СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПОДНУТРЕНИЯ НА ЗУБЬЯХ ПОЛУМУФТ

 

METHOD OF FORMING AN UNDERCUT ON THE TEETH COUPLINGS

 

Хусаинов Р.М., Хазиев Р.Р., Павлова Т.В. (ИНЭКА, г.Набережные Челны, РФ)

Khousainov R.M.,  Khaziev R.R., Pavlova T.V. (Kama State Academy of Engineering and Economic. Naberezhnye Chelny. Russia)

 

Предлагается способ и принципиальная схема станка для образования изменяющейся по длине формы зуба путем выполнения качательного движения инструмента.

It is proposed the method and the concept of the machine to form a length-varying tooth shape by performing wobbling movement of the tool.

 

 Ключевые слова: зубчатая муфта, зубодолбежный станок, поднутрение зубьев.

Key words: gear coupling, gear shaping machine, undercut teeth.

 

Во многих конструкциях сцепных зубчатых муфт используют занижение зубьев по длине – поднутрение (рис. 1). Такое конструктивное исполнение обеспечивает надежность сцепления муфты.

Рисунок 1 – Зубчатый венец внутреннего зацепления с поднутрением зубьев

 

Обработка таких зубьев ведется в следующей последовательности: черновое нарезание зубьев – формирование поднутрения. Последнее, как правило, выполняется на зубодолбежных станках. Как известно, на зубодолбежном станке при обработке зубчатого венца используются следующие движения (рис. 2): главное  Ф_v(П₁) – возвратно-поступательное движение долбяка; движение обката Ф_s(В₂В₃) – согласованное вращение долбяка и заготовки; движение радиальной подачи Ф_s(П₄) – непрерывное перемещение заготовки к оси долбяка; вспомогательное – отвод долбяка от заготовки при его холостом ходе. Наиболее распространенным способом выполнения поднутрения является направление траектории главного движения долбяка под углом, соответствующем среднему углу наклона профиля зубьев в продольном сечении. Такой способ требует специальной конструкции станка с поворотными направляющими долбежного суппорта, либо с возможностью поворота стойки, следовательно, может быть реализован не на всех станках. Кроме того, наличие поворотной части снижает общую жесткость станка. На современных станках с ЧПУ есть возможность выполнить дополнительное движение линейного врезания заготовки к долбяку во время рабочего хода главного движения.  Однако в большинстве случаев угол поднутрения  составляет около 2⁰. При ширине зубчатого венца порядка 15 мм, угол профиля зуба в продольном сечении  составляет порядка 6⁰. Такой угол сопоставим с рекомендуемым задним углом на долбяке, вследствие чего процесс резания будет затруднен, а то и вообще невозможен. Поэтому применение такого метода нецелесообразно.

Однако, имеется возможность реализации этого метода, если движение врезания при рабочем ходе выполнять не в виде прямолинейного движения, а за счет качания суппорта 1 с долбяком 2 - Ф_s(В₅) вокруг оси О₁ (рис. 2).

Рисунок 2 – Схема зубодолбежного станка

 

Перед началом обработки суппорт 1 с долбяком  2 должен быть установлен на угол:

,         (1)

где z_к- число зубьев нарезаемого колеса; d- делительный диаметр нарезаемого колеса; m- модуль нарезаемого колеса; α- угол зацепления; γ_поп- угол поднутрения в поперечном направлении (рис. 1).                    

Во время рабочего хода долбяка суппорт 1 поворачивается вокруг горизонтальной оси О₁ в сторону заготовки 3, совершая тем самым движение врезания вдоль линии, соединяющей оси долбяка и заготовки, что обеспечивает уменьшение толщины нарезаемого зуба в направлении от верхнего к нижнему торцу заготовки. Величина угла поворота  суппорта 1 за время рабочего хода определяется по соотношению:

,                                                                                      (2)

 где - угол наклона суппорта 1, соответствующий окончательной толщине зуба:

,          (3)

где x - величина смещения долбяка для поднутрения зуба;

В - ширина зубчатого венца.

Движение врезания выполняется от кулачкового механизма 4, жестко соединенного с приводом главного движения 5, через рычаг 6, имеющий возможность регулирования передаточного отношения посредством смещения оси 7 рычага, тягу 8, соединенную с суппортом 1, при содействии гидроцилиндра 9, производящего поджим рычага 7 к кулачку 10. Выбор кулачкового механизма связан с тем, что нарезание зубьев происходит при высоких частотах двойных ходов и малых величинах хода, поэтому к тяговому устройству предъявляются требования высокого быстродействия, малой инерционности, надежности, отсутствия зазоров. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют кулачковые механизмы.

Конечная величина угла поворота суппорта зависит от степени изменения толщины нарезаемого зуба по высоте и регулируется изменением передаточного отношения рычага 6 при неизменном кулачке.

Соединение 11 рычага 6 с тягой 8 выполнено с возможностью перестановки по длине последней, что дает возможность настройки на исходный угол поворота суппорта 1 при переходе на обработку зубчатого колеса с другими параметрами.

Кулачковый механизм 4 содержит два кулачка, один из которых (12) предназначен для обработки колес с постоянной, а другой (10) – с переменной по длине толщиной зуба. Перемещение рычага 6 между кулачками 10, 12 производится посредством гидроцилиндра 9. Кулачки имеют симметричные профили рабочего и холостого участков, вследствие чего могут применяться при обработке зубчатых колес как внешнего, так и внутреннего зацепления.

Для компенсации смещения и поворота инструментального шпинделя 13 с долбяком 2 при повороте суппорта 1, привод главного движения содержит двухподвижное соединение, состоящее из кулисы 14, на которой выполнены горизонтальные пазы, в которых могут двигаться сферические опоры 15, закрепленные на каретке 16, соединенной с инструментальным шпинделем 13.

При холостом ходе долбяка суппорт 1 поворачивается в направлении от заготовки 3 для предотвращения износа долбяка 2.

При нарезании колес с постоянной по длине толщиной зубьев суппорт 1 совершает движение поворота только во время холостого хода, отводя долбяк 2 от заготовки 3.

Таким образом, применение данного метода дает возможность нарезания зубчатых колес внешнего и внутреннего зацепления, с постоянной и с изменяющейся по длине по заданному закону толщиной зуба, в том числе и путем модернизации находящихся в эксплуатации зубодолбежных станков, не имевших до этого такой возможности.

Список использованных источников

1. ГОСТ 19274-73. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внутреннего зацепления. Расчет геометрии.  - М.: Издательство стандартов, 1992 – 64 с.