Тверской Государственный техническийуниверситет
Факультет дополнительного профессиональногообразования
Реферат
на тему:
«Методы нарезания зубьевцилиндрических зубчатых колёс»
1 семестр
Выполнил
студент 1 курса
группы ТМС 122
Проверил: Матвеев А.И.
Тверь
2009 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
2 Зубофрезерование
3 Зубодолбление
4 Зубозакругление
6 Зубошевингование
7 Холодное прикатываниезубьев
7 Зубохонингование
8 Зубошлифование
8 Зубострогание
Список использованнойлитературы
Введение
В общем циклеизготовления зубчатых колес процессы, связанные с формообразованием зубьев,имеют первостепенное значение. При изготовлении цилиндрических зубчатых колеснаибольшее распространение получили процессы червячного зубофрезерования изубодолбления. Эти процессы непрерывно совершенствуются.
Существует два основныхспособа нарезания зубьев цилиндрических зубчатых колес: копированием и обкаткой(огибанием).
Простейший способнарезания копированием заключается в прорезании впадин между зубьямипрофильными (модульными) инструментами. После прорезания каждой впадинызаготовку поворачивают на величину шага зацепления.
Нарезание зубьев методомобкатки (огибания) основано на воспроизведении зацепления зубчатой пары, однимиз элементов которой является режущий инструмент.
Итак, мы рассмотримнаиболее часто используемые методы нарезания зубьев цилиндрических зубчатыхколёс.
Зубофрезерование
Цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления с прямымии косыми зубьями нарезают методами копирования и обкатывания.
/>
Метод копирования применяют для чернового и чистовогонарезания зубьев дисковыми модульными и пальцевыми фрезами науниверсально-фрезерных станках с единичным делением. Этот метод имеет невысокуюпроизводительность и точность. Он применяется для изготовления небольших партийколес или запасных частей, а также для обработки цилиндрических и шевронныхколес крупного модуля.
Метод обкатывания является наиболее распространенным впроизводстве зубчатых колес. На зуборезных станках червячными фрезами принепрерывном делении нарезают цилиндрические прямозубые и косозубые колеса состандартными, конуснымии бочкообразными зубьями, червячныеколеса, шлицевые валы с эвольвентным и прямобочным профилем,двухвенцовые колеса и др.
Фрезерование с осевой подачей. Червячная фреза перемещаетсяпараллельно оси обрабатываемого колеса. Недостатком этого метода обработкиявляется большая длина врезания червячной фрезы.
Длину и время на врезаниеможно сократить уменьшением диаметра червячной фрезы, одновременной обработкойдвух и большего числа заготовок, применением радиальной подачи, фрез с заборнымконусом, фрезерованием с бесступенчатой регулируемой подачей (при увеличенииподачи при врезании и выходе фрезы из заготовки).
/>
При фрезеровании с радиально-осевой подачей червячная фреза вначале резания и до получения полной высоты зуба перемещается радиально. Затемрадиальная подача прекращается, и включается осевая. Этот метод осуществляют наспециальных зубофрезерных станках стандартными фрезами. При радиальной подачерезко возрастает нагрузка на зубья червячной фрезы, а следовательно, износзубьев, поэтому радиальную подачу spвыбирают меньше осевой s[sp=(0,3… 0,5) s]. Метод с радиально-осевой подачей экономичен прифрезеровании зубчатых колес с большим углом наклона зубьев и при работечервячными фрезами большого диаметра. В обычных условиях обработки применяютфрезерование с осевой подачей.
Применение многозаходных червячных фрез при зубофрезерованиис осевой, радиально-осевой и другими подачами является одним из средствповышения производительности. Чтобы рационально использовать преимуществамногозаходных фрез, необходимо соблюдение определенных условий.
Число заходов червячной фрезы не должно быть кратным числузубьев обрабатываемого колеса. Ошибки в заходности фрезы вызывают погрешность вшаге зубьев колеса во время фрезерования, устранить которые при последующихоперациях не всегда возможно. Известно, что при зубофрезеровании многозаходнымифрезами заготовка вращается быстрее относительно фрезы в прямой зависимости отчисла заходов. Это является главным преимуществом многозаходногозубофрезерования.
Современныежесткие станки с ЧПУ способствуют расширению области применения многозаходныхфрез. Так под последующее шевингование или шлифование используют цельные6-7-заходные фрезы с 15-17-стружечными канавками и длиной режущей части до 200 мм.
Фрезерование с диагональной подачей. Этот метод применяют в крупносерийноми массовом производстве для обработки колес с широкими зубчатыми венцами,пакета колес и колес с повышенной твердостью, когда необходимо иметь большойпериод стойкости фрез в процессе резания.
При диагональной подаче по сравнению с осевой улучшаетсясопрягаемость профилей зубьев (линии резов расположены не вдоль зуба, а подуглом) прямозубых колес при обкатке; поэтому этот метод целесообразно применятьи для колес, у которых в дальнейшем зубья не подвергаются чистовой обработке,например для зубчатых колес насосов. При диагональном зубофрезерованииэкономично применять длинные и точные фрезы.
Зубодолбление
При долблении зубьев методом обкатки круглыми долбякамиповышается производительность и точность обработки. Современные зубодолбежныестанки имеют жесткую конструкцию, гидростатические подшипники и направляющие,работают с частотой ходов 2500 в минуту, удобны в работе и для автоматизации.
Для расширения технологических возможностей зубодолбежныестанки нового поколения оснащают ЧПУ, шпиндель инструмента устанавливают вподвижной каретке с возможностью изменения положения долбяка вдоль осиобрабатываемого зубчатого колеса.
Это значительно расширяет технологические возможности станкаи позволяет за одну установку заготовки обрабатывать двух- или трех-венцовыезубчатые колеса.
/>
Метод обкатки круглыми долбяками более универсален, чемзубофрезерование червячными фрезами. Его применяют для нарезания колес внешнегои внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями бочкообразной и коническойформы. Колеса некоторых типов – блочные зубчатые колеса с близко расположеннымивенцами, шевронные колеса, и т.д. могут быть нарезаны только долбяками. Призубодолблении долбяками достигается более высокая точность профиля зуба именьшая шероховатость поверхности. Колеса с малой шириной зубчатого венца болееэкономично обрабатывать зубодолблением, а не зубофрезерованием.
Нарезание косозубых колес отличается от нарезания прямозубых колес тем, что помере возвратно-поступательного движения долбяк получает дополнительный поворот.Для нарезания косозубых колес внешнего зацепления долбяк должен быть такжекосозубым с тем же углом наклона, но с противоположным направлением. Колеса справым направлением зубьев нарезают левым долбяком, а колеса с левымнаправлением – правым долбяком. При обкатке долбяк и заготовка вращаются вразных направлениях.
Нарезание шевронных зубчатых колес осуществляют на горизонтальныхстанках двумя спаренными косозубыми долбяками с правым и левым наклоном зуба.Долбяки работают попеременно. Если один из них производит обработку до серединыширины зубчатого венца, другой в это время перемещается обратно и наоборот,образуя таким образом шевронный зуб.
Долбяки для шевронных колес изготовляют комплектно – одинправый и один левый для обработки обеих половин шевронного колеса. Послезатачивания диаметры долбяков в комплекте должны быть одинаковыми. Долбяки соспециальной заточкой могут нарезать зубья шевронного колеса без разделительнойканавки. На горизонтальных зубодолбежных станках последних моделей можно одновременнообрабатывать два колеса, расположенных на одном валу и имеющих различныймодуль, диаметры и угол наклона зуба и т.д.
Приобработке открытых венцов перебеги долбяка выше и ниже торца практически равнымежду собой. Ширина канавок для выхода долбяка в закрытых венцах необходимоучитывать при проектировании зубчатого колеса. Ширина должна быть достаточнойдля выхода долбяка и стружки. У косозубых колес ширина канавки длявыхода долбяка должна быть такой, чтобы между режущей кромкой долбяка и торцомбыл достаточный зазор.
В современных зубодолбежных станках с электронной системойуправления получил развитие метод со спиральной радиальной подачей – постояннойили уменьшающейся. Этот метод обеспечивает благоприятный сход стружки за счетоптимизации ее толщины в трех зонах. При спиральном движении подачи занесколько оборотов обрабатываемого колеса долбяк постепенно врезается наустановленную глубину резания.
По сравнению с обычнымиметодами долбления при методе со спиральной радиальной подачей применяют оченьбольшие круговые подачи и малые радиальные подачи.
Одновременноенарезание всех зубьев резцовыми головками осуществляется на специальных зубодолбежных станкахдля обработки прямозубых цилиндрических колес внешнего и внутреннегозацепления, шлицев, зубчатых муфт и копиров сложной формы методом копирования.
/>
Затылованныерезцы в головке расположены радиально; их число равно числу зубьев нарезаемогоколеса. Профиль режущей кромки резцов соответствует форме впадины зуба колеса.
Зубозакругление
Зубозакруглениена торцах зубьевприменяют для облегчения входа в зацепление и повышения срока службыпереключаемых на ходу зубчатых колес. Фасонную пальцевую фрезу обычно применяютдля получения радиусного закругления у прямозубых цилиндрических колес внешнегои внутреннего зацеплений. Метод обладает большой универсальностью, обеспечиваетразнообразную форму закругления и хорошее качество обработки, нопроизводительность станка и стойкость инструмента низкие.
/>
Этотметод используют в единичном и серийном производстве; в массовом производствеего применяют, когда другие методы и инструмент не могут быть использованы.
Болееэффективным методом закругления зубьев муфт и прямозубых цилиндрических колес свнешним и внутренним зацеплениями, с укороченной и нормальной высотами зубьевявляется метод единичного деления фасонными чашечными фрезами. Метод имеетвысокую производительность, а чашечные фрезы обладают большей стойкостью, чемпальцевые. Чашечные фрезы режут металл внутренними режущими кромками.
В процессе зубонарезания на торцах зубьев колес образуютсяострые кромки и заусенцы, которые ухудшают качество зацепления, снижают срокслужбы колес в результате скола острых кромок зубьев и т.д. Поэтому у зубчатыхколес после зубофрезерования и зубодолбления необходимо снимать фаски и удалятьзаусенцы.
Зубошевингование
Зубошевингование дисковым шевером является наиболее распространенным иэкономичным методом чистовой обработки зубьев незакаленных прямозубых икосозубых цилиндрических колес с внешним и внутренним зацеплением послезубофрезерования или зубодолбления. Шевингование применяют для повышенияточности зубчатого зацепления, уменьшения шероховатости поверхности на профиляхзубьев, снижения уровня шума и т.д.
Шевингованием можно повысить точность на одну-две степени.Точность шевингованных зубчатых колес достигает 6-8-й степени, шероховатостьповерхности Ra=0,8...2,0. Точность зубчатых колес впроцессе шевингования зависит главным образом от их точности послезубофрезерования или зубодолбления и коэффициента перекрытия шевера собрабатываемым колесом, который должен быть не менее 1,6.
/>
При шевинговании можно проводить продольную и профильнуюмодификацию зуба. Модификация эвольвентного профиля зубьев позволяет уменьшитьуровень шума и повысить срок службы зубчатой передачи. Модификацию формы зубапроводят также для компенсации деформации в процессе термической обработки.
Методы шевингования (параллельное диагональное,тангенциальное, врезное и их разновидности) различаются направлением подачи,конструкцией шевера и временем обработки. В процессе шевингования шевер иобрабатываемоеколесо находятся в плотном зацеплении, а оси их расположены под углом скрещивания.На профилях зубьев шевера имеются мелкие зубцы, грани которых образуют режущиекромки. В результате прижима шевера к обрабатываемому колесу с помощью подачистола и относительного скольжения, возникающего при пересечении осей, режущиекромки зубцов шевера при перемещении по поверхности зуба колеса внедряются внее и снимают тонкую стружку с профиля зуба.
Холодное прикатывание зубьев
Холодное прикатывание зубьев, так же как и шевингование,предназначено для чистовой обработки зубьев цилиндрических колес внешнегозацепления с модулем до 4 мм и диаметром до 150 мм. В отличие от шевингования, окончательная обработка профиля зубьев осуществляется без снятиястружки путем пластического деформирования металла в холодном состоянии.
В процессе прикатывания,обычно двумя накатниками, выполненными в виде зубчатых колес, обкатываютзаготовку с предварительно обработанными зубьями, расположенными напараллельных осях. Вращающийся накатник, перемешаясь к заготовке, придостижении беззазорного зацепления начинает процесс прикатки под определеннойсилой. Расстояние между осями накатника и детали постепенно уменьшается дополучения требуемого размера зубьев колеса.
Холодное прикатывание по сравнению с шевингованием позволяетповысить производительность в 4-5 раз, получить шероховатость поверхностизубьев Ra0,32, снизить уровень шума на 2...3дБ, повысить стабильность размеров зубчатого зацепления.
Холодным накатыванием из круглой металлической заготовки за одну рабочую операциюполучают точные зубчатые колеса, шлицевые профили и другие детали с модулем 0,8-6 мм и диаметром 10-370 мм. Материал выдавливается в радиальном направлении от ножки к головке зуба.Внешний диаметр заготовки меньше диаметра вершин зубьев готовой детали.
В процессе накатывания две накатные головки с планетарновращающимися (0-2250 об/мин) навстречу друг другу роликамиодновременнов течение коротких промежутков времени вступают в контакт с вращающейся деталью.Каждый следующий контакт инструмента с металлом происходит в новой впадинезубьев.
Зубохонингование
Зубохонингование применяют для чистовой отделки зубьев закаленныхцилиндрических колес внешнего и внутреннего зацепления. Хонингование зубьевосуществляют на специальных станках.
Обработку можно производить двумя методами – зубчатыми хонамис внешним и внутренним зацеплением. При хонинговании зубчатым хоном с внешнимзацеплением закаленное зубчатое колесо вращается в плотном зацеплении при углескрещивания осей у = 10-15°. Поджим деталей к хону осуществляетсяпружиной с силой 150-450 Н. Зубчатое колесо, кроме вращения, совершаетвозвратно-поступательное движение вдоль оси. Направление вращения инструментаменяется при каждом ходе стола.
Хонингование позволяет уменьшить шероховатость поверхности доRa0,32, удалить забоины и заусенцыразмером до 0,25 мм, снизить уровень звукового давления на 2-4 дБ и повыситьдолговечность зубчатой передачи. Зубчатые колеса, имеющие забоины и заусенцыперед хонингованием, целесообразно обкатывать на специальном станке илиприспособлении между тремя накатниками под нагрузкой для устраненияпогрешностей профиля зубьев.
Хонингование зубчатым хоном с внутренним зацеплением являетсяболее современным и производительным методом. Больший коэффициент перекрытияпри зацеплении хона с обрабатываемым колесом способствует исправлениюпогрешностей зацепления и повышению точности обработки.
Зубошлифование
/>
Современные условия эксплуатации требуют от зубчатых передачповышения крутящих моментов, снижения массы и размеров, плавности и бесшумностивращения, увеличения прочности и долговечности работы. Зубошлифование, наиболееперспективный метод финишной обработки рабочих поверхностей зубьев зубчатыхколес, способствует выполнению этих условий. По сравнению с другими методамишлифование позволяет не только снизить погрешности зубьев, полученных напредварительных операциях, но и устранить деформации после термическойобработки.
Зубошлифованием достигают 3-6 степень точности по ГОСТ1643-81 и шероховатость поверхности зубьев Ra0,2...1,0. Наибольшее распространение в промышленностиполучило обкатное и профильное зубошлифование.
Профильное шлифованиес непрерывным делением (Рейсхауэр) характеризуется чрезвычайно высокой производительностью. Вкачестве инструмента используют абразивный червячный круг с наружным профилемглобоидной формы, который охватывает сектор зубьев колеса. По всейширине зацепления между боковыми сторонами зубьев заготовки и червячным кругом имеетместо линейный контакт. Периодическую правку круга осуществляют алмазнымколесом, геометрия зубьев которого полностью соответствует геометрии зубьевшлифуемого колеса.
С целью повышения плавности зацепления и снижениярастягивающих напряжении после профильного зубошлифования в автомобильнойпромышленности широко применяют зубохонингование. Обкатное зубошлифованиеосновано на обкатке шлифовального инструмента, имеющего контур производящей зубчатойрейки, и обрабатываемого зубчатого колеса.
Обкатное шлифование с периодическим делением, которые производят двумятарельчатыми кругами обеспечивает высокую точность зубьев (3-5 степени) вособенности по профилю и направлению. Низкая производительность метода испециальные требования к предварительной обработке зубьев обусловили егоприменение для эталонных, мерительных и других высокоточных колес.
При непрерывном обкатном шлифовании абразивный круг являетсягибким носителем информации шлифуемых зубчатых колес. Применение двухзаходныхкругов по сравнению с однозаходными позволяет уменьшить время шлифования на30-40 %. Этот метод обеспечивает 4-6 степень точности зубьев, причем попоказателям кинематической точности (накопленная погрешность шага, радиальноебиение) и плавности хода (разность соседних окружных шагов, среднее отклонениешага), точность, обусловленная непрерывным методом шлифования, значительно выше(2-4 степени).
Зубострогание
Зубостроганиеявляется наиболее простым и менее производительным методом посравнению с другими методами нарезания прямозубых конических колес. Благодаряуниверсальности и несложной конструкции режущего инструмента он широкораспространен в единичном и серийном производстве. Обработку зубьев проводят назубострогальных станках методом обкатки с прерывистым делением.
/>
В основу процесса нарезания зубьев на этих станках положеностаночное зацепление обрабатываемого колеса с воображаемым производящим колесомроль зубьев которого выполняют зубострогальные резцы.
При обработке зубострогальные резцы, установленные врезцедержателях ползунов станка, получают возвратно-поступательное движение,необходимое для резания. Совместно с обрабатываемым колесом резцам сообщаюттакже движение обкатки. В результате последовательных огибающих резовпрямолинейные режущие кромки резцов формируют октоидный профиль зубьевобрабатываемого колеса.
Черновое нарезаниеметодом врезания является наиболее простым и экономичным. При этом методедвижение обкатки отсутствует, подачу в направлении режущего инструментасовершает стол с заготовкой. Черновое нарезание осуществляют обычно на 0,1-0,3 мм глубже теоретической высоты зуба, что позволяет устранить возможность касания вершинами чистовыхрезцов дна впадины зуба и тем самым улучшить их резание.
Черновое нарезание зубьев с модулем до 6 мм и малым числом зубьев, профиль которых имеет значительную кривизну, целесообразно выполнятьфасонными резцами. Форма режущей кромки резцов приближена к профилю зубьевобрабатываемого колеса на его внешнем торце.
Чистовое нарезание осуществляют методом обкатки чистовымизубострогальными резцами при согласованном вращательном движении люльки ишпинделя бабки изделия. По окончании обкатки заготовка выходит из зацепления синструментом и вместе с люлькой возвращается в исходное положение: происходитповорот заготовки для обработки следующего зуба.
Списокиспользованной литературы
1. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения.– М.: Высшая школа, 1999. – 591 с.
2. Корсаков В.С. Основытехнологии машиностроения. – М.: Высшая школа, 1974. – 335с.
3. Маталин А.А.«Технология машинострения» 1977. – 469 с.