ООО "МЕХЛИТМАШ" изготавливает цилиндрические зубчатые пары до 6 класса точности до m-45,D- 6000мм.
Возможно изготовление из материала заказчика, а также изготовление по образцу.
Профиль зубьев цилиндрических колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.
Прямозубые колёса
Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.
Косозубые колёса
Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.
В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.
Шевронные колеса
Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».
Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.
Секторные колеса
Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.
Колёса с круговыми зубьями
Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.
Храповые колеса
Храпово́й механи́зм (храпови́к) - зубчатый механизм прерывистого движения, предназначенный для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении. Проще говоря, храповик позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Храповые механизмы используются достаточно широко - например, в турникетах, гаечных ключах, заводных механизмах, домкратах, лебёдках и т. д.
Храповик обычно имеет форму зубчатого колеса с несимметричными зубьями, имеющими упор с одной стороны. Движение колеса в обратную сторону ограничивается собачкой, которая прижимается к колесу пружиной или под собственным весом.
Изготовление зубчатых колёс
Метод обкатки
В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.
Метод обкатки с применением гребёнки
Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.
Метод обкатки с применением червячной фрезы
Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление
Метод обкатки с применением долбяка
Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.
Метод копирования (Метод деления)
Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.
Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.
Горячее и холодное накатывание
Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.
Цилиндрические зубчатые передачи
Цилиндрические зубчатые колеса имеют основание в виде цилиндров и используются для параллельных валов. Колесо с меньшим количеством зубьев (шестерня) является ведущим, а с большим - ведомым. Если цилиндрические зубчатые колеса имеют одинаковые размеры и число зубьев, то их отношение частот вращения равно единице. Зубья в цилиндрических зубчатых парах могут располагаться как внутри, так и снаружи. При расположении зубьев снаружи цилиндрической зубчатой пары колеса движутся в противоположных направлениях. Если же они находятся внутри, то колеса движутся в одну сторону.
Виды цилиндрических зубчатых колес
Цилиндрические зубчатые колеса различаются по типу зубьев:
- шевронные - обладают V-образными зубьями;
- прямозубые - их оси находятся в радиальных плоскостях параллельно оси вращения;
- косозубые - имеют спиралевидные зубья, которые находятся под углом к вращающейся оси.
Существует еще и такой вид цилиндрических зубчатых пар как зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубья которого нарезаны с внутренней стороны. Они используются в условиях ограниченного пространства. Шестерня и колесо движутся в одну сторону, благодаря чему снижается трение и возрастает КПД.
Для заказа цилиндрических зубчатые колес обращайтесь к нам по телефонам со страницы "Контакты".
Методы обработки зубьев цилиндрических колес разделяются на две группы: методы копирования и методы обкатки.
При обработке методом копирования профиль инструмента должен быть таким же, как профиль впадины между зубьями колеса. Зубья нарезают на обыкновенном фрезерном станке общего назначения фасонной дисковой или фасонной концевой фрезой с помощью универсальной делительной головки. После прорезания одной впадины производят деление и фрезеруют следующую. Для уменьшения накопленной погрешности, впадины прорезают не подряд, а через несколько зубьев. Метод дает низкую точность и малую производительность и применяется в условиях единичного производства для получения колес 9-10 степенен точности.
Метод обкатки допускает применение инструмента с прямолинейными режущими кромками. По сравнению с методом копирования метод обкатки отличается большей точностью, возможностью использовать один и тот же инструмент для обработки колес с различным числом зубьев. Рассмотрим нарезание колес, осуществляемые методом обкатки.
Зубофрезерование. Зубофрезерование методом обкатки широко используется для нарезания цилиндрических колес внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями. Операцию выполняют на зубофрезерном станке червячной фрезой (рис. 12). В процессе зубофрезерования главным рабочим
Зубофрезерование червячной фрезой - основной метод нарезания колес с косыми зубьями. Этот метод проще, чем другие методы (зубодолбление).
От точности установки заготовки (совпадения оси посадочного места с осью вращения стола станка) зависят основные точностные параметры колес. Поэтому для получения колес высокой степени точности перед зубофрезерованием необходимо посадочные цилиндр и торец обработать в одной операции, с точностью по диаметру не ниже 7 квалитета. При одновременной обработке нескольких заготовок в пакете в предшествующих операциях необходимо выдержать параллельность торцов у заготовок и перпендикулярность их к оси посадочного цилиндра.
Червячные колеса нарезают на зубофрезерном станке двумя методами:
С радиальной подачей колеса;
С тангенциальной подачей инструмента (рис. 13).
В обоих случаях фреза должна по размерам строго соответствовать червяку, с которым будет работать нарезанное колесо. Нарезание методом радиальной подачей червячной фрезой более производительно, но хуже по точности (межцентровое расстояние при нарезании непостоянно). Для метода тангенциальной подачи используется фреза червячная тангенциальная, снабженная заборным конусом.
Зубодолбление. Операцию зубодолбления круглыми долбяками выполняют на зубодолбежном станке, работающим методом обкатки. В процессе нарезания главным рабочим движением является возвратно-поступательные ходы долбяка, а движения обкатки (оно же движение подачи) - вращение (поворачивание) заготовки, согласованное с вращением (поворачиванием) долбяка (имитация зацепления пары колес) (рис. 14).
Инструмент - долбяк, представляет собой режущее колесо с эволвентными зубьями. По конструктивному оформлению корпуса различают долбяки дисковые, чашечные, втулочные и хвостовые.
Зубодолбление позволяет нарезать зубья вблизи буртика или зубья блочного колеса, зубофрезерование которых невозможно из-за отсутствия места для выхода червячной фрезы.
Для нарезания косозубого колеса требуется косозубый долбяк и устройство в станке для сообщения долбяку винтового движения.
Мелкие зубья (m<1,5 мм) нарезают в один проход, т.е. зубчатый венец образуется за один оборот заготовки. Более крупные зубья нарезают в два - три прохода. Для автоматического врезания станки снабжают специальными кулачками (двух и трехпроходными).
Долбление круглым долбяком - единственный способ нарезания колес с внутренним зубом.
Зубодолбление аналогично по точности и по производительности зувофрезерованию.
Зубозакругление. Для облегчения ввода зубьев во впадины сопрягаемых колес при перемещении их вдоль своих осей выполняют один из специальных видов обработки торцов зубьев: закругление, снятие фасок и заусенцев.
Зубозакругление выполняется на зубозакругляющих станках разными фрезами.
1. Обработка пальцевой конической фрезой осуществляется с непрерывным делением на каждый зуб колеса. Ось шпинделя фрезы располагается перпендикулярно оси колеса. Шпиндель с фрезой, вращаясь вокруг своей оси, совершает движение вверх и вниз параллельно длине зуба, а колесо непрерывно вращается и закругление зубьев получается в результате совместного движения фрезы и вращения колеса.
Возвратно-поступательное перемещение фрезы вдоль торца зуба обеспечивает бочкообразную форму закругления. В начале обработки деталь подводится к фрезе и в конце отводится от нее.
2. Обработка фрезой трубчатой с внутренней конусной поверхностью с зубьями. Фреза совершает возвратно-поступательное движение вдоль своей оси и зубья ее вводятся в соприкосновение с противоположными профилями смежных зубьев, закругляя их торцы. При обратном ходе фрезы колесо поворачивается на один зуб и весь цикл повторяется.
Снятие фасок и заусенцев выполняется аналогичными способами пальцевыми фрезами или абразивным инструментом.
Шевингование - процесс тонкой обработки зубьев колес с твердостью HRC<40, осуществляемый инструментом - шевером, представляющим собой колесо с косыми зубьями, в которых прорезаны поперечные канавки (рис. 15). Края этих канавок служат режущими кромками - в процессе обработки они соскабливают с поверхности зубьев колеса очень тонкую стружку (0,05-0,01 мм).
Шевингованием обрабатывают колеса с прямым и косым зубом, многовенцовые блоки колес. Для обработки зубья колес вводят в зацепление с зубьями шевера. Условия зацепления должны выть такими, чтобы существовало взаимное давление и относительное скольжение зубьев. Шевер с косыми зубьями получает принудительное вращение и вращает колесо, свободно установленное в центрах станка на оправке. Скрещивание осей обуславливает продольное относительное скольжение зубьев шевера вдоль всей поверхности зуба, для этого столу станка сообщается продольная подача. В конце хода стол получает поперечную (вертикальную) подачу. Время обработки одного зуба 2-3 секунды. Шевингование повышает точность колес на одну степень точности. Обычно обработкой, предшествующей шевингованию, служит зубофрезерование (зубодолбление), проводимое на втором этапе. В таких случаях шевингованием на третьем этапе получают колеса 6-ой степени точности.
Шевингование неприменимо для колес, зубьям которых придана высокая поверхностная твердость.
Зубошлифование. Зубошлифованием обрабатывают ответственные колеса с цементированными или азотированными зубьями. Зубошлифование осуществляется, чаще всего, на зубошлифовальных станках, работающих червячным шлифовальным (абразивным) кругом (рис. 16). Схемы работы подобны схеме зубофрезерования, но скорости движении соответствуют требуемым для шлифования. Метод зубошлифования обеспечивает высокую производительность и позволяет получить на третьем этапе колеса 6-ой степени точности.
Рис. 16. Схема зубошлифования.
Притирание , как и зубошлифование, служит для отделки зубьев, имеющих высокую поверхностную твердость. Однако в отличие от шлифования притиранием можно снимать очень небольшой слои металла. Поэтому припуск на притирание (0,01-0,04 мм на толщину зуба) обеспечивают за счет некоторой части допуска на окончательную толщину зуба. Наилучшей операцией, перед притиранием, является шевингование зубьев (до термообработки), сочетающее высокую точность с большой производительностью. Такой комплекс операций во многих случаях позволяет отказаться от шлифования - и тем самым резко повысить производительность на окончательном этапе обработки детали. Притирание осуществляется на третьем, четвертом этапе и позволяет получить колеса 6-5 степени точности 8-10 класса шероховатости.
В качестве притиров используют точные чугунные колеса с прямыми или косыми зубьями. Существуют станки, работающие тремя притирами (один прямозубый и два косозубых с разными направлениями спирали, рис. 17) и одним притиром (косозубым или прямозубым). Скрещивание осей притира и колеса (обычно под углом 10-15°) вызывает при вращении их относительное продольное скольжение зубьев. Кроме того, предусматривают осевое перемещение колеса.
Производительность притирания в нормальных условиях очень большая (в среднем 3-6 секунды на один зуб). Как и при всяком притирании, оно сильно зависит от зернистости и химической активности применяемого притирочного состава. В случае повышения припуска производительность резко падает.
Значительно большие припуска (до 0,2 мм) позволяет снимать сходный по кинематике с притиранием процесс обработки не чугунным, а абразивным зубчатым колесом, называемый зубохонингованием и применяемый для сравнительно неточных колес.
ЗАО «Литейно-механический завод «Прогресс» изготавливает цилиндрические зубчатые пары до 6 класса точности до m-45,D- 6000мм.
Возможно изготовление из материала заказчика, а также изготовление по образцу.
Профиль зубьев цилиндрических колёс, как правило, имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.
Прямозубые колёса
Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.
Косозубые колёса
Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.
При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.
В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.
Шевронные колеса
Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами). Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».
Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.
Секторные колеса
Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.
Колёса с круговыми зубьями
Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.
Храповые колеса
Храпово́й механи́зм (храпови́к) - зубчатый механизм прерывистого движения, предназначенный для преобразования возвратно-вращательного движения в прерывистое вращательное движение в одном направлении. Проще говоря, храповик позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет вращаться в другом. Храповые механизмы используются достаточно широко - например, в турникетах, гаечных ключах, заводных механизмах, домкратах, лебёдках и т. д.
Храповик обычно имеет форму зубчатого колеса с несимметричными зубьями, имеющими упор с одной стороны. Движение колеса в обратную сторону ограничивается собачкой, которая прижимается к колесу пружиной или под собственным весом.
Изготовление зубчатых колёс
Метод обкатки
В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.
Метод обкатки с применением гребёнки
Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной из сторон гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка нарезаемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложное движение, состоящее из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки. Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.
Метод обкатки с применением червячной фрезы
Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление
Метод обкатки с применением долбяка
Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.
Метод копирования (Метод деления)
Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.
Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.
Горячее и холодное накатывание
Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.
Цилиндрические зубчатые передачи
Цилиндрические зубчатые колеса имеют основание в виде цилиндров и используются для параллельных валов. Колесо с меньшим количеством зубьев (шестерня) является ведущим, а с большим — ведомым. Если цилиндрические зубчатые колеса имеют одинаковые размеры и число зубьев, то их отношение частот вращения равно единице. Зубья в цилиндрических зубчатых парах могут располагаться как внутри, так и снаружи. При расположении зубьев снаружи цилиндрической зубчатой пары колеса движутся в противоположных направлениях. Если же они находятся внутри, то колеса движутся в одну сторону.
Виды цилиндрических зубчатых колес
Цилиндрические зубчатые колеса различаются по типу зубьев:
- шевронные — обладают V-образными зубьями;
- прямозубые — их оси находятся в радиальных плоскостях параллельно оси вращения;
- косозубые — имеют спиралевидные зубья, которые находятся под углом к вращающейся оси.
Существует еще и такой вид цилиндрических зубчатых пар как зубчатые колеса с внутренним зацеплением, зубья которого нарезаны с внутренней стороны. Они используются в условиях ограниченного пространства. Шестерня и колесо движутся в одну сторону, благодаря чему снижается трение и возрастает КПД.
Для заказа цилиндрических зубчатые колес обращайтесь к нам по телефонам со страницы "Контакты".
Выбор метода обработки зубчатых колес находится в непосредственной зависимости от установленной нормы точности различных их элементов, а также от основных требований к передачам в процессе их эксплуатации. С этой точки зрения зубчатые передачи можно разбить на следующие группы:
- силовые передачи больших мощностей и высоких скоростей; основное требование - обеспечение высоких КПД;
- силовые промышленные и транспортные передачи при средних скоростях; требования - надежность и плавный ход;
- силовые передачи в станкостроении; требования - постоянство передаточного отношения и плавность хода;
- передачи в автомобилестроении; требования - плавность и легкость хода, отсутствие шума;
- кинематические передачи в точных приборах; требования - обеспечение постоянства передаточных отношений, отсутствие мертвого хода.
Установленные ГОСТом степени точности учитывают эти условия, допуская высокие технические показатели в одном направлении и низкие в другом.
Зубчатые колеса обрабатывают на разнообразных зубообрабатывающих станках. Зубья на колесах нарезают двумя способами : копированием (рис. 206, α, б) и обкаткой (огибанием; рис. 206, в). При копировании режущему инструменту придают форму впадины между зубьями, а затем производят обработку. При этом профиль инструмента копируется на обрабатываемой поверхности.
Зубонарезание способом копирования можно выполнять: последовательным нарезанием каждого зуба колеса модульной дисковой или пальцевой фрезой на универсальном фрезерном станке; одновременным долблением всех зубьев колеса; одновременным протягиванием всех зубьев колеса; круговым протягиванием. Способ копирования применяется главным образом при изготовлении зубчатых колес невысокой точности.
Современным, точным и производительным способом изготовления зубчатых колес является нарезание зубьев по способу обкатки червячной фрезой, круглым долбя ком, реечным долбяком (гребенкой), зубострогальными резцами, резцовой головкой, накатыванием зубчатыми валками.
Способ обкатки заключается в том, что зубья на зубчатом колесе образуются при совместном согласованном вращении (обкатке) режущего инструмента и заготовки. Так, при зубофрезеровании прямолинейные боковые режущие кромки зубьев червячной фрезы, имеющие в осевом сечении трапецеидальную форму, поочередно касаются нарезаемого зуба (рис. 207). Рассматривая последовательные положения зубьев фрезы (1, 2, 3 и т.д.), видим, что профиль впадины получается постепенно и состоит из множества прямолинейных участков, образованных зубьями фрезы. Эти прямолинейные участки накладываются один на другой и практически образуют не ломаный, а криволинейный (эвольвентный) профиль зуба.
Зубчатые колеса 3…8-й степеней точности нарезают методом обкатки. Сырые колеса 3…5-й степеней точности далее подвергают тщательной обработке шевингованием, шлифованием и последующей отделке на притирочных станках, после чего их закаливают токами высокой частоты (ТВЧ), исключающими деформацию поверхности. Зубчатые колеса, изготовленные по 6…8-й степеням точности, обычно подвергают закалке в закалочных печах, дающих значительное искажение формы . Затем для сохранения формы у колес с б-й и 7-й степенями точности шлифуют боковые профили зубьев с базированием по отверстию, а у колес с 8-й степенью точности шлифуют отверстие с базированием по впадине зуба. Зубчатые колеса, изготовляемые по 8…10-й степеням точности, нарезают в мелкосерийном производстве на фрезерных станках в делительной головке, причем для колес, изготовляемых с 8-й степенью точности, фрезы тщательно-профилируют по форме зубьев колеса.
Зубчатые колеса с 10-й и 11-й степенями точности могут быть получены точной отливкой с последующей обработкой зубьев по шаблону.
Фрезерование зубьев цилиндрических колес и реек дисковыми и пальцевыми модульными фрезами . Фрезерование зубьев колес представляет собой разновидность фасонного фрезерования. В процессе работы фреза переносит (копирует) свой профиль во впадину зубьев, создавая, таким образом, две половины профилей двух соседних зубьев. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на размер шага с помощью делительного механизма, фреза снова врезается и проходит по новой впадине между зубьями.
Такой способ применяют в единичном и мелкосерийном производстве, а также при ремонтных работах. Процесс ведут на горизонтально-фрезерных станках с делительными головками. Недостатками этого способа являются:
- Низкая точность обработки зуба, так как дисковые модульные фрезы изготовляют с приближенными профилями зубьев, причем каждый типоразмер фрезы рассчитан на несколько смежных чисел зубьев нарезаемых колес в определенном интервале.
Обычно для каждого модуля изготовляют наборы дисковых фрез, охватывающие все числа зубьев и диаметры нарезаемых колес. По стандарту имеется три набора из 8, 15 и 26 дисковых фрез, которыми с небольшой погрешностью, укладывающейся в пределы допуска, можно нарезать зубчатые колеса с разным числом зубьев. Для более точных работ применяют набор из 15 дисковых фрез, а для самых точных - из 26 дисковых фрез. Таким образом, при этом способе нарезания получается лишь приближенный профиль зубьев на нарезаемом колесе.
- Низкая производительность и высокая себестоимость обработки (большое машинное и вспомогательное время). Низкая производительность определяется прерывностью процесса обработки, вызывающей потери времени на врезание фрезы при изготовлении каждого очередного зуба, на индексирование (поворот) заготовки, на подвод заготовки к фрезе, а также относительно малым числом зубьев фрезы, работающих одновременно.
Для нарезания зубчатых колес крупных модулей (больше 20 мм) способом копирования, особенно шевронных колес*, применяют модульные пальцевые фрезы, так как дисковые фрезы подрезают зуб встречного наклона. На зубчатых рейках зубья нарезают с помощью дисковых модульных фрез, на длинных рейках - на станках специального назначения, имеющих механизм деления для продольного движения рейки. Фрезеруют одной или двумя (и даже тремя) установленными рядом фрезами . При нескольких одновременно работающих фрезах одна (или соответственно две) из набора дисковых фрез служит для предварительной прорезки, а другая - для окончательного профилирования зубьев.
* Указанный способ обработки шевронных колес применяют главным, образом в единичном производстве; более производительным методом является образование зуба тремя резцами на специальном зубострогальном станке, долбяком по методу обкатки двух цилиндрических колес и методом обкатки зубчатой пары рейка - зубчатое колесо.
В современном машиностроении применяют зубодолбежные станки , производительность которых значительно выше, чем при нарезании зубьев на фрезерных станках. Высокая производительность достигается тем, что в работе одновременно участвует столько резцов (долбяков), сколько нужно нарезать зубьев на заготовке, причем резцы имеют форму впадин зубчатого колеса. Многорезцовую обработку ведут по схеме, приведенной на рис. 208. Резцы 1 расположены радикально по отношению к заготовке 2. Процесс резания совершается при возвратно-поступательном вертикальном движении заготовки 2. Радиальная одновременная подача резцов 1 происходит в нижнем положении заготовки 2, когда заготовка выходит из зацепления с резцами.
Фрезерование зубьев цилиндрических колес червячными фрезами наиболее широко применяется в промышленности. Червячная фреза представляет собой червяк, имеющий профиль осевого сечения винтовых ниток в виде зубчатой рейки, и продольные канавки, образующие режущие зубья рейки (см. рис. 206, в).
Зубчатая рейка обеспечивает зацепление с эвольвентными колесами любого числа зубьев, и червячная фреза может нарезать колеса с любым числом зубьев (того же модуля и угла зацепления) одинаково точно. В этом заключается одно из больших преимуществ нарезания зубьев колес червячной фрезой.
В процессе нарезания червячная фреза и нарезаемое колесо находятся в состоянии относительного движения зацепления, соответствующего червячной передаче с передаточным числом:
i = n ф /n 3 = z 3 /z ф,
где n ф и n 3 - частоты оборотов фрезы и зубчатого колеса; z ф и z 3 - число заходов червячной фрезы и число зубьев нарезаемого зубчатого колеса.
При резании червячная фреза вращается и движется поступательно в соответствии с вращением нарезаемого зубчатого колеса (рис. 209). Ось червячной фрезы 1 устанавливается под углом к плоскости торца нарезаемого колеса 2, равным углу подъема нитки фрезы на ее делительном цилиндре. Червячная фреза кроме вращения имеет еще и поступательное движение подачи вдоль образующей боковой цилиндрической поверхности нарезаемого колеса. Процесс резания при этом происходит непрерывно и в нем участвует одновременно несколько режущих зубьев, благодаря чему этот способ нарезания зубьев является одним из наиболее производительных.
Червячную фрезу устанавливают или на полную высоту зуба (т. е. глубину резания) при нарезании зубьев за один рабочий ход, или при нарезании зубьев с модулем более 8 мм за два рабочих хода - на 0,6 высоты зуба при первом и на 0,4 при втором рабочем ходе. Для чистового рабочего хода оставляется припуск от 0,5 до 1 мм на толщину зуба по начальной окружности (для размеров модуля 8…15 мм). Обычными червячными фрезами нарезают зубья как с нормальным, так и с корригированным профилем. В последнем случае фрезу соответственно условиям корригирования смещают при установке, приближая ее к заготовке или удаляя от нее.
Зубофрезерование можно производить при продольной (рис. 210, α), осевой (рис. 210, б) и диагональной (рис. 210, е) подачах. При продольной подаче червячная фреза перемещается вдоль оси обрабатываемой детали, при осевой - вдоль собственной оси. Диагональная подача - это сочетание вертикальной подачи вдоль обрабатываемой детали и осевой подачи фрезы вдоль своей оси. При диагональной подаче выше стойкость инструмента и качество поверхности рабочего профиля зубьев колес.
На зубофрезерных станках можно производить нарезание зубьев попутным (рис. 211, α) или встречным (рис. 211, б) фрезерованием; при этом попутное фрезерование эффективнее, так как оно обеспечивает более благоприятные условия стружкообразования, меньшие колебания сил резания, меньшие вибрации при резании, что повышает стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.
Значительная часть времени зубофрезерования расходуется на врезание, особенно при применении червячных фрез большого диаметра, так как с увеличением диаметра фрезы возрастает длина врезания. Для прямозубых колес средних модулей время врезания составляет 30…40% машинного времени. При осевом врезании подачу обычно несколько понижают по сравнению с последующей подачей при резании. Трудоемкость врезания можно уменьшить примерно на 30% заменой осевого врезания (рис. 212, б) радиальным (рис. 212, α), сохраняя последующую продольную подачу; в этих условиях станок и инструмент в течение всего процесса обработки загружаются более равномерно
Червячными фрезами нарезают как прямые, так и косые зубья цилиндрических колес. В последнем случае ось фрезы устанавливают под углом к торцу нарезаемого колеса, равным сумме углов подъема винтовой нитки фрезы и винтовой нитки (угла наклона зуба) нарезаемого колеса (при разных направлениях винтовых линий фрезы и колеса) и разности этих углов, если направления винтовых линий фрезы и нарезаемого колеса одинаковы.
Наиболее распространенным зубообрабатывающим станком является зубофрезерный станок для нарезания зубчатых колес с прямыми и косыми зубьями, а также червячных колес и червяков методом обкатки. Станок выполняет три движения: вращения червячной фрезы, вертикальную подачу фрезы, вращение заготовки.
На рис. 213 дан общий вид зубофрезерного станка. На станине 1 коробчатой формы установлены кронштейн 2, стол 11 и опорная стойка 8. Главный привод 3, смонтированный на кронштейне 2, приводит в движение все механизмы станка.
Для ускоренного перемещения суппорта 5 на торце кронштейна 2 расположен дополнительный привод 4. Червячная фреза 6 установлена в суппорте, перемещаемом по направляющим кронштейна. Круглый стол станка с оправкой 10, на которой закрепляют заготовку колеса 9, может перемещаться по горизонтальным направляющим станины в поперечном направлении с помощью специального механизма. Верхний конец оправки поддерживается опорой 7.
Нарезание зубьев цилиндрических колес долбяком . Способ нарезания цилиндрического зубчатого колеса методом обкатки с помощью круглого долбя ха заключается в том, что в процессе обработки колеса воспроизводится зубчатое зацепление двух цилиндрических колес, одно из которых является режущим инструментом, а другое - заготовкой. Для обработки колеса необходимо (рис. 214), чтобы одно из колес 1 или 2 зубчатой пары (на практике - долбяк 1) совершало при обкатке возвратно-поступательное движение, в результате чего на заготовке образуются зубья.
Долбяк представляет собой зубчатое колесо, на торце которого заточкой образованы режущие кромки. Долбяк с прямыми зубьями, изображенный на рис. 215, а, предназначен для нарезания колес с прямыми зубьями, а дисковый косозубый долбяк (рис. 215, б) -для нарезания зубчатых колес с косыми зубьями.
На рис. 216 показан общий вид зубодолбежного станка. На станине 1 установлен стол 8 с оправкой 7 для закрепления заготовки 6. В верхней части станины расположена траверса 5, предназначенная для перемещения в горизонтальном направлении (при изменении диаметра нарезаемого колеса) долбежной головки 4 с оправкой 2. Движение всех механизмов станка осуществляется от главного привода 3, расположенного в верхней части траверсы. На конце оправки закреплен дол-бяк 9, который совершает возвратно-поступательное движение с одновременным вращением вокруг своей вертикальной оси согласованно с вращением заготовки. В период врезания долбяка в заготовку горизонтально перемещается долбежная головка.
При нарезании зубьев с помощью реечного долбяка (гребенки) воспроизводится зубчатое зацепление цилиндрического колеса с рейкой. При этом зубья можно нарезать двумя способами: обкаткой зубчатого колеса по гребенке (колесо совершает вращательное и поступательное движения при неподвижной гребенке) или гребенки по зубчатому колесу (колесо совершает вращательное движение, а гребенка - поступательное). Более распространен первый способ.
Зубонарезание прямозубых конических колес. Для обработки конических зубчатых колес применяют зубострогальные станки, работающие по методу обкатки одновременно двумя резцами.
На рис. 217 приведен общий вид зубострогального станка. В нижней части станины 9 расположен электродвигатель 11, приводящий в движение рабочие органы станка. На плоской части станины размещены основные узлы станка: люлька 5 для крепления заготовки 4 и суппорт 1, на котором размещены резцовые салазки 2, совершающие возвратно-поступательные движения в радиальном направлении к центру заготовки, а суппорт 1 приводит в движение резцы и совершает движение обкатывания, вращаясь вокруг своего центра. Люльку 5 с заготовкой устанавливают под заданным углом на направляющих 8. Заготовка с помощью зубчатой передачи 6 совершает в период обкатки вращательное движение, а при отводе резцов 3 механизм 7 выполняет операцию деления. Салазки 10 подводят заготовку к резцам и отводят от них.
На рис. 218 приведена схема перемещения резцов в процессе зубострогания. Заготовка 1 обкатывается по плоскому зубчатому колесу 2 (суппорт), на котором размещены резцовые салазки с резцами 3, в свою очередь вращающимися вместе с колесом. В правой части рисунка показаны направления движения резцовой головки относительно вращающейся заготовки.
При обработке небольших прямозубых конических колес применяют круговое протягивание на специальных станках, где режущим инструментом является круговая протяжка. Круговая протяжка состоит из нескольких секций фасонных резцов (обычно 15 секций по пяти резцов в каждой), расположенных в порядке изменения профиля по периферии протяжки. На рис. 219 показаны черновые резцы 1, чистовые резцы 2 и зона 3 поворота заготовки на один зуб. Профиль и расположение вершин резцов изменяются по определенному закону.
Круговая протяжка, вращаясь с постоянной угловой скоростью, одновременно перемещается поступательно с различной скоростью на отдельных участках своего пути. Угловая скорость и характер поступательного движения круговой протяжки зависят от профиля копира станка, подбираемого применительно к обрабатываемому зубчатому колесу 4. Таким образом, траектория рабочего движения каждого фасонного резца является совокупностью скоростей вращательного и поступательного движений протяжки.
При черновом протягивании круговая протяжка движется от вершины начального конуса зубчатого колеса к его основанию, а при чистовом - от основания к вершине.
За один, оборот протяжки полностью обрабатывается одна, впадина зуба конического зубчатого колеса. Во время протягивания заготовка неподвижна; для обработки следующей впадины заготовку поворачивают на один зуб вокруг своей оси при подходе свободного от резцов сектора круговой протяжки.
Нарезание конических зубчатых колес с криволинейными зубьями . Конические колеса с криволинейными зубьями обладают более высоким КПД, обеспечивают плавность и бесшумность работы передачи. Наиболее распространенным способом получения криволинейных профилей зубьев конических колес является нарезание зубьев резцовыми головками. Станки для нарезания зубчатых колес этим способом весьма производительны и обеспечивают высокое качество изготовления колес.
На рис. 220 приведена схема формообразования конических колес с криволинейными зубьями (с профилем по дуге окружности). Резцовая головка 1, представляющая собой режущую часть производящего колеса 2, обкатываясь по поверхности конической заготовки 3, образует на последней криволинейные зубья, осевая линия которых представляет собой дугу окружности.
Резцовая головка (рис. 221) представляет собой диск со вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль впадины с двух сторон (половина резцов обрабатывает одну сторону, половина - другую). В корпусе 6 головки прорезаны пазы, в которые вставлены наружные 2 и внутренние 1 резцы, прикрепленные к корпусу винтами 5 и регулируемые винтами 3 с помощью клиньев 7 и прокладок 4.
В табл. 18 и 19 приведены технологические варианты нарезания зубьев цилиндрических и конических колес, применяемых на заводах крупносерийного и массового производства.
