Тема: Нарезание зубчатых колес

• Вид работы:
  Реферат по теме: Нарезание зубчатых колес
• Предмет:
  Технология машиностроения
• Когда добавили:
  04.09.2014 16:12:21
• Тип файлов:
  MS WORD
• Проверка на вирусы:
  Проверено - Антивирус Касперского

Другие экслюзивные материалы по теме

• Полный текст:
  Содержание   Введение. 3
  1. Сущность и способы обработки методом обкатки. 4
  2. Обработка зубчатых колес червячными фрезами. 6
  2.1 Нарезание цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами. 6
  2.2 Нарезание червячных зубчатых колес червячными фрезами. 8
  3. Нарезание зубчатых колес долбяками. 11
  4. Обработка зубчатых колес гребенками. 14
  5. Обработка зубчатых колес резцами. 16
  Заключение. 19
  Литература. 20
   
  Введение  
  В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года», указано на необходимость коренной реконструкции и опережающего развития машиностроительного комплекса. На­мечается увеличение выпуска продукции машиностроения и металлообработки на 40—45 % и существенное повышение объема капитальных вложений на разви­тие машиностроительного комплекса.
  Зубчатые передачи являются одним из важнейших элементов различных ме­ханизмов и машин. От качества их изготовления в значительной мере зависят эксплуатационные свойства этих машин, их надежность.
  Целью данной изучить все методы и области их применения обработки зубчатых колес методом обкатки.
  Задачей этой работы является изучение обработки зубчатых колес червячными фрезами, долбяками, гребенками и резцами.
  1. Сущность и способы обработки методом обкатки  
  Сущность метода заключается в том, что режущему инсументу и заготовке колеса сообщаются такие взаимосвязанные движения, которые обеспечивают получение требуемого профиля зубьев. В процессе обработки инсументу, кроме обкаточного движения, дополнительно сообщается движение подачи.
  Метод обкатки осуществляется при нарезании зубьев червяч­ными  фрезами,  долбяками  и  гребенками [4, с. 45].
  Обработка червячными фрезами (рис. 1). Высокая произ­водительность, точность и универсальность обработки обусло­вили широкое распросанение этого метода при изготовлении цилиндрических колес. В процессе обработки движущиеся прямо­линейные режущие кромки червячной фрезы воспроизводят в про­санстве зубья  рейки, находящейся  в  зацеплении  с  колесом.
  В результате взаимной обкатки фрезы и нарезаемого колеса, а также движения фрезы вдоль оси заготовки на последней обра­зуются прямые или косые зубья. Для нарезания червячных колес подача фрезы производится в радиальном или осевом направлении.
  Обкатка долбяком (рис. 2). В процессе обработки вос­производится зубчатое зацепление двух цилиндрических колес одного и того же модуля, одно из которых является режущим инсументом (долбяком), а другое — заготовкой. Долбяк совер­шает возвратно-поступательное движение, при этом и долбяк и заготовка вращаются, как бы находясь в зацеплении.
  Обработка гребенкой (рис. 3). В процессе обработки воспроизводится зубчатое зацепление рейки с колесом. Режущим инсументом является гребенка (рейка), а нарезаемым колесом — заготовка.
  Этот способ используется для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями.
  Обработка резцами (рис.4). При нарезании конических колес воспроизводится зацепление конической пары колес, одно из которых (воображаемое) плоское.
  В качестве зубьев плоского конического колеса могут приме­няться резцы с прямолинейными режущими кромками, закрепленные в поворачивающейся люльке. При нарезании колесо как бы находится в зацеплении с воображаемым плоским зубчатым кони­ческим колесом, зубьями которого являются эти резцы. Резцы совершают вращательное и прямолинейное возвратно-поступательное движение, постепенно просагивая на заготовке соответствующие впадины. После нарезания одного зуба люлька и заготовка поворачиваются в исходное положение. Затем заго­товка поворачивается на угловой шаг, и процесс повторяется. Существует много способов нарезания конических колес мето­дом обкатки; режущим инсументом при этом могут быть один или два резца, дисковые фрезы, резцовые головки.
  2. Обработка зубчатых колес червячными фрезами 2.1 Нарезание цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами  
  Этот метод благодаря высокой производительности и получаемой точ­ности 8-9-й степеней имеет наибольшее распросанение [1, с.292].
  Для нарезания зубьев указанным методом требуются зубофрезерные станки и режущий инструмент — червячные фрезы.
  
  Рис. 5. Установка червячной   фрезы   при    зубонарезании цилиндрических зубчатых  колес  с  косым зубом: 1 — правозаходкая фреза; 2 - заготовка правозаходного зубчатого ко­леса; 3 — заготовка левозаходного зубчатого колеса
   
  Фреза закрепляется в суппорте, который должен быть повернут так чтобы ось фрезы была наклонена под углом ? подъема винтовой линии витков фрезы. Нарезаемое зубчатое колесо устанавливается на столе станка; он имеет перемещение по станине для установки на глуби­ну зуба и вращательное движение, благодаря которому осуществляется обкатка зубчатого колеса по отношению к червячной фрезе. Суппорт с фрезой осуществляет подачу движением вдоль оси зубчатого колеса. При фрезеровании зубчатых колес с косым зубом фреза устанавливается с учетом наклона винтовой линии витков фрезы и угла спирали зуба зубчатого колеса. Если направление наклона винтовой линии фрезы и нарезаемого зубчатого колёса одинаковое, т. е. если фреза и зубчатое колесо правозаходные (рис. 5, а) или левозаходные, то угол установа фрезы равен разности углов фрезы и зубчатого колеса, т. е. ?’=?-?; если же направление наклона винтовой линии фрез и зубчатого колеса различно (рис. 5, б), то угол установа равен сумме углов, т. е. ?’=?+?.
  В зависимости от величины модуля устанавливается число прохо­дов фрезы: зубчатое колесо с модулем до 2,5 мм обычно нарезают за один ход начисто; зубчатое колесо с модулем более 2,5 мм нарезают начерно и начисто в два и даже в три хода [1, с.293].
  Для черновых ходов применяются двух- и трехзаходные червяч­ные фрезы, которые увеличивают производительность, но снижают точность обработки по сравнению с однозаходными. Поэтому эти фрезы используют главным образом для предварительного нарезания зубьев.
  
  Врезание червячных фрез, особенно больших диаметров, является значительной величиной и вызывает существенную затрату временр работы станка. Сократить это время на 20—30% можно заменой обыч­ного осевого врезания (рис. 6, а) радиальным (рис. 6, б) [1, с 294]. Рис.  6. Врезание червячной фрезы:
  a — осевое, б — радиальное
   
  Для повышения точности зубофрезерования и чистоты обработан­ной поверхности, а также увеличения стойкости червячной фрезы ре­комендуется в процессе резания перемещать червячную фрезу вдоль оси из расчета 0,2 мкм за один ее оборот.
  Современные станки имеют специальное усойство для осевого пе­ремещения фрезы. Это перемещение может осуществляться: 1) после нарезания определенного числа колес; 2) после каждого цикла зубо­фрезерования, во время смены заготовок; 3) непрерывно при работе фрезы.
  В последнем случае происходит диагональная подача фрезы как ре­зультат сложения движения подач вдоль оси заготовки и вдоль соб­ственной  оси фрезы.
  2.2 Нарезание червячных зубчатых колес червячными фрезами  
  При нарезании червячных зубчатых колес ось фрезы устанавливается перпендикулярно оси обрабатываемого колеса и точно по центру ее шири­ны. Нарезать червячные зубчатые колеса можно: 1) способом радиаль­ной подачи, 2) способом тангенциальной подачи; 3) комбинированным способом.
  Нарезание червячных колес способом радиальной по­дачи более распросанено, чем другие способы. При этом способе (рис. 7, а) фреза 1 и нарезаемое зубчатое колесо 2 вращаются; ско­рости вращения их рассчитываются так, чтобы за один оборот фрезы зубчатое колесо повернулось на число зубьев, равное числу заходов червяка. В отличие от нарезания цилиндрических зубчатых колес суппорт с фрезой стоят на месте, стол же с укрепленным на нем наре­заемым зубчатым колесом осуществляет горизонтальную подачу S на глубину зуба по направлению к фрезе, т. е. в радиальном на­правлении.
  В зубофрезерных станках, работающих по методу обкатки, пред­назначенных для нарезания зубчатых колес большого диаметра, го­ризонтальная подача осуществляется не столом с заготовкой, а стой­кой, несущей суппорт с фрезой.
  Способ радиальной подачи применяется главным образом для наре­зания червячных зубчатых колес однозаходных и реже — двухзаходных.
  Способ тангенци­альной подачи при­меняется главным образом для нарезания червячных зубчатых колес к многозаходным червя­кам; он выполняется при помо­щи специального суппорта, поз­воляющего осуществлять танген­циальную (т. е. по касательной линии к зубчатому колесу) пода­чу фрезы (рис.7,б).
  Селка А указывает враще­ние червячной фрезы, селка Б — подачу фрезы по касатель­ной линии к зубчатому колесу, селка В — вращение зубчато­го колеса. Нарезание зубчатого колеса заканчивается, когда все зубья фрезы перейдут за ось зубчатого колеса. При нареза­нии способом тангенциальной подачи получается более пра­вильный профиль, но себестои­мость фрезы значительно выше нормальной и, как сказано, тре­буется наличие специального суппорта [1, с. 296].
  Нарезание червячных зубчатых колес комбинированным способом применяется при нарезании единичных ненормализо­ванных червячных зубчатых колес, для которых изготовление червяч­ных фрез экономически не оправдывается. Нарезание производится пос­ледовательно двумя резцами — черновым и чистовым; резец закреп­ляется в оправке (рис. 8, а), представляя как бы однозубую фрезу. Чистовой резец изготовляется точно по профилю, а черновой уже чисто­вого, благодаря чему остается припуск, примерно равный 0,5 мм на сторону зуба. Черновой резец врезается на установленную глубину с радиальной подачей, после чего чистовой дорезает зуб с тангенциаль­ной подачей. Резцы — черновой и чистовой — можно менять; часто закрепляют оба резца в одной оправке (рис.  8, б) на определенном расстоянии один от другого.
  Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса обычно состоит из двух операций: предварительного нарезания при радиальной подаче и чистового нарезания при круговой подаче и точно заданном межосевом расстоянии. Инсументом для предварительного и окончательного на­резания зубьев глобоидного колеса в индивидуальном и мелкосерийном производствах являются два «летучих» резца (рис. 8, в). Кроме этих резцов как предварительное, так и окончательное нарезание можно производить глобоидной гребенкой или глобоидной фрезой (рис, 8, г) [1, ст. 297].
  3.   Нарезание зубчатых колес долбяками  
  Как отмечалось выше, нарезать зубья методом обкатки можно также долбяками в виде шестерен и в виде гребенок (реек) на зубодолбежных станках.
  Долбяк,  являющийся режущим инсументом, имеет форму шестерни и того же модуля, что и нарезаемое зубчатое колесо. Долбяки изготовляются  для наружного и внутреннего долбления; последний случай относится к зубчатым колесам с внутренним зацеп­лением.
  Для нарезания зубчатых колес с винтовым зубом применяется дол­бяк тоже с винтовым зубом и с тем же углом подъема винтовой линии, что и у нарезаемого зубчатого колеса; долбяк получает добавочное вращение по винтовой линии от специального копира, помещающегося в верхней части шпинделя долбяка.
  Горизонтальная подача долбяка осуществляется двумя способами:
  1) при помощи ходового винта специального и автоматического дели­тельного механизма (в крупных станках);
  2) при помощи одного из трех специальных копиров, из которых применяется тот или другой в зависимости от числа ходов, необходимых для нарезания полного про­филя зубьев (под ходом здесь понимается оборот заготовки в процессе нарезания). Обработка за один ход применяется для зубчатых колес с модулем 1—2 мм, за два хода — с модулем 2,25—4 мм и за три хода — при модулях, превышающих 4 мм, а также при меньших модулях, но при повышенных требованиях к точности и чистоте обработки [1, с. 298].
  Обычно зубчатые колеса даже средних модулей предварительно обрабатываются на зубофрезерных станках, а чистовая обработка производится на зубодолбежных станках за один и (реже) два хода.
  Предварительное нарезание зубьев на зубофрезерных станках часто бывает более производительным, чем на зубодолбежных станках. При обработке зубьев с модулем 5 мм и более, когда снимается зна­чительное количество металла, зубофрезерные станки более производи­тельны, чем зубодолбежные. При нарезании зубьев с модулем до 2,5 мм, когда металла снимается сравнительно мало, более производительными и точными являются зубодолбежные станки. При обработке зубьев средних модулей (от 2,5 до 5 мм) зубофрезерные и зубодолбежные стан­ки по производительности могут быть равноценными, но целесообраз­нее применять зубофрезерные.
  Следует отметить, что бысоходные зубодолбежные станки с чис­лом ходов долбяка 600—700 в минуту обладают высокой производи­тельностью зубонарезания.
  Производительность зубодолбления значительно повышается при совмещении черного и чистового нарезания зубьев колес с одновремен­ным применением двух (рис. 9, а) или трех долбяков, установленных на  штосселе  зубодолбежного станка [1, с. 299].
  Расстояние а между торцовыми поверхностями долбяков должно быть на 1—3 мм больше ширины венца b. Верхний долбяк служит для окончательного профилирования зубьев колеса; нижний долбяк перешлифовывают так, чтобы ширина и высота зубьев его была бы меньше ширины и высоты зубьев верхнего долбяка.
  На рис. 9, б показано одновременное долбление двумя долбяками двух венцов блочного колеса.
  С целью увеличить производительность зубодолбежных станков при нарезании зубчатых колес малых и средних модулей применяют комбинированные долбяки, которые производят последовательно черно­вое и чистовое нарезание зубьев за один оборот долбяка. У таких дол­бяков часть зубьев, имеющих уменьшенную толщину, служит для чер­нового долбления, другая часть—для чистового, окончательного. Кроме того, на долбяке имеется участок без зубьев, позволяющий сни­мать обработанное зубчатое колесо с оправки и надевать заготовку на оправку без отвода шпинделя с долбяком.
  На рис. 9, в показано од­новременное зубодолбление шести заготовок комбинированным долбя­ком.
  Комбинированные долбяки пригодны только для нарезания зубча­тых колес с определенным числом зубьев, вследствие чего их целесооб­разно применять главным образом в крупносерийном и массовом про­изводстве. Комбинированные долбяки непригодны для зубчатых ко­лес с большим числом зубьев, так как число зубьев этих долбяков должно быть равно удвоенному числу зубьев нарезаемого колеса, ввиду чего долбяки получаются больших размеров.
  Зубодолбежные станки наряду с высокой производительностью дают чистую обработанную поверхность зубьев 7-8-й степеней точ­ности. На специальных зубодолбежных .станках двумя спиральными долбяками нарезают зубья шевронных колес (рис.  9, г).
  На зубодолбежных станках можно нарезать зубья на блоках зуб­чатых колес с 2-4 венцами при тесном расположении их, когда фре­зерование их невозможно.
  На рис. 9, д пунктиром показано положение фрезы 4, которая не может нарезать зуб на венце 3 колеса ввиду невозможности выхода фрезы, так как расстояние между венцами 3 и 1 всего 5-6 мм. Тот же венец, отстоящий от другого венца на расстоянии 5-6 мм, успешно нарезается долбяком 2, для выхода которого вполне достаточно 2—4 мм.
  4. Обработка зубчатых колес гребенками  
  Как было указано выше, цилиндрические зубчатые колеса с прямым, косым и винтовым зубьями можно нарезать на зубосогальных стан­ках с применением долбяков в виде гребенок (реек) (рис. 10), которые изготовлять и затачивать проще, чем долбяки.
  Нарезание зубьев зубосогальными гребенками осуществляется на зубосогальных станках методами обкатки и копирования однозубым профильным инсументом. На рис. 11 показаны консукции гре­бенок для чистового и предварительного зубосогания [5, с. 132].
  При согании наружных зубьев методом обкатки профиль режу­щей части инсумента совпадает с профилем исходной зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с обрабатываемым колесом.
  Рабочий ход (движение резания) осуществляется возвратно-поступательным перемещением инсумента вдоль зуба колеса при неподвиж­ной заготовке. После каждого рабочего хода за время обратного хода инсумента происходит поворот заготовки и соответствующее ее (или стойки с инсументом) перемещение в направлении, перпендику­лярном к оси заготовки. После перемещения заготовки на величину, достаточную для образования профиля зуба по всей высоте, происходит деление. Инсумент автоматически останавливается над заготовкой или под ней, а заготовка (или стойка с инсументом) возвращается в ис­ходное положение, после чего начинается цикл обработки следующей группы зубьев. Движение подачи осуществляется в результате пере­мещения инсумента в направлении, перпендикулярном к оси заго­товки.
  Зубья можно обрабатывать методом врезания с периодическим де­лением после обработки одной впадины зубьев.
  Преимущества зубосогания наиболее значительно проявляются при обработке зубьев крупного модуля и заключаются в простоте консукции инсумента, высокой точности обрабатываемых зубьев по показателям плавности и контакта, повышении производительности по сравнению с обработкой червячными фрезами, особенно на операции чистовсго зубонарезания [5, с. 133].
  5. Обработка зубчатых колес резцами  
  Нарезание конических колес с прямыми зубьями двумя резцами производят на зубострогальных станках методом обкатки. В процессе обработки на этих стан­ках осуществляется зацепление зубьев обрабатываемого колеса с воображаемым производящим колесом. Резцы представляют собой зуб производящего колеса, а прямолинейные режущие кромки резцов являются сторонами смежных зубьев производящего колеса. Во время взаимной обкатки обрабатываемого колеса и резцов осуществляется формирование профиля зубьев колеса.
  Этот метод универсален, обеспечивает высокое качество обработки простым и дешевым инструментом. Производительность станка относительно низкая. Метод широко применяется в единичном и серийном производстве. На станках нормальной точности достигается 7—8-я степень точности, а на станках повышен­ной точности  -  6 - 7-я (ГОСТ 1758—81) [3, стр. 216].
  Рис. 12. Нарезание конических колес на зубострогальном станке:
  а — принципиальная кинематическая схема стан­ка; б,  в — расположение   резцов   соответственно в начале и конце резания
   
  На рис. 12, а показана принципиальная кинематическая схема зубострогального станка. Обкатная люлька 2 станка, несущая суппорты с резцами 3, кинематической цепью связана со шпинделем бабки 6 заготовки, на котором установлена заготовка 4. Последняя находится в зацеплении с производящим ко­лесом 8. Кинематическая цепь станка состоит из червячных передач 1 и 5, при­водящих во вращение люльку и шпиндель заготовки, гитар деления 7 и обкатки 12, а также механизма деления 11. Привод осуществляется от главного электро­двигателя 9 через коробку скоростей 10, вращающую выходной вал то в одну, то в другую стороны.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
  Рис. 13. Черновое строгание зубьев:
  а - методом двойного деления; б -фасонными
  резцами: в - черновой резец  с стружкоделительными канавками
   
  Зубострогальные станки имеют механизм для образования бочкообразности по длине зуба. Бочкообразность составляет 0,02—0,05 мм на сторону зуба и за­висит от длины зуба. Высота зубьев при черновом нарезании на 0,1—0,3 мм боль­ше высоты,  заданной  чертежом [3, стр. 217].
  При черновом нарезании зубьев методом одинарного деления оба резца, имею­щие прямолинейные режущие кромки, обрабатывают противолежащие стороны зуба. Этот метод применяют для обработки колес с большой шириной зубчатого венца в единичном и мелкосерийном производстве.
  При методе двойного деления (рис. 13, а) верхний 1 и нижний 2 резцы рабо­тают каждый в отдельной впадине: одновременно обрабатываются две впадины зуба. Резцы имеют трапециевидный профиль, их проектируют отдельно для каж­дого колеса. Настройку механизма деления станка производят на число зубьев, вдвое меньшее числа зубьев нарезаемого колеса. Этот высокопроизводительный метод применяют в серийном производстве для чернового нарезания зубьев конических колес с модулем свыше 6 мм, числом зубьев более 24 и шириной зубчатого венца не более 0,25Rс. Производительность станка по сравнению с производи­тельностью станка, осуществляющего одинарное деление, выше на 80%.
  При чистовом нарезании конических колес с малым числом зубьев двумя рез­цами припуск по высоте профиля зуба неравномерен, наибольшая часть припуска снимается в ножке зуба. Это вызывает быстрое изнашивание инстру­мента, увеличение параметра шероховатости поверхности профилей зубьев и погрешности шага. Для уменьшении припуска в этой зоне под чистовую обработку у колес с числом зубьев менее 24 и модулем 2—6 мм черновое нарезание зубьев це­лесообразно производить фасонными резцами. Припуск по высоте профиля зуба после чернового нарезания фасонными резцами меньше и распределен зна­чительно равномернее, чем припуск, полученный после нарезания стандартными резцами. Форма режущей кромки фасонного резца приблизительно соответствует форме окончательно обработанного профиля зуба колеса на внешнем торце. Черновое нарезание зубьев фасонными резцами способствует повышению точности, производительности и стойкости инструмента при чистовой обработке зубьев.
  При черновом нарезании крупномодульных зубчатых колес применяют рез­цы с стружкоделительными канавками, выполненными на режущей кромке для дробления стружки. Если эти резцы используют взамен стандартных, то ими обра­батывают противолежащие стороны зуба. Когда етружкоразделительные канав­ки расположены с обеих сторон резца (рис. 13, в), одним резцом одновременно обрабатывают обе стороны впадины зуба. Такие резцы применяют для черновой обработки зубчатых колес с шириной зубчатого венца более 0,3Rc. После обработ­ки резцами с стружкоделительными канавками рекомендуется вводить получисто­вую обработку зуба перед чистовой [3, стр. 218].
  Заключение  
  В заключении хотелось бы отметить, что все выше перечисленные методы обработки зубчатых колес, являются высокопроизводительными. Однако не каждый из них можно применить на практике для обработки того или иного зубчатого колеса. Например для нарезания зубчатых блоков недопустимо применение червячных фрез, также как и при обработке зубчатых колес с внутренним зацеплением, для нарезания зубчатых колес с косым зубом не допустим способ обработки резцами.
  Все эти методы обработки являются очень трудоемкими, в следствии чего, не всегда целесообразно их применять, также не всегда целесообразно их применять и из-за дорогостоящего инструмента и оборудования. Поэтому при проектировании метода обработки зубчатых, необходимо учитывать стоимость обработки и инструмента. Как правило, такие методы обработки применяются в серийном производстве.
  Литература  
  Егоров М. Е., Дементьев В. И., Дмитриев В. Л. «Технология машиносоения» М.: Высшая школа, 1979 г. – 534 с.Калашников С. Н., Калашников А. С. «Зубчатые колеса и их изготовление» М.: Машиносоение,  1983 г. – 264 с.Калашников С. Н., Калашников А. С. «Зубчатые колеса и их изготовление» М.: Машиносоение,  1990 г. – 464 с.Мерчанский Д. П. «Зуборезное дело» М.: Машиносоение, 1969 г. – 224 с.Овумян Г. Г., Адам Я. И. «Справочник зубореза» М.: Машиносоение, 1983 г. – 223 с.
Скачать реферат