Способы изготовления зубчатых колес

Применяются два основных метода нарезания зубчатых колес:

1) метод копирования

2) метод огибания

Встречаются и другие способы изготовления зубчатых колес: отливка, штамповка, накатка, при которых зубья образуются без дополнительной обработки.

Метод копирования.

Он основывается на том, что режущий инструмент представляет собой копию впадины между зубьями.

Режущим инструментом может быть или дисковая фреза, или пальцевая фреза, которые называются модульными фрезами.

Пальцевая фреза обычно применяется при нарезании косозубых и шевронных колес, а также при изготовлении колес с большим модулем (m>10).

На рисунке покажем нарезание зубчатого колеса дисковой фрезой.

Фрезе сообщается вращательное движение, а заготовке - поступательное, навстречу фрезе.

За каждый ход заготовки фрезеруется только исходное положение и поворачивается на угловой шаг зубчатого колеса .

После этого заготовка снова получает поступательное движение вдоль оси и происходит фрезерование следующей впадины.

В станках, работающих по данному способу, процессы подачи и поворота заготовки автоматизированы.

Это может производится на обычном фрезерном станке, снабженным делительной головкой.

Недостатки способа копирования:

1. Он мало производителен

2. Для точного изготовления зубьев требуется очень много модульных фрез, т.к. очертания впадины зависит от модуля, и от количества зубьев (размеров колеса).

Теоретически для каждого зубчатого колеса с определенным модулем и количеством зубьев требуется своя фреза. Это очень дорого. Поэтому на практике для каждого модуля применяют комплект фрез, причем, каждая фреза в комплекте предназначена для определенного диапазона чисел зубьев.

Метод огибания

По методу огибания зубчатые колеса нарезают на:

1) зубодолбежных станках с помощью долбяка

2) зубофрезерных станках с помощью червячной фрезы

3) зубострогательных станках с помощью инструментальной рейки

Схема нарезания зубьев на зубострогательном станке

При способе огибания заготовки, из которой изготовляют зубчатое колесо, и режущему инструменту, имеющему зубчатую форму, сообщают на станке также движение относительно друг друга, которые воспроизводят процесс зацепления.

Зацепление заготовки и режущего инструмента воспроизводящее процесс зацепления называется станочным.

Помимо этих движений инструменту сообщается еще технологическое движение резания.

У рейки зубы снизу заточены как резцы. При движение рейки вниз (рабочий ход) рейка снимает страницу с боковой поверхности зуба нарезаемого колеса.

При этом режущие кромки инструмента описывают зубчатую поверхность. Зубчатая поверхность, описываемая режущими кромками инструмента, выполняющего технологическое движение резания, называется производящей поверхностью.

Если производящую поверхность рассечь плоскостью, перпендикулярной оси колеса, то в сечении получим исходный производящий контур (ИПК).

Станочное зацепление есть зацепление ИПК с профилем зуба нарезаемого колеса.

При реечном станочном зацепление ИПК имеет очертания зубчатой рейки.

Геометрия зубьев нарезаемого колеса определяется параметрами ИПК реечного инструмента и его расположением по отношению к колесу.

Форма и размеры ИПК стандартизированы. Эвольвентные части профиля зубьев ИПК прямолинейны и наклонены к оси зуба под углом a.

Режущий инструмент (червячная фреза или гребенка) обладает очень ценными свойствами: ею можно изготовлять сравнительно дешево и достаточно точно.

Прямая, делящая зуб по высоте на две равные части, называется делительной.

Т.о. делительная прямая делит высоту зуба h пополам и высота головки зуба ИПК равна высоте ножки зуба ИПК. Для стандартного колеса:

К высоте h зуба ИПК добавляется величина “с”, необходимая для образования радиального зазора между сопряженными колесами.

Для стандартного колеса

Участок зуба “с” не участвует в образовании эвольвенты. Он имеет радиусы округления .

Размерами вдоль делительной прямой являются шаг, толщина зуба и ширина впадины.

Шаг p исходного производящего контура, измеренный по любой прямой, параллельной делительной, есть величина постоянная.

Толщина зуба ИПК по делительной прямой равна ширине впадины, а вместе они составляют шаг:

Угол профиля стандартизирован a=20⁰.

Основными параметрами ИПК реечного инструмента являются модуль m и угол профиля a.

Начальными окружностями зубчатых колес называются те окружности, которые в процессе зацепления двух профилей перекатываются друг по другу без скольжения.

Окружность, по которой при обработке колеса перекатывается делительная прямая рейки, называется делительной окружностью колеса.

По делительной окружности шаг зубьев колеса равен шагу рейки.

Та окружность зубчатого колеса, для которой модуль стандартный, называется делительной.

Т.о. у стандартного зубчатого колеса начальная окружность всегда совпадает с делительной.

В этом случае нарезаемые колеса называются нормальными или нулевыми.