SU1454560A1

SU1454560A1 - Способ формообразовани поверхностей зубьев цилиндрических колес

Info

Publication number: SU1454560A1
Application number: SU864111442A
Authority: SU
Inventors: Виктор Владимирович Орлов
Original assignee: В.В. Орлов
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1989-01-30

Abstract

Изобретение относитс к механической обработке металлов давлением и и может быть использовано дл формообразовани поверхностей зубьев цилиндрических пр мо- и косозубых колес пластическим деформированием. Цель изобретени - расширение технологических возможностей.,Обкатывание наружного цилиндра-диаметром заготовки , базирующейс на оси, выполн ют , когда межосевое рассто ние устанавливают с жесткой св зью между гладким роликом, свободно вращающимс на ос х, и заготовкой. Обкатывание радиусов скруглени вдоль линии вершин зубьев и вьтолнение профильной модификации (фланкирование) у вершин зубьев осуществл ют при переменном межосевом рассто нии гладкого ролика. Диаметр ролика определ етс по расчетной зависимости. Обкатывание гладким роликом раздел ют на две операции. При зтом предварительное обкатывание выполн ют перед накатыванием боковых поверхностей зубьев инструментом зубчатого типа. Это позвол ет обеспечить профильную модификацию вершины зуба. 1 з.п. ф-лы, 14 ил. 1, г (/

Description

1

Изобретение относитс к механической обработке металлов давлением и может быть использовано дл формообразовани поверхностей зубьев цилиндрических пр мо- и косозубых колес пластическим деформированием.

Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей и повьш1ение качества обрабатьшаемых

зубьев.

На фиг. 1 и 2 изображены принципиальные схемы способа поочередного обкатывани цилиндрическими роликами после накатывани боковых поверхностей зубьев заготовки; на фиг. 3-6 схемы процесса тшастического деформировани металла при выполнении модификации профил у верщины зуба . (фланкирование) и скруглени кромок вдоль линии вершин зубьев после накатывани их боковых поверхностей 5 (вид А); на фиг. 7 - схема к расчету диаметра ролика; на фиг. 8 - принципиальна схема способа совместного обкатывани цилиндрическими роликами |до и после накатывани боковых по- 10 |верхностей зубьев заготовки; на

фиг. 9 - вид Б на (|иг. 8; на фиг. 10 12 - схемы процесса пластичекого деформировани металла при выполнении модификации профил у вершины зуба - 5 (фланкирование) и скруглени кромок вдоль линии вершин зуба до накатывани их боковых поверхностей; на

СП

Рд

145А560

фиг. 13 - схема обработки косозубых колес; на фиг. 14 - вид В на фиг,13. Заготовку 1 (фиг. 1) после зубо- фрезеровани с припуском под накатывание , базирующуюс на оси 2 шпиндел станка, ввод т в зацепление с зубь ми накатников 3 и 4, свободно вращающихс на ос х 5 и 6, установленных на требуемом неизменном межосевом рассто нии а const, обеспечива плотность (беззазорность) станочного зацеплени . Обработка боковых поверхностей зубьев заготовки 1 может осуществл тьс как с параллельным , так и со скрещиван цимс расположением осей 5 и 6 накатников 3 и 4 к оси 2 заготовки 1. Обрабатываемое колесо (заготовка) 1, приведенное во вращение, приводит во вращение зубчатые накатники 3 и 4 (направление вращени показано стрелками на фиг. 1), зубь которых вход т в плотное (бёззазорное) станочное

10

15

20

этом образующа 12 боковой поверх- ности наружного цилиндра диаметром Dn (длина 1 которой меньше ширины Ь зубчатого венца заготовки 1), совпадает с направлением линии вершин.13 обрабатьшаемых зубьев заготовки 1. Одновременно к заготовке подводитс гладкий цилиндрический ролик 8 (на фиг. 1 ролик 9 отведен от заготовки 1 и не контактирует с ней).

Обкатьюание наружного цилиндра заготовки 1 диаметром d,,, по первому варианту осуществл етс при жесткой св зи заготовки 1 и ролика 8, т.е. обработка выполн етс при неизменном межосевом рассто нии а, const ((|иг. 3) между заготовкой 1 и роликом 8.

При вьшолнении радиусов скругле- ни R кромок вдоль линии вершин обр батываемых зубьев (4иг. 4) цилиндри ческий ролик 8 имеет возможность ра

О I1J1U i flL C - - О ею vj - i-i. .-

зацепление с зубь ми заготовки 1, не- 25 диального перемещени S, с зубцовои

посредственно выполн ют формообразование их боковых поверхностей.

Затем заготовке 1 сообщаетс движение подачи S, в направлении, параллельном оси вращени . Усили дл осуществлени формробразовани создаютс за счет припускад оставленного , по всему профилю обрабатываемых йубьев, создава тем самым разно- шаговость в беззазорном зацеплении между обрабатываемыми зубь ми заготовки 1 и деформирующими элементами зубчатых накатников 3 и 4. Пластическое деформирование боковых поверхностей зубьев заготовки приводит к одностороннему образованию гребешков 7 (фиг. 3), выступающих за пределы цилиндра dp,, вершин зубьев заготовки .

Способ позвол ет производить обкатывание цилиндрическими роликами по следующим вариантам: после накатывани боковых поверхностей зубьев заготовки 1 поочередно цилиндрическими роликами 8 и 9 (см. фиг, 1 и 2); совместно роликами 8 и 9, когда обкатывание выполн ют роликом 9 перед накатыванием боковых поверхностей зубьев заготовки 1, а затем роликом 8 после накатывани боковых поверхностей зубьев заготовки 1.

Ролики 8 и 9 свободно вращаютс на ос х 10 и 11, автономно устанавливаютс в рабочее положение, при

30

35

частотой в пространстве впадины меж ду двум соседними зубь ми в направ лении к центру оси 2 вращени заготовки 1 (см. фиг. 1 и 4), контактиру при этом с боковой поверхностью обрабатываемого зуба, при переменно св зи ролика 8 и заготовки 1 (фиг.4 под воздействием силовых устройств (пружинных, гидравлических, пневматических и т.д., протарированных на определенное усилие, необходимое дл осуществлени деформировани металла , предусмотренного дл выполнени профильной модификации (фланка) у вершины зуба). По мере вращени заг товки 1 ролик 8 соскользнет в направлении S г (фиг. 4) во впадину меж двум соседними зубь ми благодар н личию свободного пространства, вьшо нив только скругление вершины зуба радиусом R. Конечными точками конта та ролика 8 с боковыми поверхност м впадины между двум соседними обраб тьшаемыми зубь ми вл ютс точки У (фиг. 5 и 7), расположенные на концентрической окружности диаметром d проход щей через начальные точки У линии модификации боковых поверхнос тей зуба заготовки 1. При дальнейше вращении заготовки 1 в зоне взаимо- действи заготовки 1 и ролика 8 воз никают силы сопротивлени , преп тст вующие перемещению ролика В по трае тории относительного рабочего движ

45

50

5

0

этом образующа 12 боковой поверх- ,. ности наружного цилиндра диаметром Dn (длина 1 которой меньше ширины Ь зубчатого венца заготовки 1), совпадает с направлением линии вершин.13 обрабатьшаемых зубьев заготовки 1. Одновременно к заготовке подводитс гладкий цилиндрический ролик 8 (на фиг. 1 ролик 9 отведен от заготовки 1 и не контактирует с ней).

При вьшолнении радиусов скругле- ни R кромок вдоль линии вершин обрабатываемых зубьев (4иг. 4) цилиндрический ролик 8 имеет возможность ра

5 диального перемещени S, с зубцовои

0

5

частотой в пространстве впадины между двум соседними зубь ми в направлении к центру оси 2 вращени заготовки 1 (см. фиг. 1 и 4), контактиру при этом с боковой поверхностью обрабатываемого зуба, при переменной св зи ролика 8 и заготовки 1 (фиг.4), под воздействием силовых устройств (пружинных, гидравлических, пневматических и т.д., протарированных на определенное усилие, необходимое дл осуществлени деформировани металла , предусмотренного дл выполнени профильной модификации (фланка) у вершины зуба). По мере вращени заготовки 1 ролик 8 соскользнет в направлении S г (фиг. 4) во впадину между двум соседними зубь ми благодар наличию свободного пространства, вьшол- нив только скругление вершины зуба радиусом R. Конечными точками контакта ролика 8 с боковыми поверхност ми впадины между двум соседними обраба- тьшаемыми зубь ми вл ютс точки У (фиг. 5 и 7), расположенные на кон центрической окружности диаметром d, проход щей через начальные точки У линии модификации боковых поверхностей зуба заготовки 1. При дальнейшем вращении заготовки 1 в зоне взаимо- действи заготовки 1 и ролика 8 возникают силы сопротивлени , преп тст - вующие перемещению ролика В по траектории относительного рабочего движе5

0

ни Sp от центра оси 2 заготовки 1, которые превышают усили со стороны протарированных силовых устройств. По мере перемещени ролика 8 в направление Sj. от центра оси 2 заготовки 1 под действием сил сопротивлени давление в зоне контакта при взаимодействии ролика 8 и заготовки 1 увеличиваетс , возрастает и степень деформации металла заготовки, а следовательно, и объем металла, пере мещаемого роликом 8, вьшоли профильную модификацию (фланкирование) Ло1,у вершины зуба (фиг. 7). Оканчи- ваетс процесс формообразовани выполнением радиусов скруглени R и деформированием металла гребешков ,7 (фиг. 6), завершающа стади которого осуществл етс при жесткой св зи заготовки 1 и ролика 8 (а const, см. фиг. 3).

y, arc sin d

Таким образом, вьтолнение профильной модификации у вершин последующих зубьев и скругление радиусов2 Нар ду с этим смежный угол ОУО вдоль линии вершин зубьев осуществл - определ етс выражением етс аналогично описанному.

Выполнение профильной модификахщи у вершин зубьев и радиусов скруглени вдоль линии вершин зубьев обеспечиваетс роликом, имеющим диаметр D , вычисление которого иллюстрируетс на фиг. 7 и приводитс на примере обработки пр мозубой заготовки.

Точке У эвольвенты, лежащей на

30

. de П arcsin -:-

а V Угол Л определ етс из соотноше

ни

35

и эвольвентный угол invffy,

Определение центрального угла Vy, соответствующего половине искомой

толщины S,

Vy V + invof - inv(rfy.

Центральный угол v, соответству- ющий половине толщины зуба по дуге делительной окружности.

d

fi 2xt 22 i

Остальные углы показаны на чертеже фиг. 7, из которого видно, что

f If . . ,

(9 invc(,)

zz

2xtgo

z

invof + invc(

y

y, arc sin d

ду с этим сме л етс выражен

2 Нар ду с этим смежный угол ОУО определ етс выражением

30

. de П arcsin -:-

а V Угол Л определ етс из соотношени

35

окружности d , соответствует угол

профил , вычисл емый по уравнению + + invc - invutj.

j da c-os o(v T

dB

о / . d 6 If 2xtgot . , . , 2tg(arcsin7 invoty)

d 2z

Ф 1

2;;(a;;nn ir7i Tli|S . invo -lnvc,

45 Диаметр рол колес равен

Окончательно

tg(arc sirif- /7 -- - dft mz cosct.

40

Отрезок 0,N определ етс из треугольника ONO,

dB ,

d 6 If 7

d 2z

45 Диаметр ролика D дл пр мозубых колес равен

) - 5

do

- МГ, ;

71454560

где di - основной диаметр зубчатого

колеса;

i dy диаметр окружности дл начальной точки модификации у вершины обрабатьшаемого эу-. ба;

: X - коэффициент смещени ; m - модуль;

Z - число зубьев обрабатываемого колеса;

о - угол профил исходного контура; о(у- угол профил в точке на окменном межосевом рассто нии 3, const.

10

ружности d,,

15

Из-за одностороннего характера образовани гребешков 7 процесс обработки осуществл ют с реверсированием вращени заготовки 1 в обратную сторону (фиг. 2) с целью выравнивани профил обрабатьюаемых зубьев по высоте , а направление движени подачи S, измен етс на противоположное, причем ролик 8 отведен от заготовки 1 и не контактирует с ней, а обкатывание наружного цилиндра заготовки 1 диаметром d «1 осуществл етс при жесткой св зи заготовки 1 и ролика 9 при неизменном межссевом рассто нии a const аналогично схеме процесса пластического деформировани металла при выполнении модификации профил у вершины зуба (фланкирование ) и скруглени кромок вдоль линии вершин зубьев (фиг. 3 - 6).

После прекращени рабочего процесса накатники 3 и 4 зубчатого типа отвод тс и фиксируютс в исходном положении, наход сь в зацеплении с

до накатывани боковых поверхностей зубьев заготовки, довод его до требуемого размера do,,, что обеспечива- ет стабильность параметра заготовки . по наружному диаметру, так как заготовки в стадии поставки, а также механической обработки имеют колебани по указанному параметру.

Выполнение радиусов скруглени R (фиг. 10) и предварительной профильной модификации (фланка) у вершины i зуба и радиусов скруглени R кромок вдоль линии вершин обрабатываемых зубьев (фиг. 11 и 12) способствует уменьшению объема деформируемых слоев металла у вершины зубьев при последующем накатывании боковых поверхнос- 20 тей зубьев, следовательно, и уменьшению размеров образующихс гребешков (фиг. 3), а их механизм формообразовани аналогичен механизму, описанному согласно иллюстрации на фиг. 4, 5

и 7. .

Процесс обкатьюани заготовки 1 роликом 8 после накатывани боковых поверхностей зубьев зубчатыми накатниками 3 и 4 аналогичен схемам процесса пластического деформировани металла при выполнении модификации профил у вершин зубьев (фпанкирова-.. ние) и скруглени кромок вдоль линии вершин зуба, показанных на фиг.З - 6.

Из-за одностороннего характера образовани гребешков 7 (фиг. 3) процесс обработки осуществл ют с реверси рованием вращени заготовки 1 в обратную сторону с целью выравнивани

25

30

35

положении, наход сь в зацеи еппп ., j. .- - ,

глтг--; с: «Ч- Е:::;г„: - гЕ ..Гл:1т..1ГоГсГ :г-. 3..

с совместно роликом 9 перед накатыванием боковых поверхностей зубьев заготовки 1, а затем роликом 8 после накатьшани боковых поверхностей зубьев (ролики 8 и 9 во врем рабоче- gg го процесса подведены к заготовке 1 и контактируют с ней) и диктуетс со ображени ми технологического характера , суть которых сводитс к следующему .55 Обкатьшание наружного цилиндра

заготовки 1 диаметром d, (Фиг. 9)

осуществл ют при жесткой св зи

заготовки 1 и ролика 9, при неизев ) .

По окончании рабочего процесса зубчатые накатники 3 и 4 отвод тс и фиксируютс в исходном положении, наход сь в зацеплении с зубь ми заготовки 1, а цилиндрические ролики 8 и 9 отвод тс в исходное положение , -при котором исключаетс контактирование с заготовкой 1.

При обработке косозубых колес 14 (фиг. 13 и 14), образующа 15 роли- ка 16 устанавливаетс на угол 9 нак лона винтовой линии вершин 17 обрабатываемых зубьев.

4560

менном межосевом рассто нии 3, const.

0

15

и 7. .

Из-за одностороннего характера образовани гребешков 7 (фиг. 3) процесс обработки осуществл ют с реверсированием вращени заготовки 1 в обратную сторону с целью выравнивани

25

30

35

, j. .- - ,

гп «Ч- гЕ . 3..

гп «Ч- гЕ 3..

ев) .

9 U54560 °

Пример. Обработка партииJ. 20, 1пуУ 0,014904, тогда крупномодульных зубчатых колес после

эубофреэеровани с припуском на де-ч у 0,02518 + 0,014904-0,02729 формирование 0,2-0,25 мм на толщинуg 012794 рад

зуба (z 75; m 10 мм; х +0,437;

bi 140 мм; 0 ds 704,Остальные углы показаны на фиг.7,

775 мм; лd 0,031 мм; dy 772,9 мм;из которой видно, что d 750 мм; dfl, 777,5-0,5 мм) т I (JL + ixtgci...)

2z

( z

invo + invcVy)

ГОВОГО редуктора магистральных теп- 10 j- ловозов ТЭЗ, 2ТЭ10Л, изготовленных из стали 45ХН (НВ 255-311).

Режимы обработки: частота вращени заготовки п 8 об/мин; осева 3.14159 2-0.437-0.364 „ шлопл+

подача заготовки S , 10 мм/мин; вре- 15 75 u,uiayu4м обработки t.. 15 мин; число проходов . 0,02729 0,02909 рад.

Инструмент - цилиндрический ро-de п ш ю

лик, диаметр Dn 33,256 мм.а Г 5:

Приведен подробный расчет (см.20

фиг. 7).,1433 рад.

Точке У эвольвенты зубчатого колеса , лежащей на окружности d,, соответствует угол профил о/у , вычисленный следующим образом:

25

Нар ду с этим смежный угол ОУО определ етс выражением:

in 3,14159 - 1,1433

cos

. 0.

772,9

,

и эвольвентный угол iuv 0,02729.

Определение центрального угла (( у соответствующего половине искомой

толщины S 4J

у у+ inv о(- inv 0.

Центральный угол , соответствующий половине толщины зуба по дуге делительной окружности

. |

+ ,364 0,02094 + 0,00424

0,02518 рад.

;rg(;rc;irir:7j s - -. - bv.,,

704.775 10Ы15 174.9429 мм, 2-2,0143

a отрезок

NY

1/(2-) - (-2) 5 /d5 - dt

торой видно, что

I (JL + ixtgci...)

2z

( z

invo + invcVy)

4159 2-0.437-0.364 „ шло

м - arcsin

in 3,14159 - 1,1433

1 ,99829 Рид.

30

Угол определ етс из соотношени cfy - ( Р - arcsin ) + ({- de Ц

. invc ) arcsin |-Z

jL 2xtso . i ) 2гz

1,1433 - 0,02094 + 0,00424 +

+ 0,014904 - 0,02729 1,11421 рад.

Отрезок OiN определ етс из треугольника ONO,:

I db

1 772,92 704,7752 1 316,63

158,315 MM,

Drt

dB

2;;(;;;:iri -ft -i --- -- /аГ-17

Окончательно

;;ГагГв1; 1у 1 -

1

70 4 ,7 7 5,

704:775 3;Т4Т5Г72:01«1Ю§ + 0,014904 - 0,02729

tg(arcsin yf-g 2775 75

316, 63

- УГо066б7б1 - -(J J433 0;02094T070042 + 0,014904 - 0,02729

33,256

Получаем D 33,256 MM. Это позвол ет использовать изго- товлецные зубчатые колеса без дополнительных механической и слесарной доработок, св занных с удалением наплывов (гребешков) на головке зуба, зачисткой и скруглением кромок, что представл ет известную технологическую трудоемкость, а также исключить вспомогательное врем , затрачиваемое на транспортирование и переустановки зубчатых колес на другом рабочем месте . При обработке указанной партии крупномодульных колес достигнуто снижение трудоемкости в среднем при обработке одного зубчатого колеса на 1,5-2,0 ч, стабильное обеспечение требуемой степени точности 8А и качества рабочей поверхности зубьев (например, шероховатость Кг 0,63 - 1 25 мкм). Нар ду с этим можно упростить конструкцию черв чных модуль ных фрез путем исключени модификаци профил у основани зуба, предусмотренную дл выполнени профильной мо

,

n - Тъ t + xtgi invo - ) tgXarcsin - 2zz

dj mz cosbi..

db

D

t + + invo - inv c.,)

tg(arcsin j- - 2zz

5

30

.

35

40

Claims

дификации (фланкировани ) обрабатываемых зубьев у вершины, что позвол ет повысить эффективность и расширить область практического применени предлагаемого способа. Формула изобретени 1. Способ формообразовани поверхностей зубьев цилиндрических колес, при котором осуществл ют накатьшание боковых поверхностей зубьев зубчатым инструментом и обкатывание вершин зубьев по наружному цилиндру заготовки гладким роликом при измен ющемс межосевом рассто нии между роликом и обрабатываемым зубчатым колесом, о т- личающийс тем, что, с целью расширени технологических возможностей за счет выполнени профильной модификации у вершин зубьев, дополнительно обкатывают боковые поверхности вершин зубьев, при этом рассто ние между осью гладкого ролика и осью обрабатываемого зубчатого колеса измен ют циклически с зубцо- вой частотой, а диаметр ролика определ ют дл пр мозубьк колес:

)

дл косозубых колес:

Vd - d.

Фи9.2.

фиеЛ

Фи9.6

/U9tt

ю

4&//г

uwi

.//

/5

BtiffB

Фив. /J

Фи&.