Станки для нарезания конических колес с прямым зубом
Конические зубчатые колеса широко распространены в машиностроении для передачи движения между пересекающимися и скрещивающимися осями. Форма зубьев конического колеса по длине может быть прямолинейной или криволинейной, наклоненной к образующей начального конуса под углом. Из криволинейных зубьев чаще всего применяют круговой, так как его проще нарезать; кроме того, круговой зуб с углом наклона на малом диаметре колеса β = 0 воспринимает меньшее осевое давление.
Схема зубострогания
Обработка зубьев конических колес на зубострогальных станках, работающих по методу обката, теоретически основана на представлении о производящем колесе - воображаемом плоском коническом колесе, с которым обкатывается в процессе обработки заготовка. Характерным для плоского колеса является величина угла при вершине начального конуса 2φ0 = 180° (рис. 48,а), благодаря которой дополнительный конус превращается в цилиндр с осью zz и образующей аb. При развертке цилиндра на плоскость зубья колеса образуют прямобочную зубчатую рейку.
Рис. 48 Схема зубострогания
Рис.49 Процесс формообразования при зубострогании
Процесс формообразования зубьев
Процесс формообразования зубьев на заготовке можно представить себе так (рис. 49). Предположим, что заготовка выполнена из идеального пластичного материала. Если ее перекатывать без скольжения по стальному коническому плоскому (производящему) колесу, то зубья последнего на поверхности заготовки формируют впадины. После одного оборота заготовки вокруг своей оси образуется зубчатый венец, зубья которого будут счерчены по октоидальному профилю, который мало отличается от принятого эвольвентного профиля и вполне удовлетворяет практическим требованиям. То же самое произойдет и в случае, если, не перекатывая заготовку, заставить вместе с ней вращаться производящее колесо (как показано на рисунке). Вращение заготовки и производящего колеса должно быть кинематически связано и происходить без скольжения по начальным конусам. В данном случае, имея в виду плоское коническое колесо (2φ0 = 180°), начальный конус нарезаемого колеса должен катиться по начальной плоскости хх (см. рис. 48,а).
Оставим на производящем колесе 1 только два зуба (рис. 49). Сообщим заготовке 2 и производящему колесу вращение, в направлении стрелок. После того как заготовка перекатится через два зуба, реверсируем вращение и возвращаем оба колеса в исходное положение? В результате описанных перемещений два зуба производящего колеса образуют на заготовке две впадины: зуб 5 - впадину 4, зуб 6 - впадину 3. Таким образом, будет получен первый зуб на заготовке.
Повернем заготовку в исходном положении вокруг своей оси против часовой стрелки на угол, соответствующий шагу зацепления, и повторим весь цикл предыдущих обкаточных движений. Тогда зуб 5 образует на заготовке новую, впадину (на рисунке не показана), а зуб 6 будет входить В контакт с уже имеющейся впадиной 4. В результате второго цикла движений получим второй зуб на заготовке, и так далее, до тех пор, пока не будут образованы все зубья. Итак, процесс формообразования зубьев совершается в результате ряда чередующихся циклов движений. Каждый же цикл состоит из обкаточного движения производящего колеса заготовки, в процессе которого зубья колеса внедряются в материал заготовки, образуя впадины; реверсирования и обкаточного движения в обратном направлении; движения деления в конце обратного хода, когда заготовка поворачивается на один зуб. Зубья 5 и 6 производящего колеса заменяют двумя резцами 7 и 8.
Рис. 50 Кинематическая структура зубострогального станка
Резцы попеременно совершают прямолинейное возвратно-поступательное движение в радиальном направлении. Режущие кромки ab и а1b1 в своем поступательном движении в плоскостях abcd и а1b1 c1d1образуют впадину производящего колеса. Поэтому, если наряду с прямолинейным перемещением сообщить резцам вращение вместе с производящим колесом вокруг точки О, то в обкаточном движении они, врезаясь в заготовку, выстрагивают впадины. Режущие кромки аb и а1b1 в своем относительном движении огибают боковые поверхности зуба нарезаемого колеса. Поскольку толщина резцов меньше толщины зуба производящего колеса, впадины 3 и 4 при первом контакте с резцами не будут иметь полной ширины. Таким, образом, при обработке зубьев прямозубых конических колес необходимо осуществлять следующие движения: главное движение - прямолинейное возвратно-поступательное перемещение резцов; движение обкатки - вращение заготовки и производящего колеса (резцов); движение деления - поворот заготовки в конце обратного хода.
Кинематическая структура станка
Кинематическая структура станка нарезания прямозубого конического колеса по методу обкатки состоит из двух формообразующих групп. Одна группа обеспечивает движение качения В1 и В2 (рис. 50) заготовки 1 по плоскому колесу, вторая - образование формы зуба по длине (В1). Если резцу 2, размещенному на люльке 3 станка, сообщить прямолинейное возвратно-поступательное движение (от кривошипа 4) по образующей конус заготовки, то на нарезаемом коническом колесе получится прямой зуб.Для обеспечения согласованного движения люльки и заготовки в ней предусмотрен узел настройки ix. Цепь деления имеет орган настройки iy. За один цикл работы станка нарезается один зуб. Последовательность движений в каждом цикле будет следующей: а) рабочий ход - люлька 3 поворачивается по стрелке В1 на угол θ заготовка получает движение В2, а резцы - П1 ; обрабатывается один зуб; б) холостой ход -люлька вращается в обратном направлении и возвращается в исходное положение; заготовка отводится от резцов, чтобы при обратном ходе они ее не задевали; в) делительный- процесс - в конце холостого хода при помощи делительного диска 5 и суммирующего механизма 6 заготовка поворачивается на zi зубьев.
