SU1168360A1 - Способ обработки пространственных зубчатых колес - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС с посто ннымнормальным шагом, при котором каждому элементу пары инструмент - обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которых выполн ют неравномерным , причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивани , о тличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей и повьшени  точности за счет обработки пространственных зубчатых колес, делительна  поверхность которых выполнена с переменным радиусом, инструментом черв чного типа, инструменту дополнительно сообщают два взаимосв занных поступательных перемещени  , одно из которых направлено вдоль оси обрабатываемого колеса, а другое вдоль переменного радиуса, при этом угол скрещивани  осей, и соотношени  междускорост ми поступательных перемещений и скорост ми вращений элементов пары устанавливают в соответствии с зависимост ми V J.VJ. COsfto 7 Ч.агс cos -( Yu dr(u) V du (ou- Zu .du I11 i±i Г r (u) Z dt /3c cos - угол подъема винтовой линии где инструмента на делительной поверхности; Гр - радиус делительной поверхности обрабатываемого колеса в начальной точке; fto угол наклона линии зуба обрабатываемого колеса на делительной поверхности в точке , соответствующей г ; г (и) - текущее рассто ние от геометрической оси обрабатьшаемого колеса до точки контакkn та делительных поверхностей; U - текущий параметр, равный длине образующей делительной поверхности от точки, соответствующей радиусу г, до точки, соответствующей Од радиусу г(и). 00 СО Од Vj- скорость перемещени  инструмента вдоль оси обрабатываемого колеса; V - скорость перемещени  инструмента вдоль переме ыого- paf диуоа. углова  скорость вращени  обрабатываемого колеса вокруг своей геометрической оси; СОц- углова  скорость вращени  инструмента вокруг своей геометрической оси; Z,j - число заходов (витков) инчерв чного тиструмента па.

Description

Z t число зубьев обрабатываемого зубчатого колеса; временной фактор, ,1168360 при этом знак плюс относитс  в правому направлению спирали, а знак минус к левому.

Изобретение относитс  к машино строению , в частности к способам механической обработки пространственных зубчатых колес с поЬто нным нормальным шагом с применением инструмен та черв чного типа, например черв чного абразивного круга, может найти широкое распространение в станкостроительной промышленности, автотракто-, ростроении, транспортном машиностро.еНИИ и других отрасл х народного хоз йства .

Известен способ обработки простран ственных зубчатых колес с посто нным нормальным шагом со сферической делительной поверхностью;, при котором каждому элементу пары инструмент обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которы: выполн ют неравномерным, причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивани  lj .

Однако этот способ имеет недостаточные функциональные возможности, поскольку позвол ет обрабатывать только сферические зубчатые колеса и не обеспечивает высокой точности, так как не может быть осуществлен по схеме шлифовани  с использованием высоко стойкого абразивного инструмента, например, в виде абразивного черв чного круга.

Цель изобретени  - расширение технологических возможностей и повышение точности за счет обработки пространственных зубчатых колес, делительна  поверхность которых выполнена с переменным радиусом, инструментом черв чного типа. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу обработки пространственных зубчатых колес с посто нным нормальным шагом, . каждому элементу пары инструмент обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которых выполн ют неравномерным, причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивани , осуществл етс при сообщении инструменту дополнительных двух взаимосв занных поступательных перемещений, одно из которых направлено вдоль оси обрабатываемого колеса, а другое - вдоль переменного радиуса, при этом угол скрещивани  осей 1 и соотношени  между скорост ми поступательных перемещений и скорост ми вращений элементов пары устанавливают в соответствии с зависимост ми

±рагс cos -.Щ

(1) Z «г(и)

Z Atl:r 2. )

(3),

де - угол скрещивани  осей;

У - угол подъема винтовой линии инструмента на делительной поверхности;

г .- радиус делительной поверхности обрабатываемого колеса . в начальной точке; 0 - угол наклона линии зуба обрабатываемого колеса на делительной поверхности в точке, соответствующей (ц) - текущее рассто ние от геометрической оси обрабатываемого колеса до точки контакта делительных поверхностей; U - текущий параметр, равный

длине образующей делительной поверхности от точки, соответствующей размеру Го до точки, соответствующей разме РУ r(u); у - скорость перемещени  инстру мента вдоль оси обрабатывае мого колеса; VP - скорость перемещени  инстру мента вдоль переменного рад уса; углова  скорость вращени  обрабатываемого колеса вокр своей геометрической оси; углова  скорость вращени  инструмента вокруг своей ге метрической оси; число заходов (винтов) инст румента черв чного типа; Z - число зубьев обрабатываемог зубчатого колеса; t - временной фактор, при этом знак плюс относитс  к правому направлению спирали, а знак минус - к левому. На фиг. 1 показана делительна  поверхность переменного радиуса пространственного двухпараметрического зубчатого колеса, общий вид; на фиг. 2 - взаимное расположение обра .батываемого зубчатого колеса и инструмента; на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 - то же, план; на фиг. 5 - обработка зубчатого колеса со сферической делительной поверхностью; на фиг. 6 - то же, с конической делительной поверхностью. Обработке подлежит заготовка 1 пространственного двухпараметрического зубчатого колеса, имеюща  зависимость радиуса делительной поверхности от перемещени  (u). При этом под перемещением понимаетс  дли на образующей делительной поверхности , отсчитываема  от начальной точки О (фиг. 2-4). Инструмент 2 на фиг. 2-4 показан в промежуточном положении,- соответствующем времени обработки t. Обрабатываемое колесо может совершать вращательное движени вокруг геометрической оси 1-1, мер, в направлении, показанном стрел кой. В этом же направлении она может соверщать доворот. Геометрическа  ось инструмента обозначена И-И. Вокруг этом оси инструмент может вращатьс  со скорост5,ю резани . Вращательное движение инструмента, кроме оси 1Ы1 может совершатьс  вокруг оси )П-М1, (фиг. 3), проход щей через точку М касани  начальных поверхностей заготовки и инструмента по общей нормали N к делительным поверхност м 604 Поступательное движение центра инструмента может производитьс  по эквидистанте S. Способ осуществл ют следующим образом. Перед обработкой производ т начальн по установку инструмента по отношению к заготовке обрабатываемого колеса . Дл  этого точку Ои центра инструмента 2 перемещают в начальную точку 0 эквидистанты S.-Заготовке и инструменту придают вращение со скоростью резани  путем согласованного вращени  вокруг lix геометрических осей 1-1 и li-i. При этом скорости вращенир выбирают обратно пропорционально числам зубьев (заходов) заготовки и инструмента. Этим обеспечиваетс  профильный обкат. Затем одному из элементов пары инструмент-обрабатываемое колесо придают поступательное равномерное перемещение со скоростью подачи Vo в направлении оси обрабатываемого колеса. Одновременно с этим движением инструменту (или заготовке ) придают согласованные с ним движени : поступательное в направлении радиуса заготовки со скоростью (Д) l(drlu) du Завис -1мость между Vp и V определена на основе дифференцировани  уравнени  г г(и) с учетом направлений этих скоростей с таким расчетом , чтобы совокупностью осевого и радиального поступательных движений обеспечивалось движение центра 0ц инструмента 2 по эквидистанте S к образ тощей делительной поверхности обрабатываемого колеса 1; вращательное движение вокруг оси 1П-И1 в соответствии с зависиостью (1). Кроме того, дл  образовани  винтовой линии производитс  доворот брабатываемого колеса вокруг оси 1-1 со скоростью Благодар  вращению инструмента округ оси iJ-lf со скоростью резани  беспечиваетс  возможность срезани  припуска. При этом обеспечиваетс  формирование зубьев пространственных двухнараметрических колес с тре буемой делительной поверхностью и посто нным нормальным шагом, посколь ку формирование заданной криволинейной делительной поверхности произво дитс  совокупностью двюкений в осевом и радиальном направлени х 5 обе с печиваютцих д г-шение центра инструмента 2 по эквидистанте- S к образующей делительной поверхности заготовки 1 . Кроме тогОэ обеспечиваетс  профилирование врштовой лп-шии зубьев изза придани  заготовке дополнительно го врал.1,енк  в соответствии с зависр;мостью (5), так как обеспечт-таютс  необходШ1ь е услови  образовани  вигта - врап-тательное к постзпательное перемещение5 а также получение посто нного нормальното шага зубьев из-за пргщани  вращательного движени  инструменту илн заготовке вокру оси П-И таки-. образом, что выполн етс  зазисшюсть (1). так как в этом случае направление нормального шага гшстрзл-гента в зоне резаьи  по.пучаетс  перпег1дикул51рны. к линии зуба иа делительной поверхности. Дл  любых гладких поверкностей вращени 5 в данном случае делительных поверхностей, можно-получить дифферендиальное уравнение семейства равноудаленных линийs отличных от параллелей. Вывод, этого уравнени  основан на,свойстве ортогональности сети параллелей и меридианов поверхностей врагцени . Пусть дана произвольна  поверхность врагцен1зд (фиг. 1) (u)Cos V; (u)-sin V; ,,(u) , образованна 1 вращением произвольной гладкой кривой , (f(u)Z(u); Z,---i.f(n относительно оси Z, На поверхности нанесены две близкие друг к другу лш-тии L, и LJ. Условием равноудален™ ности этих линий будет равенство рассто ний S,Sp, Из малых треугольников д ABC и U аЬс соответственно j-меем 5г 4iUo -co«3|3o;52 &V-tj iJJ-co-:i i ,(6 где ft - текугди - угол наклона лкниР к меридиану; % о соответственно угол наклона и параметр U в начальной точке; , V - угол между соседними лини ми , Приравниза  3. и S , н.айдем косинус текущего угла наклонной линии к меридиану ) где Го . Из малых треугольников 5 подобных йаас, св зь между широтой и долготой точки на поверхности 1добой .пкпи  uU ,9; AV,-, г г-Де U|j - конечное значение И, Подставл   (7) и (8) и попутно переход  к пределу, после преобразовани  получим дифференциальное уравнение семейства равноудаленных линии на любой поверхности вращени  du,. r(u)- Та cos i,-, dV (:-r Cos2/ Уравнение (9) представл ет собой уравнение лини1т пересечени  делительной -поверхности с повергп-юстыо зуба пространстБенного колеса с посто нным норма.льным шагом: Закон изменепи  угла наклона касательной к этой лршки описываетс  уравнением (7). С учетом этого, а также пришфа  во наличие винтовой линии посто нного тага на поверхности icTp3nvieHTa с углом подъема требуемое изменение угла скрелщ-шани  дл  обеспечени  заданного угла наклона инструмента по отношению к зубьев будет cos i;-f2f (10) Требуемое дви гение угловое и углова  скорость дополнительного вращени  dV d1 равна Поэтому,; с учетом (7) и (8) . после преобразовани  получш требуемое дополнение к равномерной скорости в равнени  детали. г „2 cos 2 PQ гЧи) TaKHiM об pa 3 ом S дл  обеспечени  формировани  В1-ШТОВОЙ линии в соо-тветствии с уравнением (9), обеспечи .вшотс  согласованные дв1-пкени  инстру мента и колеса вокруг оси 1-1 (движе ние обката), согласованные осевое и радиальное перемещени  в соответст вии с зависимостью (u) и доворот заготовки со скоростью г 2. г2 (и) чем реализуютс  необходимые дл  этог соотношени  (7) и (9). В частности, при обработке зубчатых колес со сферическими делительны ми поверхност ми эквидистанта представл ет собой окружность. Поэтому дл  ее образовани  необход1-5ма св зь скоростей радиального Vn и осевого V перемещений по зависимости ii°iiillyl вытекающа  из уравнени  окружности. При обработке зубчатых колес с ко ническими делительными поверхност ми имеет посто нное соотношение между радиальным и осевым перемещением, определ емое тангенсом половины угла

у

J3

и

Фиг.1 26 при вершине конуса делительной поверхности Vn V g-tgS,Предлагаемый способ имеет расширенные функциональные возможности,.так как обеспечивает возможность обработки пространственных двухпараметрических зубчатых колес различных видов, в том числе со сферическими, коническими , тороидальными, гиперболоидными, плоскими и другими делительными поверхност ми , черв чными фрезами, черв чным выглаживающим инструментом, а также черв чными абразивными инструментами , т.е. он позвол ет производить нарезание зубьев, их упрочнение и (или) шлифование. При этом обеспечиваютс  свойственные методу обката высока  точность и производительность обработки. Дл  реализации предлагаемого способа требуетс  изготовление специаль ных зубофрезерных, зубошлифовальных станков, либо модернизаци  существующих станков мод. 5К310, 5В833 и др., путем добавлени  механизмов, реализ тощихуказанные движени .

Claims (1)

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС с постоянным нормальным шагом, при котором каждому элементу пары инструмент - обрабатываемое зубчатое колесо сообщают вращение вокруг своих геометрических осей, одно из которых выполняют неравномерным, причем геометрические оси пары устанавливают под углом скрещивания, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения точности за счет обработки пространственных зубчатых колес, делительная поверхность которых выполнена с переменным радиусом, инструментом червячного типа, инструменту дополнительно сообщают два взаимосвязанных поступательных перемещения, одно из которых направлено вдоль оси обрабатываемого колеса, а другое вдоль переменного радиуса, при этом угол скрещивания осей7 и соотношения между скоростями поступательных перемещений и скоростями вращений элементов пары устанавливают в соответствии с зависимостями

   -^r(G) ^;

   -)²

   О =^£1.7u_±du _____ _1 έ Z dt Jr². cos² β₀ r²(u)* где у - угол подъема винтовой линии инструмента на делительной поверхности;

   г₀ - радиус делительной поверхности обрабатываемого колеса в начальной точке;

   р₀ - угол наклона линии зуба обрабатываемого колеса на делительной поверхности в точке, соответствующей г₀ ;

   г (и) - текущее расстояние от геометрической оси обрабатываемого колеса до /точки контакта делительных поверхностей;

   и - текущий параметр, равный длине образующей делительной поверхности от точки, соответствующей радиусу г_0> до точки, соответствующей радиусу г(и).

   V₈- скорость перемещения инструмента вдоль оси обрабатываемого колеса;

   - скорость перемещения инструмента вдоль переменного ра<диуса.

   ^ωί~ угловая скорость вращения обрабатываемого колеса вокруг своей геометрической оси;

   Wq- угловая скорость вращения инструмента вокруг своей геометрической оси;

   Z_u - число заходов (витков) ин5 струмента червячного типа,

   SU .1168360 ,1168360

   Z — число зубьев обрабатываемо- при этом знак плюс относится в правого зубчатого колеса; му направлению спирали, а знак миt - временной фактор, нус к левому.