SU1468691A1

SU1468691A1 - Method of generating geared articles by spacially-modified teeth

Info

Publication number: SU1468691A1
Application number: SU874272814A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Михайлов; Баян Миссарович Махмутов; Геральд Александрович Свечников; Сергей Федорович Годунов
Original assignee: Волгодонский Филиал Новочеркасского Политехнического Института Им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1989-03-30

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к изготовлению зубчатых изделий пространственного зацеплени . Цель изобретени - расширение технологических возможностей за счет обработки зубьев с двухпараметрическим огибанием . Обработка зубчатых изделий с пространственно-модифицированными зубь ми осуществл етс инструментом, одновременно охватывающим все зубь издели . При этом изделию сообщают поворот вокруг неподвижной оси, лежащей в диаметральной плоскости перпендикул рно своей продольной оси, и прецессиональное качание по конической поверхности, вершина которой расположена в диаметральной плоскости изделий, а инструмент довора- чивают вокруг своей продольной оси и перемещают возвратно-поступательно . Зубчатое изделие поворачивают вокруг оси нут ции, которой сообщают вращение вокрув оси прецессии, при этом поворот издели и вращение его оси нутации производитс согласованно , Доворот инструмента производитс до поворота издели , причем вьтолн етс непрерьгоно на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев изделий и инструмента, 1 з,п, ф-лы, 3 ил, ф сл 4 О5 00The invention relates to mechanical engineering, in particular to the manufacture of gearing products of spatial gearing. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities through the processing of teeth with a two-parameter rounding. The processing of gear products with spatially modified teeth is carried out with a tool that simultaneously covers all the teeth of the product. In this case, the product is reported to rotate around a fixed axis lying in the diametral plane perpendicular to its longitudinal axis, and precessional swing along a conical surface, the top of which is located in the diametrical plane of the products, and the tool is trimmed around its longitudinal axis and moved reciprocatingly. The gear product is rotated around the nutation axis, which is reported to rotate around the precession axis, while the product is rotated and its nutation axis is rotated consistently. The tool is rotated before the product is rotated, and is uninterrupted by an amount not exceeding the total accumulated angular error of the teeth teeth. and tool, 1 s, n, f-ly, 3 silt, f sl 4 O5 00

Description

Изобретение относитс к машиностроению , в частности к изготовле- .нию зубчатых изделий пространственного зацеплени .The invention relates to mechanical engineering, in particular to the manufacture of gearing products of spatial engagement.

Цель изобретени - расширение технологических возможностей за счет обработки зубьев с двухпараметрическим огибанием,The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities due to the processing of teeth with a two-parameter rounding,

На фиг,1 изображено исходное относительное расположение инструментаFig, 1 shows the initial relative location of the tool

и издели ; на фиг,2 - последовательные положени осей издели при обработке; на фиг.З - структурна схема станка дл осуществлени способа обработки зубчатых изделий сand products; Fig. 2 shows successive positions of the axes of the product during processing; FIG. 3 is a structural diagram of a machine for carrying out the method of processing gear products with

пространственно-модифицированными зубь ми.spatially modified teeth.

На фиг,3 прин ты следующие обозначени : dOJ/dt и d/i/dt - угловые нутации и прецессии издёЛИЯ; UJ И LD2 углы нутацни соответственно аа один и два полных пре цессиональных качани изделц ) /dt - углова скорость непрерывного доворота инструмента вокруг своей продольной ОСИ) dy/dt - скорость возвратно-поступательного движени инструмента dfl/dt и d/3/dt - угловые скорости вращени верхнего и нижнего кулачков о1,- углы наклна верхнего и нижнего кулачков.In FIG. 3, the following notation is accepted: dOJ / dt and d / i / dt are the angular nutations and precessions of funnels; UJ and LD2 are the angles of the nutation, respectively, aa one and two full pre-professional rocking devices) / dt - the angular velocity of the continuous tool turning around its longitudinal AXIS) dy / dt is the speed of the reciprocating motion of the instrument dfl / dt and d / 3 / dt - angular the rotational speeds of the upper and lower cams o1, are the angles of inclination of the upper and lower cams.

Дл обработки пространственно- модифицированных зубьев используют инструмент 1 внутреннего зацеплени например .зубчатый- хон или зубчатьм шевер, одновременно охватывающий все зубь издели 2. В процессе обработки зубчатый инструмент 1 дово- рачивают вокруг его продольной оси dVn/dt на величину, обеспечивающую рабочую нагрузку, и перемещают возвратно-поступательно со скоростью dy/dt, а обрабатываемое изделие 2 поворачивают dw/dt вокруг оси нута- ции 3, которой сообщают вращение dp/dt вокруг оси прецессии 4, причем изделие 2 Остаетс посто нно неподвижным относительно оси 5. При этом дл обеспечени равномерного припуска от формообразующих движений издели 1 за весь период- обработки должно вьшолн тьс следующее условие:For machining of spatially modified teeth, an internal gear tool 1 is used, for example, a gear hone or a gear shaver, simultaneously covering all the teeth of the product 2. While machining, the gear tool 1 is turned around its longitudinal axis dVn / dt by an amount that provides the working load, and move reciprocatingly at a speed of dy / dt, and the workpiece 2 rotates dw / dt around the axis of the nutation 3, which is reported to rotate dp / dt around the axis of the precession 4, and the product 2 remains constant In order to ensure uniform allowance from the formative movements of the product 1 for the entire period of treatment, the following condition must be fulfilled:

К,,41)K ,, 41)

где К и К, - коэффициенты пропорциональности;where K and K are the coefficients of proportionality;

ы ,/i - углы нутации и прецессии издели соответственно .s, / i - the angles of nutation and precession of the product, respectively.

Коэффициенты пропорциональности К и К, определ ютс по следующим формулам:The proportional factors K and K are determined by the following formulas:

К, TO,

(2)(2)

К, TO,

(3)(3)

MoikcMoikc

1.1ч1.1h

22

где со цд(,, и . максимальные углы нутации к прецессии соответственно. Дл обеспечени простоты расчетов можно записатьwhere csd (, and. and the maximum nutation angles to the precession, respectively. To ensure the simplicity of the calculations, we can write

21Г n t. 21H n t.

(4)(four)

где n - частота вращени оси прецессии i t - врем обработки издели 2.where n is the frequency of rotation of the precession axis; i t is the processing time of product 2.

Учитыва формулы (2), (3) и (4) и дифференциру (1), получим вьфа- Жение, при котором поворот издели 1 и вращение его оси нутации производитс согласованно в соответствии со следующей зависимостью:Taking into account the formulas (2), (3) and (4) and the differential (1), we obtain a result in which the rotation of the product 1 and the rotation of its nutation axis is made consistently in accordance with the following relationship:

tx .tx.

2ГГп t2ГГп t

dt dt

(5)(five)

Дл исключени вли ни неточности доворота d()/ p/dt инструмента 1 на формообразующие движени и в итоге на точность формы зубьев издели 2 доворот инструмента 1 производитс до поворота du;/dt издели 2, причем выполн етс непрерывно на величину , не превьшающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев издели 2 и инструмента 1.To eliminate the inaccuracy of the d () / p / dt turnaround of tool 1 on shaping movements and ultimately on the accuracy of the teeth of the product 2, the tool 1 is rotated before the du 2 / dt turn of the product 2, and is performed continuously by an amount not exceeding the total the accumulated angular errors of the steps of the teeth of the product 2 and the tool 1.

Анализ относительных движений издели и инструмента показал, что за счет того, что зубчатое изделие поворачивают вокруг оси нутации, которой сообщают вращение вокруг оси прецессии, обеспечиваютс все движени , необходимые дл обработки пространственно-модифицированных зубьев, при этом повышаетс производительность и точность обработки.An analysis of the relative movements of the product and the tool showed that due to the fact that the toothed product is rotated around the nutation axis, which is reported to rotate around the precession axis, all movements necessary for the processing of spatially modified teeth are provided, while the productivity and accuracy of processing are increased.

Предлагаемый способ может быть реализован на станке, имеющем следующую структурную схему.The proposed method can be implemented on a machine having the following block diagram.

Зубчатый инструмент 1 (фиг. 3) внутреннего зацеплени установлен посредством .щпоночного соединени в инструментальном стакане, который через черв чное зацепление и орган 6 настройки, например гитару сменных колес, св зан с двигателем 7. Причем инструмент 1 смонтирован с возможностью возвратно-поступательного движени dy/dt относительно инструментального стакана, который расположен на вертикальном суппорте 8 с возможностью доворота dVp/dt. 06- рабатьшаемое изделие 2 закрепл етс на подшипниковой опоре 9 за счет по,цжати шарнира 10. Подшипникова опора 9 установлена на верхнем торцовом кулачке 11, расположенном на нижнем торцовом кулачке 12 с возможностью поворота d5i/dt, при этом поверхности кулачков 11 и 12 наклонены друг к другу под углами /, d . Нижний кулачок 12 смонтирован на столе 13 с возможностью поворота и имеет окружной паз 14, взаимодействующий с пальцем 15The gear tool 1 (Fig. 3) of the internal engagement is installed by means of a snap connection in the tool cup, which is connected with the motor 7 through the worm gear and adjusting body 6, such as a guitar of exchangeable wheels. Moreover, the tool 1 is mounted with reciprocating motion dy / dt relative to the instrumental glass, which is located on the vertical support 8 with the possibility of turning dVp / dt. 06- the workpiece 2 is fixed on the bearing support 9 by means of pressing the hinge 10. Bearing support 9 is mounted on the upper face cam 11 located on the lower face cam 12 with the possibility of rotation of the d5i / dt, while the surfaces of the cams 11 and 12 are inclined to each other at angles /, d. The lower cam 12 is mounted on the table 13 with the possibility of rotation and has a circumferential groove 14, interacting with the finger 15

верхнего кулачка 11. Окружной паз 14 и палец 15 представл ют собой привод подъема верхнего кулачка 11 относительно нижнего 12 при взаимном повороте . Окружной паз 14 имеет криволинейный профиль, представл ющий собой огибающую цилиндра, образованную при движении его оси по линии, описанной уравнениемthe upper cam 11. The circumferential groove 14 and the pin 15 are a drive for raising the upper cam 11 relative to the lower 12 by reciprocating. The circumferential groove 14 has a curvilinear profile, which is the envelope of a cylinder formed when its axis moves along the line described by the equation

l-(k+l)sin2wl- (k + l) sin2w

cos uicos ui

(6)(6)

Z5 - величина подъема верхнего кулачка 11 относительно нижнего 12;Z5 - the amount of elevation of the upper cam 11 relative to the lower 12;

1 - рассто ние от оси шарнира 10 до поверхности верхнего кулачка 1 1 при 1 is the distance from the axis of the hinge 10 to the surface of the upper cam 1 1 with

k - L-1 - толщина верхнего кулач- 20 лени 26 отключаетс и включаютс k - L-1 - the thickness of the upper cam-20 of laziness 26 is turned off and on

ка 11 по оси инструмента 1 при ы 0;ka 11 on the axis of the tool 1 when s 0;

L - рассто ние от оси шарнира 10 до поверхности нижнего кулачка 12 по оси инструмента 1 jL is the distance from the axis of the hinge 10 to the surface of the lower cam 12 along the axis of the tool 1 j

ы - угол перекоса оси издели 8 относитель}1о инструмента 1.s - the skew angle of the axis of the product 8 relative} 1o tool 1.

муфта 27 сцеплени и двигатель 23 привода поворота издели 8 вокруг оси нутации. При этом обрабатьшае- мое изделие поворачиваетс dw/dt 25 вокруг оси нутации (фиг.2), а ось нутации вращаетс dp/dt вокруг оси прецессии (фиг.2), причем поворот doi/dt и вращение dft/dt выполн ютс согласованно в соответствии с зави симостью (5) .the clutch 27 and the motor 23 drive rotation of the product 8 around the axis of nutation. At the same time, the processed product rotates dw / dt 25 around the nutation axis (Fig.2), and the nutation axis rotates dp / dt around the precession axis (Fig.2), and the rotation doi / dt and rotation dft / dt are performed consistently according to dependence (5).

ЗдесьHere

(л) (l)

W W

где М - угол поворот а верхнего кулака 11 относительно нижнего 12, соответствующий требуемому углу перекоса w осей идели 8 и инструмента 1. Верхний кулачок 11 кинематически св зан с нижним кулачком 12 цепью поворота издели 8 вокруг оси нутации через шпиндель 16, дифференциалы 17 и 18, гитару 19 настройки и кинематическую цепь 20. Цепь поворота издели вокруг оси нутации содержит также датчик 21 положени , систему 22 управлени и двигатель 23 переменной скорости вращени , св - занньй с дифференциалами 17 и 18 через коробку 24 скоростей, предназначенную дл изменени направлени вращени . Кроме того, верхний кулачок 11 посредством кинематической цепи 16, 17 и нижний кулачок 12 посредством кинематической цепи 20, 19, 18 через гитару 25 настройки св заны с двигателем 6 посто нной скорости вращени . Муфты 26 и 27 сцеплени предназначены дл включе1468691where M is the angle of rotation a of the upper cam 11 relative to the lower 12, corresponding to the required skew w angle of the axes 8 and tool 1. The upper cam 11 is kinematically connected to the lower cam 12 by a chain of rotation of the product 8 around the axis of nutation through the spindle 16, differentials 17 and 18 , tuning guitar 19 and the kinematic chain 20. The rotation of the product around the nutation axis also includes a position sensor 21, a control system 22 and a variable speed motor 23 connected to differentials 17 and 18 via a speed box 24 designed to change the direction of rotation. In addition, the upper cam 11 via the kinematic chain 16, 17 and the lower cam 12 via the kinematic chain 20, 19, 18 through the guitar 25 tunings are connected to the motor 6 of constant rotational speed. Clutches 26 and 27 of the clutch are designed to include: 1468691

ни и Отключени кинематических це-- пей при обработке пространственно- модифицированных зубьев.Neutralization of the kinematic chains when machining spatially modified teeth.

В процессе обработки издели 2 зубчатому инструменту 1, установленному на шпонке в инструментальном стакане, сообщают возвратно-поступательные движени dy/dt, осуществл емые , например, пневмо цилиндром, и равномерный доворот , выполн емый на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев издели иIn the course of processing the product 2, the gear tool 1 mounted on the key in the tool cup is reported by reciprocating movements dy / dt, e.g., by a pneumatic cylinder, and a uniform reversal performed by an amount not exceeding the total accumulated angular error of the tooth steps products and

инструмента 1, которьм производитс двигателем 7 через шпонку, инструментальный стакан, черв чное зацепление гитару 6 настройки и муфту 26 сцеплени . После чего муфта сцепмуфта 27 сцеплени и двигатель 23 привода поворота издели 8 вокруг оси нутации. При этом обрабатьшае- мое изделие поворачиваетс dw/dt 5 вокруг оси нутации (фиг.2), а ось нутации вращаетс dp/dt вокруг оси прецессии (фиг.2), причем поворот doi/dt и вращение dft/dt выполн ютс согласованно в соответствии с зависимостью (5) .the tool 1, which is produced by the engine 7 through the key, the tool holder, the worm gearing the tuning guitar 6 and the clutch 26. After that, the clutch coupling 27 clutch and the motor 23 of the drive rotation of the product 8 around the axis of nutation. At the same time, the processed product rotates dw / dt 5 around the nutation axis (Fig.2), and the nutation axis rotates dp / dt around the precession axis (Fig.2), and the rotation doi / dt and rotation dft / dt are performed consistently according to dependence (5).

Поворот на угол to вокруг оси нутации зубчатого издели 2 (фиг.З), установленного на подшипниковой опоре 9 и поджатого шарниром 10, производитс за счет поворота верхнего кулачка 11 относи1«ельно стола 13 и противоположного поворота нижнего кулачка 12 относительно стола 13 на углы У :The rotation to the angle θ around the nutation axis of the gear 2 (Fig. 3), mounted on the bearing support 9 and clamped by the hinge 10, is performed by rotating the upper cam 11 relative to the table 13 and oppositely rotating the lower cam 12 relative to the table 13 at angles Y :

00

5five

4040

1 arccos 21 arccos 2

(7)(7)

Дифференциру выражение (7), получим формулу дл определени угловой g скорости поворота d-y/dt кулачков 11 и 12 относительно стола 13Differentiating expression (7), we obtain the formula for determining the angular g rotation rate of d-y / dt of cams 11 and 12 relative to table 13

dj dtdj dt

1one

dii) dldii) dl

(8)(eight)

00

5five

Противоположное переменное вращение d|/dt кулачков 11 и 12 производитс двигателем 23 переменной скорости вращени за счет системы 22 управлени и датчика 21 положени , посредством кинематических цепей 17, 16 и 24, 18, 19, 20. Сигнал от датчика 21 положени к системе 22 управлени поступает в зависимости от угла поворота кулачка 11 относительно кулачка 12, при этом система 22 управлени измен ет угловую скорость поворота dy/dt кулачков 11 и 12 в зависимости от угла U, перекоса осей издели относительно инструмента 1, который определ етс следующей зависимостью:The opposite variable rotation d | / dt of the cams 11 and 12 is produced by a variable speed motor 23 at the expense of the control system 22 and the position sensor 21, via kinematic chains 17, 16 and 24, 18, 19, 20. The signal from the position sensor 21 to the system 22 control comes depending on the angle of rotation of the cam 11 relative to the cam 12, while the control system 22 changes the angular velocity of rotation dy / dt of the cam 11 and 12 depending on the angle U, the product axis skews relative to tool 1, which is determined by the following relationship:

tu 2cL cos -Y- .tu 2cL cos -Y-.

При повороте кулачка 11 относительно кулачка 12 за счет привода подъема верхнего кулачка 11, выполненного в виде пальца 15, закрепленного на верхнем кулачке 11, взаимо- дейст зующего с окружным пазом 14, изготовленным на нижнем кулачке 12 в соответствил с зависимостью (6), производитс посто нное поджатие подшипниковой опоры 9 к изделию 8. When the cam 11 is rotated relative to the cam 12 by driving the upper cam 11, made in the form of a finger 15 mounted on the upper cam 11, interacting with the circumferential groove 14, made on the lower cam 12 in accordance with the dependence (6), constant preload bearing 9 to the product 8.

Вращение dp/dt оси нутации изде- ЛИЯ 8 вокруг оси прецессии производитс за счет однонаправленного равномерного вращени кулачков 11 и 12 с равными угловыми скорост ми d/i/dt, которые выполн ютс от двигател 6 посто нной скорости вращени через муфту 27 сцеплени гитару настройки, кинематические цепи 17, 16 верхнего кулачка 11 н„18, 19, 20 нижнего кулачка.The rotation dp / dt of the nutation axis of the product 8 around the precession axis is produced by unidirectional uniform rotation of the cams 11 and 12 with equal angular velocities d / i / dt, which are performed from the motor 6 at a constant speed of rotation through the tuning coupling 27 , kinematic chains 17, 16 of the upper cam 11 n „18, 19, 20 lower cam.

Дл обеспечени -согласованного поворота du)/dt издели 2 вокруг оси нутации и вращени dp/dt оси нутации вокруг оси прецессии в. соответсвии с зависимостью (5) система 22 управлени св зана с двигателем 7.In order to provide an ω-consistent rotation du) / dt of product 2 around the axis of nutation and rotation dp / dt of the axis of nutation around the axis of precession. according to dependency (5), control system 22 is connected to engine 7.

Таким образом, поворот dU /dt зубчатого издели 2 вокруг оси нутации и вращение dp/dt его оси нутации вокруг оси прецессии происходит за счет суммарных вращений верхнего dR/dt и нижнего dp/dt кулачков 11 и 12, выполн емых двигател ми 7, 23 и суммируемых дифференциалами 17, :18 их кинематических цепей. При этом суммарные вращени верхнего 11 и dp/dt нижнего 12 кулачков складываютс из посто нного вращени d/4/dt и переменного d-y/dt в зависимости от его направлени и определ ютс по формулам:Thus, the rotation dU / dt of the gear 2 around the axis of nutation and the rotation dp / dt of its axis of nutation around the axis of precession occurs due to the total rotations of the upper dR / dt and lower dp / dt of the cams 11 and 12 performed by motors 7, 23 and summable differentials 17,: 18 of their kinematic chains. In this case, the total rotations of the upper 11 and dp / dt of the lower 12 cams are made up of a constant rotation d / 4 / dt and a variable d-y / dt depending on its direction and are determined by the formulas:

1 IP + 1 dt dt ГГТ. Ti dt1 IP + 1 dt dt GGT. Ti dt

(9)(9)

|, dfbp d 1| dfbp d 1

d t - ,d t -,

dcudcu

ТЕTHOSE

(10)(ten)

00

5 О 5 o

00

5five

00

5five

Доворот инструмента может производитьс до поворота издели , причем выполн етс непрерывно на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев издели и инструмента.Tool turning can be performed before the product rotates, and is performed continuously by an amount not exceeding the total accumulated angular error of the tool and tool teeth steps.

Claims

1. A method of processing gear products with spatially modified teeth simultaneously covering the entire teeth of the product with a starting position coaxially with the product whose axis coincides with the axis of the precession, while the processing is carried out under conditions of reciprocating movement and coordinated turns of the tool around its the longitudinal axis and the product around the axis of nutation located in the plane of the central cross section of the toothed vein. Yes, the product is perpendicular to its longitudinal axis, characterized in that, in order to expand technological capabilities by treating teeth with a two-parameter rounding, an additional rotation of the

the circle of the axes of nutation and precession in relation to dependence

00du .1 d / i

"D dE

dCJ dt

MOIKC

dji dt

W

2ff-n-t

angular rates of precession and nutation, respectively; maximum angle of rotation of the PRODUCT} the frequency of rotation of the precession axis;

the processing time of the gear.

. The method according to claim 1, which differs in that the values of the additional rotation do not exceed the permissible total accumulated angular errors of the teeth of the product and the tool.

Max

n t

Shig.1

five

26 / T 27 25

(rig 2

Compiled by I.Kuznetsova Editor L.Veselovska Tekhred L.Serdyukova.I Corrector I.Muska

Order 1299/14

Circulation 831

VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

T

f

five

7 / b.

Vl-qj

"E.J

Subscribe