Зубонарезание и зуборезный инструмент

В современных машинах широко применяются зубчатые передачи. Различают силовые зубчатые передачи, предназначенные для передачи крутящего момента с изменением частоты вращения валов, и кинематические передачи, служащие для передачи вращательного движения между валами при относительно небольших крутящих моментах. Зубчатые передачи осуществляются путем зацепления различного вида зубчатых колес, которые относятся к числу наиболее распространенных деталей современных машин.

К зубчатым передачам предъявляются особые требования, характеризуемые условиями их эксплуатации. В процессе работы зубчатые колеса испытывают:

• изгибающие деформационные нагрузки, вызывающие излом ножку зуба;
• значительные контактные давления на поверхность зубьев, приводящие к истиранию, выкрашиванию (питтингу) и износу.

Поэтому к поверхности зубьев предъявляются требования по высокой поверхностной твердости (HRC 58-62), и шероховатости (Ra = 2,5-1,25 мкм) при относительно вязкой и пластичной сердцевине, что необходимо для обеспечения повышенной прочности при циклических и ударных нагрузках.

Исходя из таких высоких требования, производство зубчатых колес представляет собой трудоемкую работу на сложном оборудовании дорогостоящим зуборезным инструментом. Годовой расход на инструмент для зуборезных станков часто превышает стоимость самого станка и в несколько раз превышает заработную плату рабочего.

Способы формообразования зубьев зубчатых колес занимают самостоятельное место в общей классификации методов механиче механической обработки. Классификация основных методов формообразования зубчатых поверхностей и их возможности по обеспечению степеней точности и шероховатости приведены на рис. 18.1. Сюда включены все виды механической обработки посредством лезвийного инструмента (зубодолбление, зуботочение, зубопротягивание, зубофрезероване), отделочные операции (шлифование, шевингование, обкатывание зубьев, пр.), а также холодное накатывание зубьев как вид обработки давлением.

Как правило, обработка зубчатых колес осуществляется на зубообрабатывающих станках (зубострогальных, зубодолбежных, зубофрезерных, зубошлифовальных, пр.) режущими инструментами специальных конструкций (долбяки, резцы, протяжки, модульные и червячные фрезы, абразивные круги, пр.). Технологический процесс зубонарезания можно представить как выполнение ряда последовательных этапов:

Ø черновая или предварительная нарезка зубьев;

Ø чистовая нарезка зубьев;

Ø отделка зубьев.

В зависимости от конструкции зубчатого колеса, формы его зубьев, требований к точности и чистоте поверхностей и объема производства применяются различные способы его изготовления и, соответственно, различные зуборезные инструменты.

При выборе зуборезного инструмента необходимо учитывать терминологию и обозначения, установленные:

· ГОСТ 16530 – 83 Передачи зубчатые. Термины, определения и обозначения»

· ГОСТ 16531 – 83 «Передачи зубчатые цилиндрические. Термины, определения и обозначения»

· ГОСТ 18498 – 73 «Передачи червячные, определения и обозначения».

Наибольшее распространение в машиностроении получили зубчатые передачи с малочувствительным к изменению межцентрового расстояния эвольвентным зацеплением. И, следовательно, основная масса зубообрабатывающих инструментов, станков и оснастки предназначена для воспроизведения соответствующих этому зацеплению эвольвентных профилей и дна впадины на заготовках.

Основными элементами, точность которых определяет качество зубчатого зацепления, являются: профиль зуба; шаг зубьев; толщина зуба; концентричность зубьев и посадочного места; параллельность зубьев и оси колеса (для цилиндрических прямозубых колес), угол спирали (для косозубых колес).

18.1.1 Методы формообразования зубчатых колес

Получить зубья требуемого качества и притом достаточно экономично можно только при правильном выборе метода обработки. В основе получения этих профилей используют два принципиально различных метода формообразования: копирования и обката. Оба метода используются на различных зубообрабатывающих станках.

При методе копирования применяют инструменты, профиль режущей кромки которых совпадает с профилем впадины и при обработке копируется на заготовке. Сложный эвольвентный профиль режущей кромки такого инструмента позволяет выполнять обработку по этому методу при минимальном числе формообразующих движений на станках с простой кинематикой. При методе обката профиль режущей кромки отличается от профиля впадины, которая получается как огибающая нескольких последовательных положений инструмента. Режущая кромка этого инструмента при обработке эвольвентного профиля получает дополнительные движения формообразования, что усложняет кинематическую схему станка.

Таким образом, все зубообрабатывающие инструменты могут быть разделены на инструменты, работающие по методу копирования, и инструменты, работающие по методу обката.