Способы изготовления зубчатых колес. Основные положения станочного зацепления
В настоящее время зубчатые колеса изготавливают способами копирования и огибания.
По первому способу изготовляют зубчатые колеса в основном только с равноделенным шагом. При этом большинство их выполняется с заведомой погрешностью. Второй способ — огибания — такими существенными недостатками не обладает: этим способом можно изготовить самые разнообразные зубчатые колеса и притом теоретически точно. Поэтому способ огибания нашел распространение и представляет особый интерес.
При способе огибания заготовке, из которой изготовляют зубчатое колесо, и режущему инструменту, имеющему зубчатую форму (червячная фреза, гребенка, долбяк), сообщают на станке такие движения относительно друг друга, которые воспроизводят процесс зацепления. Это зацепление называют станочным.
Помимо движений, воспроизводящих процесс зацепления, инструменту сообщается еще технологическое движение резания. При этом режущие кромки инструмента описывают поверхность, называемую производящей. Укажем, что производящая поверхность и изготавливаемая боковая поверхность зуба являются взаимоогибаемыми, откуда сам способ и получил свое наименование.
При расчете геометрических параметров элементов высшей кинематической пары учитывают технологические возможности изготовления деталей на формообразующих станках (металлорежущих, прокатных станах, прессах и т.д.). Геометрия соответствующего формообразующего инструмента тесным образом связана с производящими поверхностями. Для инструментов, осуществляющих процесс формообразования путем срезания стружки, такой производящей поверхностью является воображаемая поверхность, содержащая режущие кромки инструмента или образуемая при их главном движении, необходимом для резания. Если режущие кромки — прямые, а главное движение — прямолинейное, то производящей поверхностью является плоскость. Если режущие кромки криволинейные, а главное движение — прямолинейное, то производящей поверхностью является цилиндрическая поверхность (например, эвольвентная поверхность для долбяков).
Зацепление проектируемой поверхности зубьев с производящей поверхностью, по аналогии с зацеплением нарезаемого колеса с производящей поверхностью режущего инструмента, называют станочным зацеплением. Этот термин был предложен В. А. Гавриленко — крупным ученым, обобщившим и развившим основные положения теории зацепления эвольвентных передач. Сущность станочного зацепления заключается в том, что производящая поверхность (поверхность режущих кромок инструмента) и проектируемая поверхность зуба («нарезаемого» колеса) имеют такое же относительное движение, какое имели бы зубчатые колеса при зацеплении друг с другом при взаимодействии аксоидных поверхностей.
При нарезании цилиндрических зубчатых колес оси производящего колеса (г.е. воображаемого зубчатого колеса, у которого боковые поверхности являются производящими поверхностями) и проектируемого («нарезаемого») колеса параллельны между собой и аксоидами являются цилиндры. Частным случаем является инструмент, называемый зуборезной гребенкой (рис. 14.5, а), или пара тарельчатых шлифовальных кругов (рис. 14.5, в). При бесконечно большом радиусе аксоида производящего колеса инструмент должен иметь бесконечно большое число зубьев, т.е. превратиться в рейку. В этом случае инструментом обычно являются червячная фреза (рис. 14.5, б) или абразивный червячный круг (рис. 14.5, г), у которых реечный производящий контур (рис. 14.5, д) расположен на винтовой поверхности. Если производящее колесо имеет конечное число зубьев, то режущими инструментами являются абразивный хон (рис. 14.5, е), долбяк (рис. 14.5, ж), которыми можно обрабатывать боковые поверхности зубьев колес с различными числами зубьев (рис. 14.5, з). Главным движением резания у долбяка, гребенки и абразивного хона является поступательное движение, а у червячной фрезы и шлифовальных кругов — вращательное движение.
В процессе движения огибания (обкатки) основной шаг инструмента по профильной нормали соответствует основному шагу проектируемого («нарезаемого») колеса. Процесс перехода от формообразования одного зуба к другому в процессе обкатки осуществляется автоматически при непрерывном относительном движении (рис. 14.5, д, з).
Если производящую поверхность рассечь плоскостью, перпендикулярной оси нарезаемого колеса, то в сечении получим исходный производящий контур (ИПК). Станочное
зацепление есть зацепление ИНК с профилем зуба нарезаемого колеса.
Рассмотрим реечное станочное зацепление, т.е. такое, когда ИПК имеет очертания зубчатой рейки. Эвольвент- ные кромки этого ИПК прямолинейны. Режущий инструмент (червячная фреза или гребенка), образующий своим главным движением эвольвентный реечный ИПК, обладает очень ценным свойством: его можно изготовить сравнительно дешево и точно. Геометрия зубьев нарезаемого колеса определяется параметрами ИПК реечного инструмента и его расположением по отношению к колесу.
