книги / Основы технологии машиностроения. Методы обработки заготовок и технологические процессы изготовления типовых деталей машин

Рис. 9.12. Зубонарезание червячных зубчатых колес: а – одним резцом; б – двумя резцами; в – двумя резцами

глобоидного колеса; г – червячной фрезой глобоидного колеса

Инструментом для предварительного и окончатель- ного нарезания зубьев глобоидного колеса 4 в индивиду- альном и мелкосерийном производствах являются два «ле- тучих» резца 1 и 3, закрепленных на оправке 2 (рис. 9.12, в).

Кроме этих резцов как для предварительного, так и для окончательного нарезания можно использовать глобоидную гребенку или глобоидную фрезу (рис. 9.12, г).

Для уменьшения шероховатости поверхности зуба червячных зубчатых колес обработку производят с приме- нением в качестве СОЖ масла, например масла индустри- ального И-20А.

191

9.3. Обработка конических зубчатых колес

Для нарезания зубьев конических зубчатых колес 7–8-й степени точности по ГОСТ 1758–81 и шероховато- сти поверхности Ra = 1,2…2,5 мкм требуются специаль- ные зуборезные станки.

При отсутствии таких станков конические зубчатые колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на универ- сально-фрезерном станке при помощи делительной головки дисковыми модульными фрезами, достигая 9–10-й степени точности и шероховатости поверхности Ra = 1,3…3,5 мкм.

Заготовку 1 конического зубчатого колеса устанавли- вают на оправке в шпиндель делительной головки 2 (рис. 9.13, а), который поворачивают в вертикальной плос- кости до тех пор, пока образующая впадина между зубьями не займет горизонтального положения.

Нарезаются зубья обычно за три прохода (только при малых модулях – за два). При первом ходе фрезеруется впадина между зубьями шириной b2 (рис. 9.13, б). Форма фрезы соответствует форме впадины в ее узком конце. Второй проход производят модульной фрезой, профиль ко- торой соответствует профилю зуба, поворачивая при этом стол с делительной головкой на угол α:

tgα = b1 − b2 , 2l

где b1 – ширина впадины между зубьями на ее широком конце, мм; b2 – ширина впадины между зубьями на ее уз- ком конце, мм; l – длина впадины, мм.

При таком положении фрезеруют все левые бока зубьев (площадка 1 – см. рис. 9.13, б).

192

Рис. 9.13. Фрезерование конического зубчатого колеса: а – установка заготовки на оправке; б – схема фрезерования впадины между зубьями; в – одновременно трех заготовок;

г– одной заготовки двумя дисковыми фрезами;

д– трех заготовок специальной дисковой фрезой

За третий ход фрезеруют все правые бока зубьев (площадка 2), для чего делительную головку разворачива- ют на тот же угол, но в противоположном направлении. Этот способ нарезания зубьев малопроизводителен, а точ- ность обработки соответствует 10-й степени.

193

Для нарезания прямых зубьев точных конических ко- лес в серийном и массовом производстве применяют более производительные станки – зубострогальные, на которых обработка зубьев производится методом обкатки. При об- работке зубьев с модулем свыше 2,5 мм их предварительно прорезают профильными дисковыми фрезами методом де- ления; таким образом, сложные зубострогальные станки не загружают предварительной грубой обработкой, и, сле- довательно, они лучше используются для точной обработ- ки. На рис. 9.13, в показано предварительное фрезерование зубьев трех конических зубчатых колес одновременно на специальном или специализированном станке, приме- няемом в крупносерийном и массовом производстве. Ста- нок снабжен устройством для автоматического деления и одновременного поворота всех обрабатываемых заготовок.

На рис. 9.13, г показано предварительное фрезерова- ние зубьев двумя дисковыми фрезами на специализирован- ном станке конструкции ЭНИМСа.

В крупносерийном и массовом производстве для предварительного (чернового) нарезания зубьев небольших конических зубчатых колес применяют зуборезные станки для одновременного фрезерования трех заготовок с автома- тическим делением, остановом, подводом и отводом стола. На рис. 9.13, д изображена схема расположения шпинделей трехшпиндельного высокопроизводительного станка для одновременного фрезерования зубьев трех заготовок, рас- положенных вокруг специальной дисковой фрезы. Станоч- ник поочередно устанавливает заготовки на оправках рабо- чих головок, подводит головку до упора и включает само- ход. Все остальные движения производятся автоматически: рабочая подача, отход нарезаемого колеса и поворот его на один зуб, следующий подвод, выключение, когда две головки продолжают работать.

194

Окончательное чистовое нарезание зубьев 7–8-й сте- пени точности производится строганием на зубострогаль- ных станках (рис. 9.14, а).

Рис. 9.14. Нарезание конического зубчатого колеса на зубострогальном станке: а – установка резцов; б – схема обработки: 1 и 2 – резцы

Эти станки работают методом обкатки (рис. 9.14, б): два строгальных резца 1 и 2 совершают прямолинейные возвратно-поступательные движения вдоль зубьев обраба- тываемой заготовки; при обратном ходе резцы немного от- водятся от обрабатываемой поверхности для уменьшения бесполезного изнашивания режущей кромки от трения; взаимная обкатка заготовки и резцов обеспечивает получе- ние профиля эвольвенты.

Время нарезания зуба в зависимости от материала, модуля, припуска на обработку и других факторов колеб- лется от 3,5 до 30 секунд.

Для обработки прямых зубьев небольших конических зубчатых колес применяют производительный метод – кру- говое протягивание зубьев (рис. 9.15, а) на специальных зубопротяжных станках. Режущим инструментом служит круговая протяжка 1 (рис. 9.15, б), состоящая из нескольких

195

Рис. 9.15. Круговое протягивание зубьев конического зубчатого колеса: 1 – круговая протяжка; 2 – нарезаемое колесо

секций фасонных резцов (15 секций по пять резцов в каж- дой секции). Резцы с изменяющимся профилем расположе- ны в протяжке последовательно: для чернового, получисто- вого и чистового нарезания зубьев. Каждый резец при вра- щении круговой протяжки снимает определенный слой ме- талла с заготовки 2 в соответствии с величиной припуска.

Протяжка вращается с постоянной угловой скоро- стью и в то же время совершает поступательное движение, скорость которого различна на отдельных участках прохо- димого пути.

При черновом и получистовом нарезании протяжка имеет поступательное движение от вершины начального ко- нуса к его основанию, а при чистовом – в обратном направ- лении, от основания к вершине. За один оборот протяжки она полностью обрабатывает одну впадину зубчатого колеса.

Во время резания обрабатываемая заготовка непод- вижна, для обработки следующей впадины она поворачива- ется на один зуб в то время, когда подходит свободный от резцов сектор круговой протяжки.

Круговое протягивание зубьев отличается высокой производительностью (в 2–3 раза более высокой по сравне- нию со строганием), в то же время точность обработки со- ответствует 8-й степени точности, а шероховатость поверх-

196

ности Ra = 1,25…2,5 мкм. В качестве СОЖ обычно исполь- зуют сульфофрезол или масло индустриальное И-20А.

Нарезание конических зубчатых колес с криволиней-

ными зубьями производится на специальных станках, рабо- тающих методом копирования (врезания) и методом обкатки.

Режущим инструментом являются резцовые головки (рис. 9.16, а) преимущественно двух типов: цельные и со вставными резцами. Цельные головки изготавливают с но- минальным диаметром от 12,7 до 50,8 мм для нарезания зубчатых колес малых модулей. Резцовые головки от 80,9 до 457,2 мм изготавливают с вставными ножами.

Рис. 9.16. Нарезание конического зубчатого колеса с криволи- нейными зубьями: а – односторонняя резцовая головка;

б – схема работы двусторонней головки; в, г – схема работы трехсторонней головки

Резцовые головки подразделяются по роду обра- ботки, для которой они предназначаются, на черновые (для черновых проходов) и чистовые (для чистовых про-

197

ходов). Различаются также одно-, двух- и трехсторонние резцовые головки.

Для чернового нарезания зубьев применяют двух- и трехсторонние резцовые головки. Двусторонние головки применяют при нарезании зубьев методом обкатки и мето- дом копирования, а трехсторонние – только при работе ме- тодом копирования.

Двусторонние головки режут наружными и внутрен- ними резцами, расположенными поочередно. Каждый резец одновременно обрабатывает боковую поверхность зуба и часть впадины (рис. 9.16, б).

Трехсторонние головки, в отличие от двусторонних, имеют наружные, внутренние и средние резцы. Наружные и внутренние резцы обрабатывают только боковые сторо- ны зуба, а средние резцы – только впадины зубьев

(рис. 9.16, в, г).

Чистовые резцовые головки – одно- и двусторонние – используются главным образом для окончательного наре- зания зубьев после чернового нарезания. У односторонних головок резцы все наружные или все внутренние. Наруж- ные резцы служат для вогнутой стороны зуба, внутренние – для выпуклой. Резцы чистовых головок срезают металл только с боковых сторон зубьев.

Черновое зубонарезание конических зубчатых колес с большим количеством зубьев производится методом ко- пирования, когда обрабатываемая заготовка закреплена не- подвижно, а вращающаяся резцовая головка перемещается вдоль оси и прорезает впадины поочередно. Этот метод бо- лее производителен, чем метод обкатки, применяемый для нарезания колес с малым количеством зубьев.

Чистовое нарезание зубьев конических колес обычно производится методом обкатки; колеса с большим количе- ством зубьев нарезаются двусторонними головками, а с ма- лым количеством – односторонними головками.

198

9.4. Обработка червяков

Червячные передачи бывают с цилиндрическим (ге- ликоидальным) и глобоидным червяком.

Сечение витков цилиндрического червяка с осевой плоскостью представляет собой прямолинейную рейку, а у глобоидального червяка – круговую. В современной тех- нике распространение получили следующие виды червяков: архимедовы (рис. 9.17, а), эвольвентные (рис. 9.17, б), кон- волютные (рис. 9.17, в) и глобоидные.

Рис. 9.17. Виды цилиндрических червяков и схемы их обработки резцами: а – архимедов; б – эвольвентный; в – конволютный

Архимедовы червяки (см. рис. 9.17, а) чаще всего на- резаются на токарных станках, при этом прямолинейные режущие кромки резцов располагаются в осевом сечении так же, как при нарезании трапецеидальной резьбы. Винто- вая поверхность такого червяка называется архимедовой, так как с торцовой поверхности она образует архимедову спираль. Такие червяки представляют обычный винт с тра- пецеидальной резьбой. Архимедов червяк в осевом сечении имеет прямобочный профиль с углом, равным профильно- му углу резца.

При крупносерийном производстве архимедовы чер- вяки фрезеруют дисковыми фрезами (рис. 9.18, а) с криво- линейными режущими кромками. Шлифование таких чер-

199

вяков осуществляется дисковым конусным или тарельча- тым шлифовальным кругом (рис. 9.18, г) с припуском от 0,1 до 0,2 мм на сторону в зависимости от модуля червяка.

Рис. 9.18. Обработка червяков: а – дисковой фрезой; б – фрезой – улиткой; в – долбяком; г – шлифовальным кругом; д – специаль- ное устройство для шлифования червяков на токарном станке

Шлифование червяков с малым модулем производят на резьбошлифовальном или токарном станке со специ- альным устройством (рис. 9.18, д). В крупносерийном и массовом производстве профили витков червяка с моду- лем более 3 мм шлифуют на специальном червячно-

200