RU2051298C1

RU2051298C1 - Method of cutting of x-gears

Info

Publication number: RU2051298C1
Authority: RU
Inventors: Лев Александрович Лавренко
Original assignee: Криворожский горнорудный институт
Priority date: 1990-12-13
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: first gear wheel blank and rack-type cutter are installed on frame with radial displacement, then blank is brought into engagement with rack cutter and pitch of basic rack of above-indicated rack cutter is found from relationship given in description of invention. EFFECT: manufacture of heavily loaded gear trains. 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в тяжелонагруженных зубчатых передачах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in heavily loaded gears.

Известен способ нарезания зубчатых колес методом копирования, заключающийся в последовательном прорезании впадин между зубьями фасонным по профилю впадины инструментом. Обработку производят дисковыми и пальцевыми модульными фрезами, строгальными резцами, многорезцовыми зубодолбежными головками, эвольвентными протяжками, шлифовальными фасонными кругами [1]
Пальцевая модульная фреза имеет в продольном сечении профиль впадины между зубьями нарезаемого колеса. При работе она совершает вращательное движение вокруг своей оси и поступательное по длине зуба. Метод копирования применяется для обработки крупномодульных шевронных колес и для шлифования зубьев колес в массовом производстве.A known method of cutting gears by the copy method, which consists in sequentially cutting cavities between the teeth with a shaped tool along the profile of the cavity. Processing is performed by disk and finger modular milling cutters, planing cutters, multi-cutting gear-shaping heads, involute broaches, grinding shaped wheels [1]
The finger modular cutter has a longitudinal section in the longitudinal section of the cavity between the teeth of the cutting wheel. When working, it makes a rotational movement around its axis and translational along the length of the tooth. The copying method is used for processing large-modular chevron wheels and for grinding wheel teeth in mass production.

Недостатком данного способа нарезания зубчатых колес является сравнительно узкий диапазон зубчатых колес с уменьшенной диспропорцией зубьев по контактной и изгибной прочности. Зубчатые колеса, нарезанные данные способом, обладают пониженной точностью из-за постепенного накапливания ошибок по шагу. The disadvantage of this method of cutting gears is a relatively narrow range of gears with a reduced imbalance of the teeth in contact and bending strength. Toothed wheels, sliced by the data method, have reduced accuracy due to the gradual accumulation of errors along the step.

Известен также способ нарезания зубчатых колес огибанием вследствие взаимодействия на станке нарезаемого колеса с инструментальной рейкой (червячная фреза, гребенка). При изготовлении зубчатого колеса на станке в этом случае процесс нарезания зубьев можно рассматривать как зацепление производящего исходного контура инструмента с нарезаемым колесом (заготовкой) [2]
Предварительно устанавливают заготовку зубчатого колеса на станину. Устанавливают инструментальную рейку со смещением в радиальном направлении.There is also known a method of cutting gears by bending due to the interaction on the machine tool of the cut wheel with the tool rack (worm cutter, comb). In the manufacture of a gear wheel on the machine in this case, the process of cutting teeth can be considered as engagement of the producing initial contour of the tool with the cut wheel (blank) [2]
Pre-set the workpiece of the gear on the frame. Install the tool rail with a shift in the radial direction.

При положительном смещении (отодвигании инструментальной рейки от заготовки) зуб нарезаемого колеса утолщается у основания и повышается его изгибная прочность. При отрицательном смещении (сближении инструмента рейки с заготовкой) зуб нарезаемого колеса у основания становится тоньше, поэтому повышение изгибной прочности зубьев одного колеса приводит к уменьшению изгибной прочности зубьев парного ему нарезаемого колеса. With a positive displacement (moving the tool rail away from the workpiece), the tooth of the cut wheel thickens at the base and its bending strength increases. With a negative bias (the rake tool approaches the workpiece), the tooth of the cut wheel at the base becomes thinner, therefore, an increase in the bending strength of the teeth of one wheel leads to a decrease in the bending strength of the teeth of the pair of cut wheels.

При этом применяемая угловая коррекция для увеличения приведенного радиуса кривизны малоэффективна из-за уменьшения коэффициента перекрытия. Высотная коррекция также малоэффективна при средних и больших числовых зубьев колес, поэтому основным недостатком данного способа является сравнительно узкий диапазон нарезаемых корригированных зубчатых колес с уменьшенной диспропорцией по контактной и изгибной прочности и повышенной нагрузочной способностью. In this case, the applied angular correction to increase the reduced radius of curvature is ineffective due to a decrease in the overlap coefficient. Altitude correction is also ineffective with medium and large numerical gear teeth, therefore, the main drawback of this method is the relatively narrow range of cut corrected gears with reduced imbalance in contact and bending strength and increased load capacity.

Целью изобретения является расширение диапазона нарезаемых корригированных колес с уменьшенной диспропорцией по контактной и изгибной прочности и повышенной нагрузочной способностью. The aim of the invention is to expand the range of cut corrected wheels with reduced imbalance in contact and bending strength and increased load capacity.

Цель достигается тем, что в способе нарезания зубчатых корригированных колес, заключающемся в том, что предваpительно устанавливают на станину заготовку зубчатого колеса и инструментальную рейку со смещением в радиальном направлении, затем вводят во взаимодействие заготовку с инструментальной рейкой, шаг производящего исходного контура упомянутой инструментальной рейки выбирают по зависимости
P

где ΔZ положительное приращение числа зубьев нарезаемого колеса при низкой и средней твердости активных поверхностей зубьев и отрицательное приращение зубьев нарезаемого колеса при высокой твердости активных поверхностей зубьев
ΔΖ=d·

, где Р_n нормальный шаг зацепления;
m_n нормальный модуль зацепления;
d диаметр делительной окружности нарезаемого колеса;
m окружной модуль зацепления.The goal is achieved by the fact that in the method of cutting gears corrected wheels, which consists in preliminarily setting the workpiece of the gear wheel and the tool rack with a radial displacement, then the workpiece is inserted into the interaction with the tool rack, the step of the initial contour of said tool rack is selected according to
P

where ΔZ is a positive increment of the number of teeth of the cutting wheel at low and medium hardness of the active tooth surfaces and a negative increment of the teeth of the cut wheel at high hardness of the active tooth surface
ΔΖ = d

where P _{n is the} normal meshing pitch;
m _n normal engagement modulus;
d the diameter of the pitch circle of the cut wheel;
m circumferential meshing module.

Сущность изобретения заключается в том, что при нарезании колес данным способом, геометрическими параметрами производящего исходного контура инструментальной рейки учитывается не только модуль зацепления, но и число зубьев нарезаемого корригированного колеса, что обеспечивает новое свойство объекту изобретения и соответствует критерию изобретения "существенные отличия". The essence of the invention lies in the fact that when cutting wheels in this way, the geometrical parameters of the producing initial contour of the tool rail take into account not only the engagement module, but also the number of teeth of the cut corrected wheel, which provides a new property to the subject of the invention and meets the criterion of the invention "significant differences".

П р и м е р. В передаче Новикова при твердости активных поверхностей 45-48 НРСэ из стали 40Х изгибная прочность использована практически на 100% а контактная прочность только на 62% так как отношение

0,62
Основным критерием работоспособности является изгибная прочность (Гузенков П.Г. Детали машин, М. Высшая школа, 1982, с. 217, 218).PRI me R. In Novikov’s transmission, when the active surfaces have a hardness of 45-48 NRSe from 40X steel, the flexural strength is used almost 100% and the contact strength only 62% since the ratio

0.62
The main criterion for performance is flexural strength (P.G. Guzenkov, Machine Parts, M. Higher School, 1982, p. 217, 218).

Передача имеет следующие геометрические параметры: Z₁ 14; β= 24^o; m_n 2,5 мм; d₁ 39,38 мм; d₂ 78,76 мм; рn₁ 7,85 мм; [σ]и₁= 245 МПа; σи₁= 242 МПа; σи₂= 242 МПа; [σ]и₂= 245 МПа.The transmission has the following geometric parameters: Z ₁ 14; β = 24 ^o ; m _n 2.5 mm; d ₁ 39.38 mm; d ₂ 78.76 mm; pn ₁ 7.85 mm; [σ] and ₁ = 245 MPa; σ and ₁ = 242 MPa; σ and ₂ = 242 MPa; [σ] and ₂ = 245 MPa.

Увеличиваем шаг зубьев производящего исходного контура и, соответственно, получим шаг зубьев режущих граней инструментальной рейки. We increase the tooth pitch of the producing initial contour and, accordingly, we obtain the tooth pitch of the cutting edges of the tool rail.

При числе зубьев шестерни Z₁ ¹ 12 шаг зубьев режущих граней инструментальной рейки по средней прямой
P

= P

7,85

9,42 мм.With the number of gear teeth Z ₁ ¹ 12, the tooth pitch of the cutting edges of the tool rail in the middle straight line
P

= P

7.85

9.42 mm.

Номинальное напряжение по изгибной прочности снизилось и составляет

= σ_и

242

170 МПа
При числе зубьев шестерни Z_llmin Z_II ^II10 шаг зубьев режущих граней инструментальной рейки по средней прямой
P

= P

7,85

10,99 мм.The nominal flexural stress has decreased and amounts to

= σ _and

242

170 MPa
With the number of gear teeth Z _ll min Z _II ^II 10, the pitch of the teeth of the cutting edges of the tool rail in the middle straight line
P

= P

7.85

10.99 mm.

=

242·

125 МПа
Снижение номинального напряжения по изгибу в 1,4 раза при Z_I ^I 12 и в 1,9 раза при Z_I ⁿ 10 реализует неиспользованную несущую способность зубьев по контактной прочности и повышает одновременно их нагрузочную способность. Это позволяет снизить диспропорцию зубьев нарезаемых корригированных колес по контактной и изгибной прочности и расширить диапазон зубчатых колес с высокой погрузочной способностью.The nominal flexural stress has decreased and amounts to

=

242

125 MPa
A decrease in the nominal bending stress by 1.4 times at Z _I ^I 12 and by 1.9 times at Z _I ⁿ 10 realizes the unused bearing strength of the teeth in terms of contact strength and simultaneously increases their load capacity. This allows you to reduce the imbalance of the teeth of the cut corrected wheels on contact and bending strength and to expand the range of gears with high loading capacity.

На фиг.1 изображен производящий исходный контур с шагом зацепления Рπ˙m; на фиг.2 производящий исходный контур с увеличенным шагом зацепления Р>π˙m; на фиг.3 производящий исходный контур с уменьшенным шагом зацепления Р <π˙m. Figure 1 shows the generating source circuit with gear pitch Pπ˙m; figure 2 producing the original circuit with an increased pitch pitch P> π˙m; figure 3 producing the original circuit with a reduced pitch pitch P <π˙m.

Окружная толщина у основания зубьев нарезаемых корригированных колес с увеличенным шагом зацепления Р>π˙m будет больше окружной толщин у основания зубьев с шагом зацепления Р π˙m за счет уменьшения числа зубьев, что повышает их изгибную прочность. Производящий исходный контур инструментальной рейки при нарезании таких корригированных колес изображен на фиг.2. The circumferential thickness at the base of the teeth of the cut corrected wheels with an increased gear pitch P> π˙m will be greater than the circumferential thickness at the base of the teeth with a gear pitch P π˙m due to a decrease in the number of teeth, which increases their flexural strength. Producing the initial contour of the tool rail when cutting such corrected wheels is shown in figure 2.

Окружная толщина у основания зубьев нарезаемы корригированных колес с уменьшенным шагом зацепления Р<π˙m будет меньше окружной толщины у основания зубьев с шагом зацепления Р=π˙m за счет увеличения числа зубьев, что повышает их контактную прочность. Производящий исходный контур инструментальной рейки при нарезании таких корригированных колес изображен на фиг.3. The circumferential thickness at the base of the teeth is cut into the corrected wheels with a reduced gear pitch P <π˙m will be less than the circumferential thickness at the base of the teeth with a gear pitch P = π˙m due to an increase in the number of teeth, which increases their contact strength. Producing the initial contour of the tool rail when cutting such corrected wheels is shown in Fig.3.

При этом положительное или отрицательное приращение числа зубьев зависит от твердости активных поверхностей нарезаемых колес. In this case, a positive or negative increment in the number of teeth depends on the hardness of the active surfaces of the cut wheels.

Предварительно устанавливают на станину заготовку нарезаемого колеса. Определяют шаг зубьев инструментальной рейки с учетом геометрических параметров производящего исходного контура. По шагу инструментальной рейки подбирают режущий инструмент, например червячную фрезу, с соответствующим шагом зубьев режущего контура по средней прямой. Pre-installed on the bed blank billet wheels. The tooth pitch of the tool rail is determined taking into account the geometric parameters of the generating initial contour. According to the step of the tool rack, a cutting tool, for example a worm cutter, is selected with the corresponding tooth pitch of the cutting contour in a straight line.

Вращаясь вокруг оси со скоростью резания, режущие грани зубьев червячной фрезы занимают все возможные огибающие положения по отношению к получающимся рабочим поверхностям зубьев нарезаемого корригированного колеса и выбирают (срезают) материал между зубьями. Режущие грани червячной фрезы по мере движения вдоль оси заготовки со скоростью подачи формируют рабочие поверхности каждого зуба нарезаемого колеса по ширине венца. При этом геометрические параметры нарезаемого колеса предопределяются основными параметрами производящего исходного контура инструментальной рейки и ее сдвигом относительно нарезаемого колеса в радиальном направлении. Rotating around the axis with a cutting speed, the cutting faces of the teeth of the worm cutter occupy all possible envelope positions with respect to the resulting working surfaces of the teeth of the cut corrected wheel and the material between the teeth is selected (cut). The cutting faces of the worm cutter as it moves along the axis of the workpiece with the feed rate form the working surfaces of each tooth of the cut wheel along the width of the crown. In this case, the geometrical parameters of the cut wheel are predetermined by the basic parameters of the producing initial contour of the tool rail and its shift relative to the cut wheel in the radial direction.

Преимуществом предложенного способа является то, что повышение изгибной (или контактной прочности) одного нарезаемого корригированного колеса не приводит к снижению изгибной (или контактной) прочности парного ему корригированного нарезаемого колеса. An advantage of the proposed method is that an increase in the bending (or contact strength) of one chopped corrected wheel does not lead to a decrease in the bending (or contact) strength of a pair of corrected chopped wheels.

К тому же данный способ нарезания корригированных колес является эффективным при малых и больших числах зубьев колес. In addition, this method of cutting corrected wheels is effective for small and large numbers of gear teeth.

Claims

METHOD FOR CUTTING CORNERED GEARS, which consists in pre-installing a gear wheel blank and a tool rail with a radial displacement, then engaging the workpiece with a tool bar, characterized in that the pitch of the producing initial contour of the said rack is selected according to the dependence

where ΔΖ is a positive increment in the number of teeth of the cut wheel at low and medium hardness of the active tooth surfaces and a negative increment in the number of teeth of the cut wheel at high hardness of the active tooth surfaces:

P _n normal gear pitch;
m _n normal engagement modulus;
d the diameter of the pitch circle of the cut wheel;
m circumferential meshing module.