи конического прямозубого зубчатого колеса; на фиг. 8 — вид по стрелке С на фиг, 7; на фиг. 9 — нагрузочная характеристика пружины; на

IIIèã. 10 — сборный деформирующий ролик.

Устройство содержит инструмент, выполненный в виде диска 1, установленного на шпинделе 2, например, фрезерного станка. В кольцевой выточке диска 1 смонтированы на подшипняках 8 качения деформирующие ролики 4 на разных расстояниях R>, R ... R от оси диска и с разным углом профиля. Два ролика имеют радиусные рабочие пе зерхности для обработки пе.реходной кривой IH оиружности впадин коласа соответственно.

Количество деформирукицих роликов 4, устанавливаемых в диске 1 инструмента, определяется из условия перекрытия следов деформации каждого деформирующего ролика при допустимой величине огранки профиля зуба, при этом наибольшие диаметры деформирующих роликов изменяются в пределах высоты зуба обрабатываемого юлеса.

На диске 1 под углом р к верти кальной оси инструмента установлены ролики

5, предназначенные для автоматического поворота зубчатого колеса на один шаг.

Ролик 5 может устанавливаться один на корпусе инструмента (см. фиг. 5, 6), если его профиль и параметры зубчатого колеса позволяют повернуть зубчатое колесо

«а пблный шаг. В случае невозможности поворота зубчатого колеса на один шаг одним роликом на корпусе инструмента устанавливается втарой ролик, смещенный по высоте по отношению к ролику 5 на половину шага.

Количество установленных роликов 5 может изменяться от 1 до 3 в зависи моспи от профиля роликов 5 и параметров обрабатываемого зубчатого колеса.

Деформирующие ролики 4 и ролики 5 поворота, зафиксированы на подшипниках 8 качения стопорными разрезными шайбами б. При этом подшипники 8 качения, установленные на оси 7, закреплены от осевого перемещения втулкой 8, сама ось 7 крепится в диске 1 с помощью гайии 9.

Диск 1 инструмента соединен со шпинделем станка шпонкой 10 ы закреплен с помощью гайки 11 и шайбы 12.

Оправка 18 с закрепленным на ней обрабатываемым зубчатым колесом 14 установлена на подвижной каретке 15. Каретка 15 под действием пружин lб может перемещаться на шариках 17 по основанию

18 до упора 19.

Обрабатываемое зубчатое колесо 14 устанавл ивается на оправку 18 с возможностью поворота вокруг своей оси под действием определенной силы. Изменение усилия поворота обрабатываемого колеса вокруг своей оси осуществляется за счет изменения силы трения между оправкой 18 и кареткой 15, путем различного сжатия пружины 20 гайкой 21.

Основание 18 жестко закреплено на столе 22 фрезерного станка.

Для обработки зубчатых колес с разным модулем используется деформирующий ролик, состоящий из двух конических деформирующих элементов 28 высотой h u регулируемой прокладки 24 между ними из обычной конструкционной стали, Угол профиля деформирующих роликов

4, обрабатывающих эвольвенту, определяется из выражения

rn а„= arc cos —, r

Р = 2а т „., 2

55 где Р сила вдавливания деформирующего ролика в деталь (зубчатое колесо); глубина двформированиопо слоя; предел текучести материала зубчатого колеса; коэффициент, зависящий от суммарной иривизны в точке контакта, равный

mI — — 1+0,07 R„., а а,—

mI— ь 5 где а„— угол давления в точке контакта деформирующего ролика и зуба зо колеса;

r, — радиус основной окружности обрабатываемого зубчатого колеса;

r„— расстояние по радиусу между центром обрабатываемого коле35 - ca и точкой контакта деформирующего ролика с эвольвентой зуба.

Величина радиуса г„изменяется от радиуса R; окружности впадин до радиуса

40 Я, окружности выступов.

Улучшение качества поверхностного слоя зубьев зубчатого колеса обеспечивается получением одинаковой глубины деформированного слоя, что достигается измене45 нием силы вдавливания деформи рующих роликов 4 в деталь (зубчатое колесо) путем их установки на расчетные радиусы RI, 1 2 ° ° 1 п °

Известно, что усилие вдавливания де50 формирующего ролика в деталь определяется формулой

737087 где 8 — разность в мм между радиусами установками первого и второго деформируюц1их роликов;

15 Р;, — разность между расчетными усилиями вдавливания второго и первого дефор,мирующих роликов; у — угол подъема нагрузочной харак20 тер истиии пружины.

Отсюда радиус установки второго деформирующего ролика будет равен

1 где

К или в общем виде в точке контакта ролика диаметром D,;

Расстояние L> между роликами 5, установленными под углом Р, и следующим деформирующим роликом диаметром D вы35 бирается с учетом возможности поворота зубчатого:колеса на один шаг. Это расстояние примерно равно ширине обрабатываемого колеса b, т. е. Z,=b.

R„

40 Угол наклона р ролика 5 к вертикальной оси инструмента берется из условия плавного захода ролика в зацепление с зубчатым колесом.

Угол наклона Р зависит от профиля ро45 лика 5 и от параметров обрабатываемого зубчатого колеса 14.

Устройство работает следующим образом.

50 На оправку 18 подвижной каретки 15, прижатой с помощью пружины lб к упору 19, устанавливают и затормаживают пружиной 20 и гайкой 21 обработанное с окончательным чистовым размером, напри55 мер, цилиндрическое прямозубое зубчатое колесо 14.

Перемещением стола фрезерного станка

22 совмещают ось деформирующего ролика

4 с осью зубчатого колеса 14, как показа60 но на фиг. 1 и фиг. 2. При этом деформирующий ролик 4, установленный на радиусе

Rь вводят во впадину между зубьями обрабатываемого колеса 14 до получения зазора Л, между подвижной кареткой 15 и чпором 19. В этом случае усилие вдавлигде R, — приведенный радиус кривизны контактируемых тел в то-:ке контакта.

Из формулы (1) следует, что получить одинаковую глубину деформированного слоя а можно при равенстве коэффициента

ml и предела текучести о„ материала колеса в разных сечениях зуба. Обычно для партии зубчатых колес о, колеблется в небольших пределах и может быть принят постоянным, а коэффициент т, зависит от величины приведенного радиуса R, кривизны и будет переменным.

Для случая обработки конического прямозубого зубчатого колеса приведенные радиусы кривизны в точках контакта деформирующих роликов диаметрами D и D„соответственно равны

1 2 1 1 1 — р + + +

) 1

1 2 1, 1 1 р = о + 1 + > л пр иведенный радиус кривизны радиус кривизны профиля зуба в точке контакта ролика диаметром D>, приведенный радиус кривизны в точке контакта ролика д иаметром D;

1 — — радиус кривизны профиля зуРз ба в точке контакта ролика диаметром D„„.

При обработке конического прямозубого зубчатого колеса наибольшее значение коэффициент m> имеет при обработке вершины зуба у торца е и на именьшее — при обработке ножки зуба у торца и (см. фиг.

7).

Следовательно, чтобы получить постоянную глубину деформированного слоя по всей длине и ширине зуба при обработке, например, ножки зуба у торца и требуется сила вдавливания Рь а при обработке вершины зуба у торца е — значительно большая сила Р„.

Сила вдавливания деформирующих роли|ков в обрабатываемую поверхность находится в пропорциональной зависимости от величины растяжения (деформации) пружины lб (см. фиг. 1). Эта зависимость выражается нагрузочной характеристикой пружины, показанной на фиг. 9, из юторой следует, что с увеличением растяжения пружины lб с Л1 до Лг мм сила вдавливания возрастает с Р1 до Р„.

Разные степени деформации пружины достигаются установкой деформирующих роликов на радиусы R ... R (с м. фиг. 2).

Разность между радиусами установки деформирующих роликов, например первого с радиусом R> и второго с радиусом R, определяется выражением

P., P, Р, R2 1 1 1 г

tgy tg 7 tgy

737087 вания Р (усилие предварительно деформированной) пружины 1б, рассчитанное по формуле (1), будет действовать в контакте деформирующий ролик — эвольвента зуба.

Вращение шпинделя 2 фрезерного станка со скоростью 0 передается через шпонку

10 корпусу инструмента 1 и деформирующим роликам 4, которые будут периодически входить в контакт с зубьями колеса с расчетными усилиями P,, P> ... Р„. При этом каждый деформирующий ролик 4 оорабатывает определенный участок эвольвенты и переходную, кривую и окружность впадин.

После выхода из зацепления деформирующего ролика 4, установленного на радиусе R„„, к обрабатываемому зубчатому колесу подходит ролик 5, установленный под углом Р. Ролик 5 входит в зацепление с зубом q кKоoл еe0са,и поворачивает его со скоростью vl на половину шага. Зубчатое колесо 14, повернутое роликом 5 на половину шага, условно показано пунктиром. Второй ролик 5 после поворота инструмента со скоростью v (см. фиг. 6) на угол 0, входит в контакт с зубом; (фиг. 1, 5) и поворачива .т зубчатое колесо еще на половину шага.

В результате действия ролликов 5 на зуб д и на зуб и зубчатое колесо поворачивается на полный шаг.

Следующий деформирующий ролик, установленный на радиусе R,, входит в следующую впадину между зубьям и д и а и вместе с деформирующими роликами 4 обрабатывает участок профиля зуба. Затем весь процесс обработки повторяется.

Для предотвращения поворота обрабатываемого зубчатого колеса 14 более чем на один шаг t, зубчатое колесо вращается с некоторым усилием, создаваемым пружиной 20.

За один оборот корпуса 1 инструмента обрабатывается определенной длины участок колеса. Для обработки колеса по всей ширине столу фрезерного станка 22 сообщают поперечную подачу S, Величина подачи

S выбирается из условия перекрытия следов обработки после одного обо рота колеса.

Погрешности изготовления и установки устройства и обрабатываемого колеса коглпенсируются в процессе обработки за счет возвратно-поступательных перемещений S> подвижной каретки 15 и поворота колеса вокруг своей оси с круговой подачей S в одну или,другую сторону, при этом перемещения

Я и S> обеспечивают расчетное усилие вдавливания Р; в контакте дефо рмирующий ролик — эвольвента зуба.

Для обработки конического прямозубого зубчатого колеса достаточно повернуть подвижную каретку 15 с основанием 18 на угол конуса впадин так, чтобы поверхность впадины по ширине обрабатываемого зубчатого колеса 14 была параллельна направлению подачи S, и произвести обработку

Формула изобретения

1. Устройство для обкатки зубьев зубчатых колес, содержащее инструмент, выполненный в виде диска и установленных последовательно по периферии диска деформирующих роликов, имеющих изменяющийся от одного к другому профиль, а также подпружиненную в направлении к диску оправку для установки зубчатого колеса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улуч35 шения качества поверхностного слоя зубьев, деформирующие ролики установлены на разных расстояниях от оси диска, причем расстояние каждого последующего ролика от оси диска определено из соотношения

40 расстояние предшествующего ролика от оси диска; расстояние последующего ролика от оси диска; разность между расчетными усилиями вдавливания последующего и предшествующего роликов; угол подъема нагрузочной ха. рактеристики пружины. где

Д;

55 2. Устройство по п. 1, о тл ич а ю ще еся тем, что, с целью обеспечения автоматического поворота зубчатого колеса, оно снабжено по меньшей мере одним дополнительным роликом, установленным на дис50 ке за деформирующими роликами по ходу обкатки и имеющими ось, расположенную наклонно к оси диска. 3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью расширения типоразмеров обкатываемых зубчатых колес, детои же последовательности как и при об работке цилиндрического прямозубого зубчатого колеса.

Известно, что с изменением модуля зацепления изменяется высота и толщина зуба колеса, а угол а„давления остается постоянным.

Для обработки зубчатых колес разного модуля достаточно изменить толщину peI0 гули руемои прокладки 24 деформирующего ролика, при этом высота Ь конической части деформирующих элементов 28 ролика выбирается из возможности обработки з бчат зу!

5 а ого колеса с максимальным модулем из принятого для обработки диапазона модулей.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество поверхностного слоя зубьев и высокую производительность обраб отки.

737О87

1Х

17

22 формирующие ролики выполнены составными из двух конусных элементов и регулируемой по толщине прокладки, размещенной между кюнусными элементами.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 432958, кл. В 21 Н 5/04, 1970.

737087

Ркг ад Е

1риг,8

pue,7

Корректор С. Файн

Редактор Т. Морозова

Заказ 578/710 Изд. № 302 Тираж 995 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Составитель Т. Яковлева

Техред В. Серякова

Рп

Рг

Р) г лп рие.9