Изготовление зубчатых колес методом обкатки долбяком

Цель работы: ознакомление студентов с сущностью изготовления зубчатых колес методом обкатки (огибания) долбяком. В процессе лабораторной работы производится наблюдение за явлением подреза зубьев колеса инструментом. Устранение явления подреза зубьев колеса производится путем смещения инструмента (долбяка) относительно заготовки на расчетное расстояние.

Теоретическая часть работы, касающаяся описания методов изготовления зубчатых колес, понятия исходного контура производящей рейки, подробно изложена в описании лабораторной работы № 9 “Изготовление зубчатых колес методом обкатки инструментом реечного типа”

СТАНОЧНОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОГО ЗУБЧАТОГО И ПРОИЗВОДЯЩЕГО КОЛЕС

Нарезание зубьев на зубодолбежных станках с помощью долбяков производится по методу обкатки

Долбяком называют зуборезный инструмент, в основе которого лежит теоретическое производящее колесо.

Производящее колесо - это такое воображаемое колесо, боковые поверхности которого содержат режущие кромки инструмента (или образуются при их движении).

При нарезании зубьев производящему и нарезаемому колесам сообщают такое же относительное движение, какое эти колеса имели бы в обычном зацеплении друг с другом. Такое зацепление производящего колеса с обрабатываемым называется станочным зацеплением.

Эвольвентное станочное зацепление по своим геометрическим свойствам аналогично обычному эвольвентному зацеплению. Центроиды (начальные окружности) нарезаемого колеса и долбяка катятся друг по другу без скольжения эвольвентное станочное зацепление по своим геометрическим свойствам аналогично обычному эвольвентному зацеплению. Центроиды (начальные окружности) нарезаемого колеса и долбяка катятся друг по другу без скольжения.

Основной шаг нарезаемого колеса всегда равен основному шагу производящего колеса и, следовательно, не зависит от станочного межосевого расстояния.

Следует отметить, что геометрия нарезаемого колеса существенно зависит от станочного межосевого расстояния, правильный выбор которого позволяет, не нарушая сопряженности, вносить желаемые изменения в геометрию каждого из нарезаемых колес и в рабочее зацепление (при стандартномдолбяке).

Долбяк (в отличие от обычного зубчатого колеса) имеет необходимые для нормального резания передний и задний углы. Его передняя поверхность и поверхность вершин являются коническими, а боковые поверхности зубьев - винтовыми поверхностями. Режущая кромка образована пересечением боковых поверхностей зубьев и передней поверхности. Материал долбяка - инструментальный сплав, теоретически обработанный до высокой твердости.

Исходный контур (ГОСТ 13755-84) определяет как геометрию нарезаемого колеса, так и геометрию производящего колеса (долбяка). Стандартами установлены следующие параметры долбяка:

- число зубьев долбяка;

- модуль;

- угол наклона (только у косозубых долбяков для нарезания косозубых колес);

- делительный диаметр;

- диаметр вершин;

- нормальная толщина;

- угол развернутого профиля, соответствующий точке начала технологического утолщения ножки зуба.

При нарезании зубчатого колеса с помощью долбяка может возникнуть подрез, если рабочий отрезок линии зацепления в станочном зацеплении выйдет за пределы линии зацепления. На рис. 6 изображен предельный случай - окружность вершин производящего колеса проходит через конец линии зацепления в точке N. Такое положение достигнуто благодаря установке инструмента со смещением, т.е.

.

Коэффициент смещения инструмента, необходимый для устранения подреза, установим с помощью рис.1.

Из треугольников NN_oO_o и ОМО_о следует, что

откуда

Рис. 1. Схема установки долбяка, исключающей подрез колеса

(1)

Проектируя делительное межосевое расстояние и межосевое расстояние станочного зацепления на направления, перпендикулярные соответствующим линиям зацепления, получим

,

откуда, учитывая, что , после несложных преобразований получим

(2)

Выразив через параметры долбяка и станочного зацепления, после преобразований получим

. (3)

Общую формулу для вычисления минимального коэффициента смещения по подрезу (3) можно привести к более удобному виду, если учесть, что в данной лабораторной работе применяются учебные установки с имитаторами долбяков, имеющие следующие значения параметров

; ; ;

В этом случае точная формула для расчета минимального коэффициента по подрезу принимает вид

. (4)

Приближенная формула для расчета минимального коэффициента смещения по подрезу (полученная эмпирически) позволяет получить значения, близкие к результатам счета по формуле (4); она имеет вид:

, (5)

где - поправочный коэффициент;

- угол станочного зацепления;

- угол профиля на окружности вершин производящего колеса;

- число зубьев производящего колеса;

- число зубьев нарезаемого колеса;

- сумма чисел зубьев в станочном зацеплении;

- диаметр основной окружности производящего колеса;

- диаметр окружности вершин производящего колеса.

НАРЕЗАНИЕ ЗУБЬЕВ КОЛЕСА ДОЛБЯКОМ

Прибор состоит из прозрачного пластмассового диска и имитатора долбяка (далее называемого долбяком), смонтированных на общей панели.

Согласованное перемещение диска и долбяка осуществляется с помощью бесконечной гибкой нити (струны), навитой на однотипные соосные (начальные) цилиндры заготовки и долбяка. Постоянное натяжение нити осуществляется с помощью подпружиненного рычага с роликом.

Бумажная заготовка (круг) накалывается на три иглы, расположенные в средней части диска, и закрепляются металлической накладкой с помощью винта.

В металлическую ось диска впрессована игла с небольшим вылетом острия. Эта игла намечает центр заготовки (бумажного круга).

С помощью установочного винта, расположенного на ближней части панели рядом с клавишей, можно изменять станочное межосевое расстояние, тем самым вводя смещение инструмента. Величина смещения устанавливается по шкале, размещенной на ползуне (рядом с установочным винтом).

Прерывистое совместное вращение долбяка и заготовки осуществляется с помощью клавиши, расположенной в средней части передней кромки прибора.

Рабочее положение прибора наклонное. Оно обеспечивается откидывающейся подставкой, расположенной с тыльной (нижней) стороны прибора.

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРИ НАРЕЗАНИИ КОЛЕСА ДОЛБЯКОМ

Исходные данные:

а) число зубьев долбяка (проверить непосредственным расчетом);

б) расчетный модуль (выгравирован на долбяке);

в) коэффициент высоты головки исходного контура (ГОСТ 13755-84) ;

г) коэффициент радиального зазора (ГОСТ 13755-84) .

д) угол профиля исходного контура

ж) диаметр делительной окружности заготовки.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ ПРИ НАРЕЗАНИИ КОЛЕСА ДОЛБЯКОМ

Поставить прибор в рабочее положение. Для этого необходимо откинуть подставку с тыльной стороны прибора.

Установить заготовку (бумажный круг) на диск прибора. Для этого следует снять накладку и поместить заготовку на диск так, чтобы она расположилась под имитатором долбяка. Наколов заготовку на три иглы, закрепить ее с помощью накладки и винта.

С помощью установочного винта и шкалы установить нулевое смещение инструмента (Х=0).

Нарезать три-четыре зуба колеса. Для этого контур зубьев долбяка очерчивается твердым карандашом (Т-3Т) после каждого нажатия клавиши. При нажатии клавиши долбяк и заготовка, связанные гибкой нитью, поворачиваются на один шаг. При многократном нажатии клавиши и обводке контура зубьев долбяка карандашом на заготовке постепенно получится изображение зубьев "нарезаемого колеса".

После нарезания трех-четырех зубьев заготовка и долбяк поворачиваются без обводки карандашом зубьев долбяка (пропускаются три-четыре зуба долбяка).

С помощью установочного винта и шкалы устанавливается смещение инструмента .

Нарезать три-четыре зуба колеса со смещением инструмента

Снять бумажный диск и сдать прибор преподавателю.

На бумажном диске циркулем провести все расчетные окружности колес (основную, делительную, вершин зубьев и впадин).

Произвести обмер вычерченных зубьев (колеса нарезанного без смещения и со смещением исходного контура):

а) толщины зубьев по делительной окружности и ;

б) толщины зубьев по основной окружности и ;

в) толщины зубьев по окружностям вершин зубьев и ;

г) ширины впадин по делительной окружности и .

Индекс 1 - колесо нарезано без смещения, индекс 2 - со смещением. Допускается замерять толщины по хордам.

Оформление отчета

Отчет должен содержать исходные данные и геометрический расчет.

К расчету прилагается бумажный круг с вычерченными зубьями (на одной и той же заготовке нарезаются по три зуба со смещением и без смещения, смотри форму отчета к лабораторной работе № 9).

На круге должны быть вычерчены все расчетные окружности и сделаны следующие надписи: основной и делительный шаги, угол профиля исходного контура, модуль, расчетное число зубьев, коэффициент смещения инструмента, диаметры основной и делительной окружностей, фамилия студента, номер группы и дата выполнения работы.

Контрольные вопросы

1. Какова особенность профиля зуборезного инструмента, работающего по методу копирования и по методу обкатки?

2. Почему для метода копирования требуется значительно больший набор инструментов, чем для метода обкатки?

3. Какой из методов (копирования или обкатки) требует использования станков более сложной кинематики (например, зубофрезерных), а какой - более простых станков (например, фрезерных)?

4. Почему одним и тем же инструментом, работающим по методу обкатки, можно нарезать колеса данного модуля с разными числами зубьев?

5. Можно ли смещать инструмент (например, для устранения подреза) при нарезании по методу копирования?

6. Что такое исходный контур?

7. Что такое коэффициент смещения?

8. Каких положительных качеств колеса и передачи можно добиться выбором коэффициентов смещения?

9. Что значит термин наименьший коэффициент смещения?

10. Какой инструмент называется долбяком?

11. Что такое производящее колесо?

12. Какое зацепление называется станочным?

13. Какое относительное движение совершают центроиды нарезаемого и производящего колес?

14. Каким образом обеспечивается требуемое относительное движение заготовки и долбяка (на зубодолбежном станке и на учебном приборе)?

15. Как связаны между собой основные шаги нарезаемого колеса и долбяка?

16. Как зависит величина основного шага нарезаемого колеса от станочного межосевого расстояния?

17. Как можно влиять на геометрию нарезаемого на зубодолбежном станке колеса (предполагается, что зуборезный инструмент - долбяк стандартный)?

18. В каком случае возникает подрез нарезаемого колеса, если зуборезный инструмент - долбяк?

19. С каким параметром станочного зацепления однозначно связан коэффициент смещения, если параметры долбяка заданы?

20. Какое относительное движение совершают центроиды нарезаемого колеса и исходного контура?

Лабораторная работа №23