5. Проектирование зуборезного инструмента

5.1.Общие сведения для расчета зуборезного инструмента

5.1.1.Методы формообразования зубчатых деталей

Зубообрабатывающие инструменты по характеру формирования профиля зубчатых деталей бывают двух видов: работающие по методу копирования и работающие методу обкаточного огибания. При формировании поверхности зуба в обоих направлениях (по образующей и направляющей) все инструменты независимо от вида профилирования работают по методу огибания (частным случаем которого является касание или след).

При методе копирования профиль режущих кромок полностью соответствует профилю впадин между зубьями колеса (рис. 5.1, а). К инструментам, работающим этим методом, относятся дисковые и пальцевые фасонные фрезы, зубодолбежные многорезцовые головки, протяжки.

Достоинством метода копирования является простая кинематика станка. Однако, точность изготовления зубьев колес относительно низка из-за неизбежных погрешностей изготовления фасонных зубьев инструментов и установки их относительно заготовки. К тому же метод копирования при профилировании и его реализации в кон­струкции инструмента обусловливают в большинстве случаев специальное назначение инструмента, пригодное для обработки конкретного колеса (или нескольких колес, но мало различающихся по своим размерам).

При методе обкаточного огибания центроиды инструмента и нарезаемого колеса катятся друг по другу без скольжения, а профиль нарезаемых зубьев колеса формируется как огибающая различных положений режущих кромок при зубонарезании (рис. 5.1, б). Форма режущих зубьев у этих инструментов не совпадает с профилем впадин между зубьями нарезаемых колес и определяется в результате достаточно сложных расчетов. По этому принципу работают зуборезные гребенки, червячные фрезы, долбяки, зубострогальные обкаточные резцы, зубчатые хоны, шеверы.

Достоинство этих инструментов – универсальность. Ими можно нарезать колеса данного модуля с различным числом зубьев. При этом точность нарезаемых колес выше точности колес, полученных методом копирования. Недостатки: сложные кинематика зуборезных станков и конструкция самих инструментов.

а)

б)

Рис. 5.1. Образование профиля зубьев колес при обработке методами копирова­ния (а) и огибания (б)

5.1.2. Исходная инструментальная рейка

Она играет такую же роль для инструментов как и зубчатая рейка для цилиндрических колес, т. е. лежит в основе образования исходных инструментальных поверхностей и служит для определения основных размеров зубьев инструмента. По своему рабочему профилю обе эти рейки конгруэнтны.

Инструментальная рейка отличается от зубчатой высотой головки, которая берется больше на размер радиального зазора в передаче, и толщиной зуба, принимаемой из условия обеспечения бокового зазора в передаче и припуска под последующую обработку зубчатых колес.

Профиль рейки принимается за профиль зубьев зубострогальных гребенок в проекции на торцовую плоскость заготовки, а также может быть принят за профиль зубьев червячных фрез в нормальном сечении, если к точности их не предъявляют повышенных требований. В других случаях он используется в качестве исходных данных для расчета профиля зубьев инструмента.

Размеры зубьев инструментов, обрабатывающих эвольвентные цилиндрические колеса определяются параметрами исходной инструментальной рейки (рис. 5.2), элементы которой пропорциональны модулю

,

где P_n – шаг зубьев по нормали на делительном цилиндре, мм.

Рис. 5.2. Исходный контур инструментальной рейки для эвольвентных зубчатых колес

Высота начальной головки и ножки зуба инструментальной рейки

,

(5.1)

где h*_a = 1,0 или 0,8 – коэффициент высоты; с* = 0,25 или 0,3 – коэффициент радиального зазора.

Толщина зуба рейки принимается с учетом обеспечения в зубчатой передаче обязательного бокового зазора

,

где ΔS – утолщение зуба рейки (табл. 5.1).

У инструментов для предварительной обработки высотуh_a0 увеличивают примерно на 0,1с целью разгрузки отpaботы вершин зубьев чистовых инструментов, а толщину зубьев уменьшают на величину припуска ΔS_П под последующую обработку. Величина ΔS_П принимается:

1,2 tg α – для чистового зубофрезерования или зубодол­бления;

0,5 tgα –для шлифования;

0,035т – для шевингования.

Если нарезаемое колесо имеет срез у головки (модифицированный профиль) то ножка зуба инструментальной рейки должна иметь утолщение с параметрами n_ф0, h_ф0 и α_ф0 принима­емыми в соответствии с размерами их у стандартной зубчатой рейки.

Таблица 5.1. Утолщение зуба инструментальной рейки