Технологические возможности зубодолбления

Московский государственный  технический университет им. Н.Э. Баумана

Калужский филиал

Кафедра М1-КФ

 

 

 

Курсовая  научно-исследовательская работа студента

на  тему:

«Технологические возможности зубодолбления»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Козлов А.А. 
группа ТМД-111-С2

Проверил: Никитич В.Т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Калуга

2012

Содержание

Введение……………………………………………….….………..………………...3

1. Нарезание зубчатых колес долбяками……………….…………..…….…….6

  1.1. Принципиальная схема.…………… …………….………….………………..6

  1.2. Наладка станков для нарезания  прямозубых колес…………….……..…….8

  1.3. Наладка станков для нарезания косозубых колес. …………….…….……10

  1.4. Разновидности долбяков………………………………………………..…..11

  1.5. Расчет размеров долбяка.……………… …………….……………….……..12

2. Нарезание зубчатых колес гребенками………………………….……….…….13

3. Нарезание зубчатых колес головками………………….……….……………...15

4. Расчет  сил и режимов резания при  зубодолблении………………..………….17

Список  литературы…………………………………………….………….……….18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Зубодолбление наряду с зубофрезерованием является одним из наиболее производительных и широко распространенных процессов зубонарезания. В современном машиностроении применяются следующие два метода зубодолбления: огибания, когда инструментами являются зуборезная гребенка или зуборезный долбяк, и копирования, когда инструментом является зубодолбежная головка, обрабатывающая сразу все впадины между зубьями колеса.

Наименее производительным из них  является метод нарезания зуборезной гребенкой. Зуборезные гребенки представляют собой рейку, совершающую возвратно-поступательное движение относительно заготовки, вращающейся вокруг своей оси. Это движение обусловливает обкатку профиля зубчатого колеса рейкой, выполняющей строгание. Гребенки делятся на: а) черновые, применяемые для предварительной обработки; б) чистовые, применяемые для окончательной обработки колес; при этом обрабатывают только боковые стороны зубьев, не касаясь впадин; в) шлифовочные, применяемые для нарезания колес, зубья которых после термообработки подвергаются шлифованию.

Зубодолбежные головки — инструмент наивысшей производительности. Он предназначался первоначально для обеспечения заготовками шевинговальных станков. Для обслуживания одного шевинговального станка предварительно нарезанными заготовками требуется несколько зубофрезерных или зубодолбежных станков. Станок же, работающий зубодолбежной головкой, один в состоянии обеспечить заготовками шевинговальный станок. Однако в настоящее время в связи с достижением высокой точности изготовления головок последние стали применяться также и для окончательного чистового зубодолбления колес 2-го класса точности. Применение станков, работающих головкой, ограничено исключительно рамками массового производства, так как, во-первых, данная головка предназначена для нарезания колес только с одним числом зубьев, модулем и размерами зуба; во-вторых, один комплект ее резцов в состоянии нарезать несколько тысяч колес, а сама головка может служить неопределенно долгое время. Кроме того, резцы головок, нарезающих колеса с малыми числами зубьев, имеют недостаточные задние углы на боковых сторонах. К достоинствам головки, помимо высокой производительности и достаточной точности нарезаемых колес, надо отнести возможность нарезания ею блочных колес и колес с буртами.

Зуборезные долбяки — один из первых появившихся зуборезных инструментов, работающих методом огибания. Обычно долбяки по причине их высокой точности применялись для окончательной обработки зубьев, предварительно нарезанных червячной фрезой. Однако в последнее время в связи с повышением точности конструирования червячных фрез и усовершенствованием методов их изготовления эти фрезы начали применять как чистовой инструмент. Так как червячные фрезы в общем случае являются инструментом более производительным, чем долбяки, то эту тенденцию замены зубодолбления зубофрезерованием в целом надо признать прогрессивной. Долбяк является наиболее универсальным из зуборезных инструментов. Если любой другой зуборезный инструмент для нарезания цилиндрических колес и им подобных изделий имеет так или иначе ограниченную область применения, то долбяками можно нарезать цилиндрическое зубчатое колесо любого типа.

Перечислим  кратко области применения долбяков и типы изделий, обработка которых зубодолблением является или единственно возможным методом обработки, или более рациональным по сравнению, например, с зубофрезерованием: 1) колеса внутреннего зацепления; 2) блочные колеса и колеса с буртами; 3) нарезание точных шевронных колес методом огибания без продольной канавки между двумя ветвями шеврона; 4) нарезание точных зубчатых реек методом огибания; 5) зубчатые секторы; 6) нарезание без подрезания или с незначительной величиной такового некорригированных колес с малыми числами зубьей. Нарезание долбяками во многих случаях более производительно, чем зубофрезерование, даже применительно к обработке колес обычной дисковой формы за счет того, что при зубофрезеровании требуется значительное время для врезания в заготовку, особенно при фрезеровании косозубых колес и колес с большим числом зубьев.

Точность  обработки при зубодолблении соответствует 6—7-й степеням, шероховатость Rz=15-30 мкм.

Выпускают станки, оснащенные системами ЧПУ, которые  связывают все движения исполнительных органов станка. Эти станки характеризуются  высоким качеством и высокой  производительностью обработки. Такие  станки работают в автоматическом цикле, включающем смену инструмента и  оснастки; наладку на изготовление нового изделия с заменой оснастки выполняют переключением программы; станки имеют адаптивную систему  управления по колебанию условий  обработки, обеспечивают модификацию  продольного профиля зубьев изделия, могут встраиваться в автоматические линии и ГПС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Нарезание зубчатых колес долбяками.

1.1. Принципиальная схема.

Зубодолбление — наиболее универсальный способ нарезания цилиндрических зубчатых колес. Он имеет наибольшее применение при нарезании зубьев на блочных (многовенцовых) колесах и на колесах с буртами, на колесах внутреннего зацепления и шевронных колесах с непрерывным зубом без канавки. В большинстве остальных случаев фрезерование зубьев более производительно и экономично, чем зубодолбление. Процесс зубодолбления основан на использовании принципа зацепления двух сопрягаемых зубчатых колес (рис. 1), одно из которых — долбяк, а другое — заготовка. Долбяк изготовляется из инструментальной стали и имеет режущую часть.

В зубодолбежных станках, работающих по полуавтоматическому циклу, осуществляются следующие движения (рис. 2): возвратно- поступательное движение шпинделя с долбяком (главное движение резания); непрерывное вращение стола с заготовкой, согласованное с вращением долбяка; непрерывное врезание долбяка в заготовку в период чернового и получистового проходов (радиальная подача); отвод стола с заготовкой от долбяка (или долбяка от стола) при вспомогательном ходе последнего и возврат его в исходное положение перед началом резания; отвод суппорта долбяка, когда нарезание закончено, после чего станок автоматически останавливается.

Круговая  подача заготовки осуществляется на станке автоматически в процессе взаимного обката долбяка с заготовкой, так как за каждый двойной ход  долбяка происходит поворот заготовки  на какой-то угол.

Шевронные колеса нарезают на горизонтальных зубодолбежных  станках двумя поочередно работающими  косозубыми долбяками. Таким методом можно нарезать шевронные колеса без промежуточной канавки между двумя шевронами, где косые зубья с правым и левым направлением как бы продолжают друг друга. При нарезании шевронных зубьев правозаходная часть колеса нарезается долбяком с левыми зубьями, и наоборот.

На  этих станках долбяки и заготовки совершают такие же движения, как и на вертикальных станках, но дополнительный поворот долбяка обеспечивается винтовыми направляющими — копирами.

В условиях массового производства наиболее производителен метод одновременного зубодолбления всех зубьев колеса резцовой головкой с радиально расположенными выдвижными затылованными резцами, число которых равно числу нарезаемых зубьев. Режущая кромка каждого резца по форме соответствует впадине зуба. Зубья нарезаются за несколько ходов заготовки относительно головки, "резцы которой постепенно сближаются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Наладка станков для нарезания прямозубых колес.

Рис. 3

 

 

 

 

Рис. 5

 

Рис. 4

Основные операции наладки: установка  долбяка (рис. 3), оправки (рис.4) и заготовки (рис. 5), длины хода долбяка и его  конечных положений относительно заготовки, глубины врезания; настройка гитар  скоростей (число ходов долбяка  в минуту), деления, круговых подач  и механизма радиальной подачи; выбор  кулачка  или установка упора  выключения радиальной подачи стола.

При применении опорной шайбы с увеличенной  площадью опоры (см. рис. 8, в) повышается жесткость крепления долбяка. Эффективно крепление долбяка с опорной  зубчатой шайбой К (см, рис. 8, г) у размеры которой соответствуют размерам долбяка. При таком способе крепления повышается прочность сточенного долбяка, толщина стачиваемого слоя, а следовательно, срок его службы, но необходимо применять долбяки без скоса на опорной поверхности.

Биение  долбяка не должно превышать 0,01—0,02 мм. Радиальное биение заготовки (рис. 10) допускается в пределах 0,02—0,06 мм в зависимости от размеров и  точности нарезаемого колеса. Длина хода долбяка должна превышать длину нарезаемого зуба на 5—20 мм в зависимости от ширины венца. Ее устанавливают с помощью специальной шкалы или линейки на диске шатунного механизма, затем специальным механизмом определяют крайнее нижнее положение долбяка относительно зуба. Эта установка должна быть особенно точной при обработке колес с заплечиком или блочных колес, чтобы избежать удара долбяка о торец заготовки.

Кулачок врезания должен занимать такое положение  относительно ролика, толкающего суппорт, чтобы при наивысшем положении  ролика долбяк углубился в заготовку на полную глубину врезания (рис.6). Настройка на глубину осуществляется с помощью лимба.

Рис. 6. 1 – долбяк, 2 – заготовка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Наладка станков для нарезания косозубых колес.

Долбяк должен быть косозубым, с таким же углом наклона зубьев (стандартные значения угла наклона косозубых долбяков р = 15 и 23°), как и у нарезаемых колес, но с обратным направлением. Для образования винтовых зубьев долбяк при поступательном движении должен получать дополнительный поворот вокруг оси, что достигается установкой на станке специальных винтовых копиров — направляющих вместо обычных прямолинейных направляющих. Один из копиров прикреплен к ползуну и совершает возвратно-поступательное движение. Второй неподвижный копир закреплен в отверстии червячного колеса, сквозь которое проходит ползун.

Рис. 7

Особенности наладки зубодолбежного станка для  нарезания колес внутреннего  зацепления: 1) стол и заготовка вращаются  в одном направлении (рис. 7), что  обеспечивается переключением соответствующих передач или установкой промежуточного (паразитного) колеса в гитаре деления; 2) возможна интерференция, т. е. подрезание долбяком профилей нарезаемого зуба. Чтобы избежать подрезания, увеличивают разницу между числом зубьев колеса и долбяка, применяют колеса с укороченным зубом или специально спроектированные долбяки, позволяющие нарезать колеса с меньшим числом зубьев.

 

 

 

 

 

 

4. Разновидности долбяков.

Долбяк представляет собой зубчатое колесо со смещением, передняя поверхность которого смещена на величину а от исходного сечения для увеличения срока службы долбяка, который перетачивают по передней поверхности. В исходном сечении размеры зуба долбяка равны размерам зуба исходного контура инструментальной рейки. Передний угол стандартных долбяков у = 5°; задний угол на вершине зубьев а = 6°; задний боковой угол несколько изменяется при переточках долбяка и равен ~2°. В ряде случаев применяют большие значения передних и задних углов долбяка для облегчения процесса резания. На рис. 9 показаны различные типы стандартных долбяков. На рис. 10 приведена конструкция сборного долбяка, применяемого на заводах тяжелого машиностроения для нарезания прямозубых, косозубых (Р_д=30°) и шевронных колес модулем до 40 мм на горизонтальных зубодолбежных станках, работающих двумя долбяками.

г)                       д)

 

Рис. 8. а - дисковый для прямозубых колес;

 б - чашечный; в - дисковый для косозубых колес; г - хвостовой; д - втулочный.

 

Рис. 9. Сборный долбяк для нарезания колес модулем 10-40 мм: 1- корпус; 2 -кольцо; 3 - зуб долбяка; 4  - болт; 5 - штифт; 6 – винт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Расчет размеров долбяка.

1 Число зубьев долбяка.

, где  – номинальный делительный диаметр долбяка, который выбирается из ряда значений 25; 38; 50; 75; 100; 125; 160; 200.

2 Коэффициент высоты головки  зуба долбяка. 

, где  – делительный диаметр колеса, – диаметр впадин колеса – расчетный размер, – коэффициент смещения исходного контура колеса.

3 Толщина зуба исходного инструментального  контура долбяка.  ,

4 Диаметр делительной окружности  долбяка.  ;

5 Диаметр основной окружности  долбяка, как у любого зубчатого  колеса. ;

6 Минимально допустимая толщина  зуба долбяка на вершине зуба. ;

7 Профильный угол долбяка в  торцовом сечении  на делительной  окружности. ;

8 Боковые задние углы долбяка  в сечении плоскостями, касательными  к основному цилиндру эвольвентной винтовой поверхности. .

 

 

 

 

 

 

 

2. Нарезание зубчатых колес гребенками.

Нарезание зубьев зуборезными гребенками осуществляется на зубострогальных станках методами обкатки и копирования однозубым  профильным инструментом. На рис.  10 показаны конструкции гребенок для  чистового и предварительного зубодолбления.