Инструменты для обработки деталей зубчатого типа

1. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ЗУБЧАТОГО ТИПА

2.

• В настоящее время в машиностроении
применяются в основном зубчатые
колеса с эвольвентным профилем зуба и
соответственно эвольвентные
зуборезные инструменты.

3.

Эвольвентное зацепление с технологической и
конструкторской точки зрения обеспечивает
следующие преимущества зуборезным инструментам:
• 1. Так как эвольвента получается при
качении без скольжения прямой по
окружности, то основой зуборезных
инструментов является прямолинейный
контур (рейка). Такие зуборезные
инструменты с криволинейным
(эвольвентным) профилем, как долбяки,
по профилю обрабатываются
шлифовальными кругами с
прямолинейным профилем.

4.

Эвольвентное зацепление с технологической и
конструкторской точки зрения обеспечивает
следующие преимущества зуборезным инструментам:
• 2. Прямолинейная форма
инструментальной рейки позволяет
сравнительно просто осуществить
контроль не только зубчатых колес, но и
зуборезных инструментов, что также
повышает их точность и упрощает
конструирование и производство.

5.

Эвольвентное зацепление с технологической и
конструкторской точки зрения обеспечивает
следующие преимущества зуборезным инструментам:
• 3. Свойство эвольвенты сохранять
правильность зацепления при
произвольном расстоянии между осями
колес позволяет считать зуборезный
инструмент как инструмент
неопределенной установки по
отношению к нарезаемому колесу.

6.

Эвольвентное зацепление с технологической и
конструкторской точки зрения обеспечивает
следующие преимущества зуборезным инструментам:
• 4. Корригированные колеса получаются
путем сдвига исходного контура рейки
без изменения профиля самого
инструмента. Благодаря этому одним и
тем же инструментом можно получить
наиболее целесообразные для
зацепления профили.

7. Зубчатые колеса изготавливаются двумя методами: копирования и обкатки

Обработка зубчатых колес методом
копирования пальцевой (а) и
дисковой (б) фрезой
Схема зубонарезания
методом обкатки

8.

• Метод копирования заключается в том,
что режущему инструменту (фрезе)
придают профиль впадин зубчатого
колеса. Фрезерование чередуется с
делением или поворотом заготовки на
один зуб после окончания обработки
каждой впадины.

9.

Для нарезания прямо- и косозубых
цилиндрических колес методом копирования
в качестве инструмента используются:
1) пальцевые зуборезные фрезы;
2) дисковые зуборезные (модульные) фрезы;
3) протяжки для прямозубых и косозубых
колес;
4) зубодолбежные головки, одновременно
нарезающие все зубья колеса.

10.

• Метод обкатки заключается в том, что
режущим инструментом является
инструментальная рейка (гребенка) или
инструментальное колесо (долбяк). Между
инструментом и нарезаемым колесом
осуществляется то относительное движение,
которое имели бы они, находясь в
действительном зацеплении. Это означает,
что их начальные окружности в процессе
обработки катятся одна по другой без
скольжения. При обкатке режущие кромки
инструмента занимают ряд
последовательных положений, образуя
профиль нарезаемого колеса.

11.

В зависимости от вида инструмента
различают следующие способы
обработки колес методом обкатки:
зуборезными гребенками,
зуборезными долбяками,
червячными зуборезными фрезами,
шеверами.

12. Модульные фасонные фрезы

• Модульные фрезы предназначены для
обработки зубьев колес в индивидуальном
производстве методом копирования.
• Различают два типа модульных фасонных
фрез:
дисковые и пальцевые

13. Модульные фасонные фрезы

• Дисковые модульные фрезы
предназначены для обработки прямых,
косозубых, конических, а также шевронных
колес с канавкой на ободе (для выхода
инструмента).

14. Модульные фасонные фрезы

Схема обработки шевронного
колеса пальцевой фрезой
• Пальцевые модульные фрезы предназначены для
нарезания прямозубых, косозубых и шевронных колес
(с числом шевронов 2 и более) без канавки, когда
другой инструмент нельзя применить, например, с
модулем m>50. Но стойкость и производительность
пальцевых фрез малы, так как число зубьев (4...8)
мало, крепление их на станке нежесткое (консольное)
и условия работы (угол контакта между фрезой и
заготовкой равен около 180о) неблагоприятные.

15. Профилирование модульных фрез для прямозубых колес

• Так как профиль фрезы должен быть
точной копией впадины между зубьями
при нарезании методом копирования, то
он должен обеспечивать получение
рабочего участия профиля в виде
эвольвенты и нерабочего – в виде
прямых или кривых.

16. Профилирование модульных фрез для прямозубых колес

17. Зуборезные гребенки

• Из инструментов, работающих по методу
огибания (обкатки), наиболее простыми
являются зуборезные гребенки. Образование
зубьев колеса гребенкой аналогично
зацеплению колеса с рейкой.
• Гребенки предназначены для обработки на
зубострогальных станках цилиндрических
зубчатых колес внешнего зацепления с
углами профиля исходного контура 200.

18. Зуборезные гребенки

Схемы нарезания гребенкой зубчатого колеса
Нарезание колес гребенками осуществляется при возвратно-поступательном
движении инструмента параллельно оси колеса (для прямозубых колес) и
наклонно к его оси – при нарезании косозубых колес. Заготовка колеса
вращается и движется поступательно вдоль гребенки. Так как гребенка обычно
небольшой длины, то заготовка при качении по ней не может сделать полного
оборота, поэтому нарезание зубьев производится в последовательности,
показанной на рисунке.

19. Зуборезные долбяки

• Долбяки предназначены для обработки
цилиндрических
прямозубых,
косозубых и
шевронных зубчатых
колес методом
огибания; косозубые
и шевронные колеса
нарезаются
косозубыми
долбяками.

20. Зуборезные долбяки

• В процессе резания долбяк совершает
прямолинейное (или винтовое – для
косозубых) возвратно-поступательное
движение резания. Подача осуществляется
путем относительного вращения долбяка и
заготовки вокруг их осей. Кроме главного
движения и круговой подачи, долбяк имеет
радиальную подачу при врезании в заготовку
и отводится от заготовки при каждом
обратном ходе (вверх) для устранения трения
задних поверхностей о заготовку.

21. Зуборезные долбяки

• Долбяки являются наиболее универсальным
зуборезным инструментом для нарезания
цилиндрических колес. Ими можно нарезать любое
цилиндрическое колесо с наружным и внутренним
зацеплением, но преимущественное применение
долбяки находят в следующих случаях:
1) при нарезании зубьев блочных колес и колес с
буртиками,
2) для обработки колес с внутренним зацеплением,
3) для нарезания шевронных колес без канавки для
выхода инструмента,
4) для нарезания точных зубчатых реек методом деления.
5) для нарезания мелкомодульных колес с модулем
m<1,5.

22. Зуборезные долбяки

• В металлообработке применяют
следующие типы долбяков:
1) дисковые – для нарезания
обычных цилиндрических колес
(рис.а),
2) чашечные – для нарезания
прямозубых колес в упор (рис.б),
3) втулочные (рис.в) и хвостовые
(рис.г) для колес внутреннего
зацепления и мелкомодульных колес,
4) косозубые – для косозубых
колес,
5) косозубые парные – для
шевронных колес.

23. Особенности конструкции долбяка

• Долбяк для
цилиндрических
зубчатых
прямозубых колес
может быть
образован из
цилиндрической
прямозубой
шестерни путем
придания ей углов,
необходимых для
резания: переднего ,
заднего и боковых
задних углов .

24. Червячные зуборезные фрезы

• Червячная фреза для обработки зубчатых
колес представляет собой червяк с профилем
резьбы в виде зуборезной рейки,
превращенной в режущий инструмент путем
прорезания стружечных канавок и
затылования зубьев. Рейка дает правильное
зацепление с колесом с любым числом
зубьев; в этом состоит огромное
преимущество червячной фрезы перед
дисковой и пальцевой, которые нарезают
колеса с определенным числом зубьев.

25. Червячные зуборезные фрезы

• Червячная фреза обеспечивает высокую
производительность зубофрезерования, так как
наличие у фрезы винтовых канавок позволяет
вести процесс непрерывно.
• Червячные фрезы могут быть одно- и
многозаходными. Последние обладают
большой производительностью. Однако с
увеличением числа заходов резко снижается
точность фрезы, поэтому многозаходные
фрезы применяются только как черновые.
Червячная фреза обеспечивает большую
точность по шагу нарезаемого колеса, так как
каждый зуб заготовки обрабатывается одними
и теми же несколькими зубьями фрезы.

26. Червячные зуборезные фрезы

• Фреза устанавливается
так, чтобы направление
ее зубьев (витков)
совпадало с направлением зуба колеса
• Косозубые колеса
нарезаются теми же
фрезами, что и
прямозубые. Модуль
фрезы выбирается по
нормальному модулю
косозубого колеса

27. Червячные зуборезные фрезы

• В основе конструкции червячной фрезы
лежит цилиндрический червяк,
представляющий собой тело,
ограниченное двумя концентричными
цилиндрическими поверхностями и двумя
винтовыми поверхностями определенного
вида.

28. Червячные зуборезные фрезы

• Различают несколько типов цилиндрических червяков, получивших
свое название по форме их поперечного сечения:
1) архимедов червяк, поперечное сечение – спираль Архимеда, в
осевом – прямая линия. Архимедов червяк можно рассматривать
как винт с трапецеидальной резьбой. Архимедова винтовая
поверхность образуется винтовым движением прямой,
пересекающей ось винтового движения под некоторым углом;
2) эвольвентный червяк образуется при винтовом движении
образующей прямой, не пересекающей ось винтового движения и
расположенной по отношению к ней под углом , равным углу
подъема винтовой линии на направляющем цилиндре. В торцевом
сечении эвольвентный червяк имеет эвольвенту. Эвольвентная
винтовая поверхность развертывается на плоскость. Эвольвентный
червяк можно рассматривать как косозубое колесо с большим
углом наклона зубьев;
3) конволютный червяк образуется при винтовом движении прямой, не
пересекающей ось винтового движения и расположенной по
отношению к ней под углом . В нормальном сечении по витку или
впадине конволютный червяк имеет прямолинейный профиль, а в
плоскости, нормальной оси, – удлиненную эвольвенту.

29. Червячные зуборезные фрезы

• Схемы нарезания архимедова (а), эвольвентного (б) и
конволютного (в) червяка:
1 – образующая правой стороны профиля;
2 – образующая левой стороны профиля
б)
в)
а)

30. Схема образования зуба червячной фрезы:

• 1 - поверхность
основного червяка,
• 2 – поверхность
стружечной канавки,
• 3 – режущие кромки,
• 4 – задние
поверхности

31. Основные конструктивные размеры цельной червячной фрезы

32. Шеверы

33.

• Шеверы предназначены для чистовой обработки цилиндрических и червячных зубчатых колес с m=0,2...8,0 мм с целью повышения точности на одну степень. При этом
исправляются профиль зубьев, шаг, биение зубчатого венца и до Ra=0,69...0,32 мкм
снижается шероховатость поверхности
зубьев; накопленная погрешность окружного шага колеса при шевинговании
исправляется хуже.

34.

• При шевинговании колес воспроизводится
зацепление зубчатой пары, при этом оси
шевера и обрабатываемого колеса
скрещиваются под некоторым углом.
• Из-за скрещивания осей при зацеплении
возникает относительное скольжение
профилей – это есть главное движение
резания, при этом режущие кромки
шевера снимают с заготовки тонкие
волосообразные стружки.

35.

• Шевингуемое колесо имеет перемещение
вдоль оси с продольной подачей
Sпр=0,15...0,25 мм/об – для z1=17...20 и
Sпр=0,45...0,6 мм/об для z1 =50...100.
Кроме этого в конце продольного хода
осуществляется периодическая радиальная
подача Sрад - сближение осей шевера и
колеса, величина Sрад выбирается в
пределах 0,02...0,04 мм/дв.ход.
• Припуск под шевингование по толщине
зубьев колес средних модулей составляет
S = 0.035m

36. Дисковый шевер

• Дисковый, или круглый,
шевер представляет
собой эвольвентное
прямо- или косозубое
колесо с высотной
коррекцией зубьев, на
боковых поверхностях
которого образованы
канавки, образующие
режущие кромки.

37. Формы канавок на зубьях шевера

38. ЧЕРВЯЧНЫЕ ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕЭВОЛЬВЕНТНЫХ ПРОФИЛЕЙ

39.

• Метод обкатки применим не только для
обработки эвольвентных зубчатых
колес, но и изделий с прямолинейным и
криволинейным профилем, таких, как
шлицевые, многогранные и фасонные
валики, храповые колеса, звездочки
различных типов и т.п.
• Особое значение метод обкатки имеет
для обработки многошлицевых валов.

40. Для обработки методом обкатки изделий с неэвольвентным профилем применяются червячные фрезы, долбяки и резцы

Наибольшее распространение получили червячные
фрезы, применяемые на горизонтальных и
вертикальных зубофрезерных станках, так как они по
сравнению с долбяками, обеспечивают:
1) более высокую производительность, так как
непрерывно работают и не имеют холостых ходов, как
долбяк;
2) повышенную точность изделия, так как отсутствует
накопление ошибки по шагу изделия;
3) возможность обработки длинных изделий, когда
невозможно применить долбяк. С другой стороны,
долбяк удобно использовать при обработке коротких
шлицевых валиков, где шлицевая часть помещается
рядом с уступом.

41. Типы фасонных валиков: а – детали типа звездочек и храповых колес; б – валики фасонные; в – шлицевые валы с прямолинейным

профилем

42. Основные положения метода обкатки

• В процессе обкатки профиль изделия получается
как огибающая последовательных положений
инструмента при качении без скольжения
центроиды инструмента (прямая линия – для
червячных фрез и окружность – для долбяков) по
центроиде изделия (окружность).
• С другой стороны, профиль инструмента является
огибающей последовательных положений профиля
изделия при качении без скольжения центроиды
изделия по центроиде инструмента. Окружность и
прямая, служащие в качестве центроид, называются
начальными.

43. Червячные фрезы для обработки изделий типа шлицевых валов

44. Размеры шлицевых валиков с прямобочным профилем

Профиль червячной фрезы будем искать для случая обработки шлицевого
вала с прямобочным профилем: а) при центрировании по D (рис. а); б) при
центрировании по d и b (рис.б).
Такой шлицевый вал характеризуется следующими параметрами: - угол
профиля,R - радиус окружности выступов, b=2h - ширина шлица, r - радиус
окружности впадин.

45. Профиль фрезы в нормальном сечении

• Размеры профиля
зубьев фрезы в
нормальном
сечении витка
равны размерам
профиля рейки,
сопряженной с
профилем
обрабатываемой
детали

46. Профиль фрезы в нормальном сечении

• Толщина зуба по
начальной прямой Sи
равна ширине профиля
впадины Sвп и равна
разности шага t и ширины шлица S, измеренных по начальной
окружности. Шаг зубьев
фрезы tи равен шагу
шлицев:
D H
t u t1
n

47. Профиль фрезы в нормальном сечении

• Наружная поверхность
зубьев фрезы нормальной
конструкции ограничивается прямой, касательной к
окружности впадин валика,
параллельной начальной
прямой. Поэтому высота
головки зуба фрезы h’и =
RH - r; а высота ножки h”и =
Rt - RH. Размер а =1,5…2
мм выполняется для
облегчения шлифования
профиля