Изготовление зубчатых колес. Метод копирования и огибания.

Существует два принципиально отличных друг от друга метода изготовления зубчатых колес:

- метод копирования. При этом методе профиль инструмента (дисковая или пальцевая фреза) повторяет профиль впадины нарезаемого колеса. Как метод нарезания колес он обладает существенными недостатками – относительно низкой производительностью и точностью; необходимостью иметь большое количество типо-размеров инструмента для нарезания различных колес (при этом сам инструмент имеет сложную форму); необходимостью иметь на станке дополнительное делительное устройство, и др. Поэтому данный метод при нарезании зубчатых колес используется редко (в основном в ремонтном производстве) и в данном курсе не рассматривается;

- метод обката (иногда его называют методом огибания). При этом методе инструмент (долбяк) представляет собой как бы эвольвентное зубчатое колесо, обладающее режущей кромкой (и выполненное из соответствующей инструментальной стали). При нарезании колеса, помимо движения резания, инструменту и заготовке дают движение обката, т.е. движение, имитирующее работу двух зубчатых находящихся в зацеплении колес. В этом случае на нарезаемом колесе автоматически формируется нужное число зубьев с эвольвентным профилем. При этом профиль зуба формируется не как копия профиля инструмента, а как огибающая ко многим положениям профиля зуба инструмента в его движении относительно нарезаемого колеса. Значительно повышается производительность (т.к. процесс идет непрерывно) и точность (т.к. нет дополнительного делительного устройства). Резко снижается необходимая номенклатура инструмента, т.к. одним и тем же инструментом можно нарезать колесо данного модуля с любым числом зубьев. Зубчатая рейка с прямолинейным профилем зуба является частным случаем эвольвентного колеса, поэтому при методе обката наиболее часто используется инструмент реечного типа (инструмент, который в осевом сечении имеет форму зубчатой рейки). Это может быть зубчатая гребенка или червячная фреза, которая применяется наиболее часто. При этом резко упрощается форма инструмента и его изготовление. Стандартная зубчатая рейка, положенная в основу инструмента, называется производящим исходным контуром. Так как головка зуба инструмента формирует ножку зуба нарезаемого колеса, то высота головки производящего исходного контура делается в соответствии с высотой ножки зуба обычного исходного контура, т. е. производящий исходный контур имеет симметричный по высоте зуб относительно делительной прямой. Для увеличения стойкости инструмента режущая кромка зуба у вершины имеет скругление. Величина скругления определяется коэффициентом высоты скругленного участка h_k^*= 0.25. Еще одним значительным преимуществом метода обката является то, что одним и тем же инструментом, на одном и том же станке (без дополнительных затрат) можно у колес с одинаковым числом зубьев для формирования профиля использовать различные участки эвольвенты, значительно изменяя форму зубьев и свойства колес и передач. Это достигается изменением положения инструмента относительно заготовки при нарезании колеса.

На рисунке 41 изображено станочное зацепление производящего исходного контура с нарезаемым колесом (реечное зацепление). В данном случае линия зацепления является касательной к основной окружности нарезаемого колеса и перпендикуляром к профилю зуба рейки. Точка ее пересечения с линией центров (в данном случае линия центров – это прямая, проходящая через центр колеса и перпендикулярная к делительной прямой рейки) является полюсом зацепления W, через который проходит начальная окружность нарезаемого колеса в станочном зацеплении. Прямая рейки, касательная к начальной окружности колеса в полюсе зацепления, является начальной прямой. Так как начальная прямая в процессе нарезания перекатывается без скольжения по начальной окружности колеса (начальные линии – это центроиды в относительном движении), то все размеры с начальной прямой в истинную величину переносятся на начальную окружность нарезаемого колеса, в том числе и шаг. Но шаг на начальной прямой рейки величина стандартная, которая должна быть на делительной окружности колеса. Поэтому при зацеплении со стандартной рейкой в качестве начальной окружности всегда выступает делительная окружность колеса, а угол зацепления равен стандартному углу профиля исходного контура (α _w= α = 20⁰). Положение инструмента характеризуется коэффициентом смещения " x". Смещение считается нулевым (x=0), если при нарезании делительная прямая рейки касается делительной окружности колеса (совпадает с начальной прямой рейки); смещение положительное (x=0), если делительная прямая проходит вне делительной окружности нарезаемого колеса (инструмент отодвигается от центра заготовки – именно этот случай изображен на рисунке 41); при отрицательном смещении инструмент приближается к центру заготовки и делительная прямая рейки пересекает делительную окружность колеса. На рисунке 42 показано, как изменяется форма зуба с изменением коэффициента смещения. Из рисунка видно, что во всех случаях формируется одна и та же эвольвента. При изменении положения инструмента изменяется используемый для профиля зуба участок этой эвольвенты. С увеличением коэффициента смещения зуб становится более толстым, более жестким, более прочным на изгиб. Увеличение радиусов кривизны эвольвенты на более высоких участках приводит также к увеличению контактной прочности зубьев. Применение отрицательного смещения позволяет уменьшить габариты нарезаемых колес.

17.Минимальное допустимое число зубьев. Понятие о корректировании зубчатых колес. В передаче вращательного движения участвуют, минимум, три зуба. При этом все зубья одной шестерни не могут одновременно принимать участия в передаче. Как минимум, еще столько же должно быть в резерве. Четыре зуба - это уже не зубчатое колесо, а крест.
Если хотя бы на одной шестерне зубьев будет пять, то передачи вращения совсем не получится. Поэтому шесть зубьев - минимальное количество для создания зубчатой передачи. Именно по этой причине и произошло название шестеренка. Корригированием называется улучшение профиля зуба путем его очерчивания другим участком той же эвольвенты по сравнению с нормальным зацеплением (рис. 6.26). Корригирование применяется: а) для устранения подрезания зубьев шестерни при z< z_min;

б) для повышения изгибной прочности зубьев, что достигается увеличением их толщины;

в) для повышения контактной прочности, что достигается увеличением радиуса кривизны в полюсе зацепления;

r) для получения заданного межосевого расстояния передачи (см. рис. 6.11).

Рис. 6.26. Исправление формы зуба

1-зуб некорригнрованного колеса; 2-зуб корригированного колеса. Корригирование осуществляется смещением инструментальной рейки на величину х при нарезании зубьев (рис. 6.25, 6). Положительным называется смещение рейки от центра зубчатого колеса, отрицательным — к центру. При положительном смещении увеличивается толщина зуба у основания (см. рис. 6.26), что повышает его прочность на изгиб. Диаметр выступов D_евозрастает. Профиль зуба переходит на участок эвольвенты, более удаленной от основной окружности r₀ что приводит к увеличению радиусов кривизны и, следовательно, к повышению контактной прочности. При отрицательном смещении рейки происходит обратное явление. У корригированных колес по делительной окружности толщина зуба и ширина впадины не одинаковы, но в сумме остаются равными шагу t. В зависимости от сочетания смещений при нарезании зубьев парных зубчатых колес коррекция может быть высотной или угловой. При высотной коррекции шестерня изготовляется с положительным коэффициентом смещения ξ ₁, а колесо с отрицательным -ξ ₂, но так, чтобы ξ ₁ = -ξ ₂. Суммарный коэффициент смещения ξ _c= ξ ₁+ ξ ₂=0. Высотная коррекция применяется при большом передаточном числе, когда требуется обеспечить такие формы зубьев шестерни и колеса, при которых они будут примерно равнопрочными на изгиб. При высотной коррекции зубчатой пары диаметры делительной и начальной окружностей совпадают, как и в нормальном зацеплении, следовательно, меж- осевое расстояние А, коэффициент перекрытия ε и угол зацепления α остаются неизменными. Общая высота зубьев также не изменяется против ее нормального значения. Меняется лишь соотношение между высотой головок и ножек зубьев, вследствие чего такая коррекция и называется высотной. Угловая коррекция является общим случаем корригирования, при котором суммарный коэффициент смещения ξ _c≠ 0. Если ξ _c= ξ ₁+ ξ ₂≠ 0 при ξ ₁> 0 и ξ ₂> 0, то толщина зубьев по длительным окружностям и диаметры выступов D_e (см. рис. 6.26) увеличатся как у шестерни, так и у колеса. Для правильного зацепления колеса необходимо раздвинуть, увеличив межосевое расстояние на Δ А (см. рис. 6.11, б); при этом возникнут новые начальные окружности. При увеличении А возрастет угол зацепления α, который не будет равен профильному углу инструмента α _д=20^o. По этой причине такая коррекция называется угловой. Угловая коррекция по сравнению с высотной дает значительно большие возможности влиять на различные параметры зацепления, поэтому применяется чаще.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: