RU2195380C2

RU2195380C2 - Method for shaping lateral working surface of teeth of toothed rim

Info

Publication number: RU2195380C2
Application number: RU2000118079A
Authority: RU
Inventors: В.М. Медунецкий
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет)
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: machine engineering, instrument making, possibly manufacture of toothed rims, mainly of plastics and composition materials. SUBSTANCE: method comprises steps of using П-shaped belt having on its inner surface variable-thickness portions whose outer surface is development of lateral working surface of teeth; bending said portions for forming by their outer surface desired contour of lateral working surface of teeth; then filling volume of teeth formed by means of belt with hardenable material. EFFECT: enhanced contact strength of lateral working surface of teeth, lowered labor consumption for shaping it. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения, предназначено для изготовления зубчатых колес, преимущественно из пластических масс, и может быть использовано для производства в основном цилиндрических и конических зубчатых передач. The invention relates to the field of mechanical engineering and instrumentation, is intended for the manufacture of gears, mainly from plastics, and can be used for the production of mainly cylindrical and bevel gears.

В основу всех технологических процессов зубоформирования положены два метода: метод огибания и метод копирования. (Зубчатые передачи. Справочник. Под. ред. Е. Г. Гинзбурга. Ленинград, изд-во "Машиностроение", 1980 г.). Метод огибания в практике реализуется червячным или дисковым инструментом. Метод копирования реализуют следующими способами: либо нарезанием (и нередко с последующей отделкой) непосредственно боковой рабочей поверхности зубьев изготавливаемого зубчатого венца, либо штамповкой элементов зубчатого венца (колеса) и их взаимной фиксацией, либо изготовлением формы для литья или прессования зубьев венца. В последнем случае внутренний профиль формы копирует наружный профиль зубчатого венца. All technological processes of gear shaping are based on two methods: the envelope method and the copy method. (Gears. Handbook. Ed. By E. G. Ginzburg. Leningrad, publishing house "Engineering", 1980). The envelope method in practice is implemented with a worm or disk tool. The copying method is implemented in the following ways: either by cutting (and often with subsequent finishing) directly the lateral working surface of the teeth of the toothed ring gear, or by stamping the elements of the ring gear (wheel) and their mutual fixation, or by making a mold for casting or pressing the teeth of the crown. In the latter case, the internal shape profile copies the outer profile of the ring gear.

Недостатками вышеуказанных способов нарезания и отделки боковых рабочих поверхностей зубьев является наличие характерного вида шероховатости поверхности, которая зависит от количества режущих кромок инструмента на величину его линейной подачи относительно изготовляемого зубчатого венца. Это не позволяет уменьшить шероховатость боковых рабочих поверхностей зуба до желаемых величин и задавать определенный микрорельеф поверхности зуба с целью снижения трения в зоне зубчатого зацепления. Кроме того, весьма сложно вводить модификацию профильной кривой зуба из-за необходимости изменения профиля режущей кромки инструмента или использования дорогостоящего оборудования, которое обеспечивает в процессе огибания корректировки траектории движения стандартного инструмента. Недостатками процессов литья, прессования в форме зубчатых венцов и штамповки элементов зубчатого венца с последующей их фиксацией является технологическая сложность и трудоемкость изготовления формы и инструмента (особенно для модифицированных зубчатых венцов), копирующих наружные формы (и соответственно профиль) зубчатого венца. The disadvantages of the above methods of cutting and finishing the lateral working surfaces of the teeth is the presence of a characteristic type of surface roughness, which depends on the number of cutting edges of the tool by the value of its linear feed relative to the manufactured gear ring. This does not allow to reduce the roughness of the lateral working surfaces of the tooth to the desired values and to set a certain microrelief of the tooth surface in order to reduce friction in the gear area. In addition, it is very difficult to introduce a modification of the profile curve of the tooth due to the need to change the profile of the cutting edge of the tool or the use of expensive equipment, which ensures the correction of the trajectory of the standard tool during the rounding process. The disadvantages of the processes of casting, pressing in the form of gear rims and stamping of the gear rim elements with their subsequent fixation are the technological complexity and laboriousness of manufacturing the mold and tool (especially for modified gear rims) that copy the outer forms (and, accordingly, the profile) of the gear rim.

За прототип автор выбрал способ формирования боковой рабочей поверхности зубьев зубчатого венца, включающий получение профиля рабочей поверхности зуба и его фиксацию затвердевающим материалом (патент США 3590456 от 06.07.1971 г., B 21 D 53/08). For the prototype, the author chose a method of forming the lateral working surface of the teeth of the ring gear, including obtaining the profile of the working surface of the tooth and fixing it with hardening material (US patent 3590456 from 07/06/1971, B 21 D 53/08).

Этот способ заключается в следующем: осуществляют штамповку тела круглой пластины (диска) с зубчатым венцом (с зубчатым периметром), формируют гофрированную ленту для основания зубьев, имеющую в основном ту же конфигурацию, что и зубчатый венец пластины (диска). Далее такую ленту фиксируют на зубчатом венце пластины (диска) путем формования дополнительного пластмассового зубчатого венца поверх вышеуказанных элементов зубчатого колеса. Недостатком такого способа изготовления зубчатого венца является наличие процесса штамповки, для которого необходим зубоформирующий инструмент. Кроме того, фиксацию элементов зубчатого колеса следует также осуществить путем зубоформирования дополнительного пластмассового зубчатого венца. Также к недостатку этого способа следует отнести то обстоятельство, что наружная боковая рабочая поверхность зубчатого венца преимущественно выполнена из пластмассы, что снижает контактную прочность данного изделия. This method consists in the following: stamping the body of a round plate (disk) with a toothed rim (with a toothed perimeter), form a corrugated tape for the base of the teeth, having basically the same configuration as the toothed rim of the plate (disk). Further, such a tape is fixed on the ring gear of the plate (disk) by forming an additional plastic ring gear over the above gear elements. The disadvantage of this method of manufacturing the ring gear is the presence of a stamping process, which requires a gear-forming tool. In addition, the fixation of the elements of the gear should also be carried out by gearing an additional plastic gear ring. Also a disadvantage of this method is the fact that the outer lateral working surface of the ring gear is mainly made of plastic, which reduces the contact strength of this product.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в том, чтобы получить боковую рабочую поверхность зуба с достаточно высокой контактной прочностью и с низким значением требуемой шероховатости поверхности, обеспечить возможность без значительных трудозатрат нанесения равномерного слоя антифрикционного покрытия или регулярного микрорельефа на боковой рабочей поверхности зуба, что во всех перечисленных случаях приводит к повышению коэффициента полезного действия зацепления. Снизить трудозатраты на получение модифицированной боковой рабочей поверхности зуба, не использовать дорогостоящее традиционное зубоформирующее оборудование. The problem to which the invention is directed, is to obtain a lateral working surface of the tooth with a sufficiently high contact strength and a low value of the required surface roughness, to provide the opportunity without significant labor costs to apply a uniform layer of antifriction coating or regular microrelief on the lateral working surface of the tooth , which in all these cases leads to an increase in the efficiency of the engagement. Reduce labor costs for obtaining a modified lateral working surface of the tooth, do not use expensive traditional gear-forming equipment.

Сущность изобретения заключается в следующем. Формирование боковой рабочей поверхности зубьев зубчатого венца включает получение профиля боковой рабочей поверхности зуба из ленты с последующей его фиксацией затвердевающим материалом. При этом используют П-образную ленту с участками переменной толщины со стороны ее внутренней поверхности, наружная поверхность которых представляет собой развертку боковой рабочей поверхности зуба. Получение профиля боковой рабочей поверхности зуба осуществляют путем изгиба участков ленты переменной толщины с образованием их наружной поверхностью требуемой формы, а фиксацию затвердевающим материалом производят путем заполнения им объема зуба, образованного лентой. The invention consists in the following. The formation of the lateral working surface of the teeth of the ring gear includes obtaining a profile of the lateral working surface of the tooth from the tape, followed by fixing it with a hardening material. In this case, a U-shaped tape with sections of variable thickness from the side of its inner surface is used, the outer surface of which is a scan of the lateral working surface of the tooth. Obtaining a profile of the lateral working surface of the tooth is carried out by bending sections of the tape of variable thickness with the formation of the outer surface of the desired shape, and fixing with hardening material is carried out by filling them with the tooth volume formed by the tape.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен фрагмент ленты с участком переменной толщины;
на фиг. 2 представлен фрагмент ленты, закрепленной на армирующем элементе;
на фиг. 3 показан фрагмент внешней части формируемого зуба путем деформации;
на фиг.4 показан фрагмент осевого разреза сформированного зуба.The invention is illustrated by drawings:
figure 1 presents a fragment of a tape with a plot of variable thickness;
in FIG. 2 shows a fragment of a tape fixed to a reinforcing element;
in FIG. 3 shows a fragment of the outer part of the formed tooth by deformation;
figure 4 shows a fragment of an axial section of the formed tooth.

Форму зуба изготовляют, к примеру, из тонкой металлической ленты (фиг. 1), которая представляет собой развертку внешних поверхностей зуба. Участок ленты - А, который является разверткой боковой рабочей поверхности зуба, имеет переменную толщину с внутренней стороны. Минимальная толщина ленты из упругих сплавов рекомендуется 0,05-0,1 m (где m - модуль зубчатого венца). Шероховатость внешней поверхности, к примеру, 0,2-0,4 мкм по параметру R_z. Из этой ленты формируют П-образную ленту 1 (фиг.2) и фиксируют, к примеру, на армирующем элементе в виде кольца 2 заклепочным соединением 3. Далее эту первоначальную форму зуба обжимают (изгибают) путем приложения усилия - F к вершине зуба (фиг.3).The tooth shape is made, for example, from a thin metal tape (Fig. 1), which is a scan of the external surfaces of the tooth. The section of tape - A, which is a scan of the lateral working surface of the tooth, has a variable thickness on the inside. The minimum thickness of the tape from elastic alloys is recommended 0.05-0.1 m (where m is the ring gear module). The roughness of the outer surface, for example, 0.2-0.4 microns in the parameter R _z . A U-shaped tape 1 is formed from this tape (FIG. 2) and fixed, for example, on a reinforcing element in the form of a ring 2 with a riveted connection 3. Further, this initial tooth shape is compressed (bent) by applying force F to the tooth apex (FIG. .3).

В результате этого деформируются боковые участки - А. В силу того, что тонкая лента на этих участках имеет переменную толщину, профиль (контур) зуба будет в зависимости от закона изменения толщины ленты на этом участке. К примеру, изменение толщины тонкой ленты можно подобрать таким, что при изгибе этого участка в заданных геометрических размерах формируемого зуба форма профиля будет эвольвентной. После обжатия зуба из ленты следует зафиксировать получаемый профиль путем заполнения внутреннего объема пластической массой (к примеру термопластом ПА-6) или композитным материалом 4 вместе с армирующим элементом (фиг.4). As a result of this, the lateral sections - A are deformed. Due to the fact that the thin tape in these sections has a variable thickness, the profile (contour) of the tooth will depend on the law of change in the thickness of the tape in this section. For example, the change in the thickness of a thin tape can be chosen such that when this section is bent in the given geometric dimensions of the tooth being formed, the profile shape will be involute. After crimping the tooth from the tape, the obtained profile should be fixed by filling the internal volume with plastic mass (for example, PA-6 thermoplastic) or composite material 4 together with a reinforcing element (Fig. 4).

Таким образом, после указанных действий предлагаемая совокупность признаков позволяет получить зубчатый венец, который изображен на фиг.4, состоящий из тела (пластической массы или композита) и внешней металлической оболочки (ленты). Thus, after these actions, the proposed combination of features allows you to get a ring gear, which is shown in figure 4, consisting of a body (plastic mass or composite) and an external metal shell (tape).

Вышеуказанная совокупность признаков позволяет обеспечить минимальные значения шероховатости боковой рабочей поверхности зуба, его высокую контактную прочность. Кроме того, можно осуществить таким путем нанесение равномерного по толщине антифрикционного покрытия боковой рабочей поверхности или задать регулярный микрорельеф, что приведет к повышению коэффициента полезного действия зацепления. The above set of features allows you to provide minimum values of the roughness of the lateral working surface of the tooth, its high contact strength. In addition, in this way it is possible to apply a uniformly thick anti-friction coating to the side working surface or to set a regular microrelief, which will lead to an increase in the efficiency of the engagement.

В результате реализации такого способа формирования боковой рабочей поверхности зуба (и соответственно зубчатого венца колеса) не требуется использования традиционного дорогостоящего зубоформирующего оборудования и инструмента. При таком способе отсутствует проблема задания профильной модификации, так как не требуется дополнительного усложнения инструментов и оборудования. As a result of the implementation of this method of forming the lateral working surface of the tooth (and, accordingly, the gear rim of the wheel), the use of traditional expensive gear-forming equipment and tools is not required. With this method, there is no problem of setting a profile modification, since additional complication of tools and equipment is not required.

Claims

The method of forming the lateral working surface of the teeth of the ring gear, including obtaining a profile of the lateral working surface of the tooth from the tape and fixing it with hardening material, characterized in that they use a U-shaped tape with sections of variable thickness from the side of its inner surface, the outer surface of which is a side scan the working surface of the tooth, obtaining a profile of the lateral working surface of the tooth is carried out by bending sections of the tape of variable thickness with the formation of their outer p surface of the desired shape, and fixing with hardening material is carried out by filling them with the tooth volume formed by the tape.