SU871949A1 - Устройство дл упрочнени зубчатых колес обработкой ультразвуком - Google Patents

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для повышения надежности и ресурса мелкомодульных зубчатых колес.

Известна установка для ультразвуковой обработки зубчатых колес, содержащая магнитострикционный преобразователь, акустический трансформатор скорости (концентратор) и закрепленный на его торце инструмент. Инструмент постоянно прижат к профилю обрабатываемого зуба и при этом находится в колебательном движении, сообщаемом ему преобразователем через концентратор [1] .

Недостатком данной установки является циклический характер ее действия: во-первых, зубья упрочняются последовательно, во-вторых, упроч-, нениё активного'профиля по ширине зуба осуществляется в течение определенного числа качаний зубчатого колеса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор, закрепленный на торце концентратора инструмент, выполненный в виде корпу2 са с установленным в нем зубчатым колесом, и приводной вал для установки упрочняемого зубчатого колеса [2]. Недостаток этого устройства сложность акустической системы, приводящая к большим потерям энергии в сопряжениях деталей при передаче ее от концентратора к инструментальному зубчатому колесу.

Цель изобретения - упрощение акустической системы упрочняющего устройства и уменьшение -ротерь при передаче энергии от концентратора к инструменту.

Указанная цель достигается тем, что устройство для упрочнения зубчатых колес обработкой ультразвуком, содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор, закреп20 ленный на его торце инструмент, оправку для установки упрочняемых зубчатых колес и приводной вал, снабжено коромыслом и серьгой, установленными на подшипниках на приводном валу, экс25 центриком, установленным на серьге с возможностью контакта с коромыслом и связанным зубчатой передачей с приводным валом, зубчатыми секторами, закрепленными на приводном валу, и вспомогательным зубчатым колесом, ус тановленным на коромысле с возможностью контакта с зубчатыми секторами и имеющим толщину зубьев, меньше чем у инструмента, причем инструмент выполнен в виде зубчатого сектора внутреннего зацепления, а оправка для установки упрочняемых зубчатых колес размещена на коромысле.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1, концентратор 2, инструмент 3 выполненный в виде зубчатого сектора внутреннего зацепления, и приводной вал 4, связанный с электродвигателем 5, и основание 6. На приводном валу 4 установлены зубчатое колесо 7, серьга 8, которая фиксируется относительно основания 6 с помощью стойки 9, коромысло 10, чашка 11. В серьге 8 на подшипнике 12 установлен эксцентрик 13 с эксцентриситетом е, на котором установлен подшипник 14, расположенный в пазу а коромысла 10.Эксцентрик 13 связан с приводным валом 4 через зубчатые колеса 7 и 15.

На коромысле 10 в разрезных конических подшипниках 16, затягиваемых гайками 17, установлена оправка 18 и зубчатое колесо 19, вращающееся на подшипниках 20.На оправке 18 установлены упрочняемые зубчатые колеса 21, одно из которых жестко связано поправкой 18, а другое может свободно вращаться на ней. Зубчатые колеса 21 находятся в зацеплении с инструментом 3 и образуют с ним замкнутый контур, нагружаемый пружиной 22.

Поскольку с целью упрощения акустической системы, включающей преобразователь и инструмент, зубчатый сектор 3 выполнен с небольшим числом зубьев, то за одно качание коромысла 10 обработке подвергается только часть зубьев колес 21. Поэтому в конце каждого качания коромысла 10 необходим поворот зубчатых колес 21 на угол, обеспечивающий при следующем качании обработку очередной группы зубьев. Это возможно только при выходе зубчатых колес 21 из зацепления с сектором 3. Предотвращение раскручивания пружины 22 в этом случае достигается за счет зацепления зубчатых колес 21 с зубчатым колесом 19, толщина зубьев которого меньше, чем толщина зубьев сектора 3. Разность толщин зубьев необходима для исключения влияния зубчатого колеса 19 на процесс обработки зубчатых колес 21 (исключения контакта между рабочими поверхностями зубьев колес 21 и сектора 3). Поворот же зубчатых колес .21 на требуемый угол в конце каждого качания коромысла 1.0 происходит за счет зацепления вспомогательного зубчатого колеса 19 с зубчатыми секторами 23, установленными в чашке 11 и закрепленными с помощью прижима 24.

При передаточных числах \ Zq=4, '· ,^Ζ5= 2, Ζ _σ : Ζ_5ββ= 5 за один оборот,' приводного вала 4 коромысло 10 совершает 8 качаний, а упрочняемые зубчатые колеса. 21 делают два полных оборота вокруг своей оси. При величине 'угла У = 9° обработка зубчатых колес 21 осуществляется за 0,5 оборота приводного вала.

Величина эксцентриситета е=ДЕ определяется следующим образом.

Прямые и А*Е соответствуют крайним положениям оси коромысла 10 при выходе колес 21 из зацепления с сектором 3. При указанных передаточных числах поворот зубчатых колес 21 вне зацепления с сектором 3 на угол 45° происходит за время поворота эксцентрика на 90°. Восстановив перпендикуляр, например к Е' А¹, проходящей через точку Д, построим с вершиной в точке Д прямой угол так, чтобы восстановленный перпендикуляр служил ему биссектрисой. Полученные таким образом точки Е', Е, F¹ , F - положения оси эксцентрика _ делят траекторию эксцентрика на 4 участка: Е¹ е - участок рабочего хода в прямом направлении, определяющий величину углов.-Г между соседними секторами 23; Е’ F¹ и F¹’ Е - участки холостого хода, определяющие величину центрального угла g зубчатых секторов 23, F¹ F¹’-участок рабочего хода в обратном направлении, определяющий величину углов £ между соседними зубчатыми секторами 23.

Устройство работает следующим образом.

Оправка 18 с зубчатыми колесами 21 и пружиной 22 устанавливается на коромысло 10. Пружина 22 закручивается на определенный угол, колеса 21 вводятся в зацепление с зубчатым колесом 19. После включения приводного двигателя 5 коромысло 10 начинает совершать возвратно-вращательное движение, а установленные на нем зубчатые колеса 21 - планетарное движение относительно зубчатого сектора 3, причем пружина 22 создает требуемое усилие прижатия рабочих поверхностей зубьев колес 21 и сектора 3 друг к другу. Одновременно с этим колебания торца концентратора 2 через сектор 3 передаются в зону зацепления с ним упрочняемых зубчатых колес 21, благодаря чему происходит упрочнение рабочих поверхностей зубьев колес 21 вследствие наклепа. После выхода колес 21 из зацепления с сектором 3 происходит их поворот на угол, обеспечивающий обработку очередной группы зубьев при следующем качании коромысла 10, осуществляемый благодаря зацеплению зубчатого колеса 19 с секторами 23. Таким образом, обработка всего числа зубьев колес 21 происходит за опреs деленное число оборотов приводного вала 4 в одном направлении.

Реализация предложения позволяет уменьшить количество элементов, составляющих акустическую систему, и следовательно упростить ее, а также уменьшить потери энергии в сопряжениях элементов при передаче ее от концентратора к инструменту.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а именно к устройствам дл  повышени  надежности и ресурса мелкомодульных зубчатых коле Известна установка дл  ультразву ковой обработки зубчатых колес, соде жаща  магнитострикционный преобразо тель, акустический трансформатор ско рости (концентратор) и закрепленный на его торце инструмент. Инструмент посто нно прижат к профилю обрабатываемого зуба и при этом находитс  в колебательном движении, сообщаемом ему преобразователем через концентратор l .. Недостатком данной установки  вл етс  циклический характер ее дейст ви : во-первых, зубь  упрочн ютс  последовательно, во-вторых, упроч-, нение активного-профил  по ширине зуба осуществл етс  в течение определенного числа качаний зубчатого колеса. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее магнитострикционный преобразователь , концентратор, закрепленный на торце концентратора инструмент , выполненный в виде корпуса с установленным в нем зубчатым колесом, и приводной вал дл  установки упрочн емого зубчатого колеса 2 . Недостаток этого устройства сложность акустической системы, привод ща  к большим потер м энергии в сопр жени х деталей при передаче ее от концентратора к инструментальному зубчатому колесу. Цель изобретени  - упрощение акустической системы упрочн ющего устройства и уменьшение -ротерь при передаче энергии от концентратора к инструменту . Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  упрочнени  зубчатых колес обработкой ультразвуком, содержащее магнитострикционный преобразователь , концентратор, закрепленный на его торце инструмент, оправку дл  установки упрочн емых зубчатых колес и приводной вал, снабжено коромыслом и серьгой, установленными на подшипниках на приводном валу, эксцентриком , установленным на серьге с возможностью контакта с коромыслом и св занным зубчатой передачей с приводным Всьпом, зубчатыми .секторами, закрепленными на приводном валу, и вспомогательным зубчатым колесом, установленным на коромысле с возможностью контакта с зубчатыми секторами и имеющим толщину зубьев, меньше чем у инструмента, причем инструмент выполнен в виде зубчатого сектора внутреннего зацеплени , а оправка дл  установки упрочн емых зубчатых колес размещена на коромысле. На фиг. 1 изображено устройство, общий вил, в разрезе; на фиг. 2 схема устройства. Устройство содержит преобразователь 1, концентратор 2, инструмент 3 выполненный в виде зубчатого сектора внутреннего зацеплени , и приводной вал 4, св занный с электродвигателем 5, и основание 6. На приводном валу 4 установлены зубчатое колесо 7, серьга 8, котора  фиксируетс  относительно основани  6 с помощью сто ки 9, коромысло 10, чашка 11. В серь ге 8 на подшипнике 12 установлен экс центрик 13 с эксцентриситетом е, на котором установлен подшипник 14, рас положенный в пазу а коромысла 10.Экс центрик 13 св зан с приводным валом через зубчатые колеса 7 и 15. На коромысле 10 в разрезных конических подшипниках 16, зат гиваемых гайками 17, установлена оправка 18 и зубчатое колесо 19, вращающеес  н подшипниках 20.На оправке 18 установ лены упрочн емые зубчатые колеса 21, одно из которых жестко св зано с оправкой 18, а другое может свободно вращатьс  на ней. Зубчатые колеса 21 наход тс  в зацеплении с инструменто 3 и образуют с ним замкнутый контур, нагружаемый пружиной 22. Поскольку с целью упрощени  акустической системы, включающей преобра зователь и инструмент, зубчатый сектор 3 выполнен с небольшим числом зубьев, то за одно качание коромысла 10 обработке подвергаетс  только час зубьев колес 21. Поэтому в конце каж дого качани  коромысла 10 необходим поворот зубчатых колес 21 на угол, обеспечивающий при следующем качании обработку очередной группы зубьев. Это возможно только при выходе зубча тых колес 21 из зацеплени  с сектором 3. Предотвращение раскручивани  пружины 22 в этом случае достигаетс  за счет зацеплени  зубчатых колес 21 с зубчатым колесом 19, толщина зубьев которого меньше, чем толщина зубьев сектора 3. Разность толщин зубьев необходима дл  исключени  вли ни  зубчатого колеса 19 на процесс обработки зубчатых колес 21 (исключени  контакта между рабочими поверхност ми зубьев колес 21 и сектора 3). Поворот же зубчатых колес ,21 на требуемый угол в конце каждого качани  коромысла 10 происходит за счет зацеплени  вспомогательного зуб чатого колеса 19 с зубчатыми сектора ми 23, установленными в чашке 11 и закрепленными с помощью прижима 24. При передаточных числах . Z, 4, .5 о 50(6 5 за один оборот, приводного вала 4 коромысло 10 совершает 8 качаний, а упрочн емые зубчатые колеса. 21 делают два полных оборота вокруг своей оси. При величине угла Ч 9° обработка зубчатых колес 21 осуществл етс  за 0,5 оборота приводного вала. Величина эксцентриситета определ етс  следующим образом. Пр мые Ан соответствуют край- ним положени м оси коромысла 10 при выходе колес 21 из зацеплени  с сектором 3. При указанных передаточных числах поворот зубчатых колес 21 вне зацеплени  с сектором 3 на угол 45° происходит за врем  поворота эксцентрика на 90°. Восстановив перпендикул р , например к Е А , проход щей через точку Д, построим с вершиной в точке Д пр мой угол так, чтобы восстановленный перпендикул р служил ему биссектрисой. Полученные таким образом точки Е , Е, F, F - положени  оси эксцентрика дел т траекторию эксцентрика на 4 участка: Е Е - участок рабочего хода в пр мом направлении , определ к дий величину углов.-г между соседними секторами 23; Е F и f Е - участки холостого хода, определ ющие величину центрального угла g .зубчатых секторов 23, F F -участок рабочего хода в обратном направлении , определ ющий величину углов . между соседними зубчатыми секторами 23. Устройство работает следующим образом . Оправка 18 с зубчатыми колесами 21 и пружиной 22 устанавливаетс  на коромысло 10. Пружина 22 закручиваетс  на определенный угол, колеса 21 ввод тс  в зацепление с зубчатым колесом 19. После включени  приводного двигател  5 коромысло 10 начинает совершать возвратно-вращательное движение , а установленные на нем зубчатые колеса 21 - планетарное движение относительно зубчатого сектора 3, причем пружина 22 создает требуемое усилие прижати  рабочих поверхностей зубьев колес 21 и сектора 3 друг к другу . Одновременно с этим колебани  торца концентратора 2 через сектор 3 передаютс  в зону зацеплени  с ним упрочн емых зубчатых колес 21, благодар  чему происходит упрочнение рабочих поверхностей зубьев колес 21 вследствие наклепа. После выхода колес 21 из зацеплени  с сектором 3 происходит их поворот на угол, обеспечивающий обработку очередной группы зубьев при следующем качании коромысла 10, осуществл емый благодар  зацеплению зубчатого колеса 19 с секторами 23. Таким образом, обработка всего числа зубьев колес 21 происходит за определенное число оборотов приводного вала 4 в одном направлении. Реализаци  предложени  позвол е уменьшить количество элементов, со тавл ющих акустическую систему, и следовательно упростить ее, а такж уменьшить потери энергии в сопр же ни х элементов при передаче ее от концентратора к инструменту. Формула изобретени  Устройство дл  упрочнени  зубчатых колес обработкой ультразвуком, содержащее магнитострикционный преобразователь , концентратор, закрепленный на его торце инструмент,опра ку дл  установки упрочн емых зубчатых колес и приводной вал, отли чающеес  тем, что, с целью упрощени  акустической системы и уменьшени  потерь энергии при перед чи ее от концентратора к инструмент оно снабжено коромыслом и серьгой, установленнЕлми на подшипниках на пр 496 водном валу, эксцентриком, установленным на серьге с возможностью контакта с коромыслом и св занным зубчатой передачей с приводным валом, зубчатыми секторами, закрепленными на приводном валу и вспомогательным зубчатым колесом, установленным на коромысле с возможностью зацеплени  с зубчатыми секторами и имеющим толщину зубьев, меньшую чем у инструмента, причем инструмент выполнен в виде зубчатого сектора внутреннего зацеплени , а оправка дл  установки упрочн елих зубчатых колес размещена на коромысле . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Муханов И.И. и др. Повьшенйе несущей способности зубчатых колес упрочн юще-чистовой обработкой ультразвуковым инструментом. Труды. Новосибирский электрический институт вып. 2, с. 48-51, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР о за вке № 2646999/25-27, л. В 21 Н 5/02, 19.07.78.