Рейковий вихідний твірний контур. Рейкове верстатне зачеплення. Зміщення зуборізного інструменту при виготовленні зубчатих коліс.

При перетинанні твірної поверхні зуборізного інструменту площиною, яка перпендикулярна осі заготовки зубчатого колеса, в перетині отримується вихідний твірний контур (ВТК). ВТК евольвентного рейкового інструменту називають контур зубців інструментальної рейки, яка заповнює (як відливка форму) западини теоретичного вихідного контуру (ТВК). Форма і геометричні параметри рейкового ВТК регламентуються ГОСТ 13755 – 81 (рисунок 1.21): кут профілю a = 20⁰; коефіцієнт висоти головки зубців ; коефіцієнт радіального зазору ; коефіцієнт радіусу перехідної кривої .

Перехід прямолінійних евольветних частин профілю зубця рейкового ВТК (ділянка C-D на рисунку 1.21) до основи западин і до вершин здійснюється відповідно за дугами A-C і C-D радіусу . На рейковому ВТК відмічаються п’ять прямих ліній: 1-1 – ділильна пряма; 2-2 і 3-3 – прямі граничних точок; 4-4 – пряма вершин і 5-5 – пряма западин. Для того, щоб поверхня западин різального інструменту не приймала участі в процесі різання, між прямою вершин ТВК і прямою западин ВТК зберігається радіальний зазор . Для забезпечення в зубчатому зачепленні радіального зазору ділильна головка ВТК виготовляється вищою за головку ТВК на величину . Колесо із зовнішніми зубцями, яке нарізане рейковим ВТК при збереженні на ділильному колі теоретичної товщини зуба і теоретичного радіального зазору у западині рейки називається твірним зубчатим колесом.

В рейковому верстатному зачепленні початковими лініями, які котяться одна по одній без ковзання, є верстано-початкова пряма інструменту і верстатно-початкове коло зубчатого колеса, що нарізується. Радіус верстатно-початкової окружності дорівнює радіусу ділильної окружності зубчатого колеса. Кут рейкового верстатного зачеплення дорівнює куту профілю ВТК .

При виготовленні зубчатих коліс методом обкатки можлива різна установка зуборізного інструменту на верстаті відносно заготовки. Відповідно до цього в рейковому верстатному зачепленні ділильна пряма ВТК (пряма 1-1 на рисунку 1.21) може по-різному розташуватися відносно ділильного кола зубчатого колеса:

- дотикатися до ділильного кола колеса – нульова установка інструменту (відповідає виготовленню нульових зубчатих коліс);

- зміщуватися від осі заготовки (від ділильного кола) - додатна установка інструменту (відповідає виготовленню додатних зубчатих коліс);

- зміщуватися до осі заготовки (перетинати ділильне коло) - від’ємна установка інструменту (відповідає виготовленню від’ємних зубчатих коліс).

Відстань l між ділильною прямою зуборізної рейки і ділильним колом зубчатого колеса, що виготовляється, називається зміщенням інструменту. Величина l має знак і визначається за формулою

, (1.29)

де - коефіцієнт зміщення.

При нульовійустановці інструменту , ; при додатнійустановці , ; при від’ємній- , .

На рисунку 1.22 показано рейкове верстатне зачеплення при нарізанні зубчатого колеса з додатним зміщенням інструменту. Лінія верстатного зачеплення починається в точці N₁ і через полюс зачеплення Р₀ уходить в нескінченність. Граничні точки активної лінії зачеплення В₁ і В₂ знаходяться на перетинанні лінії верстатного зачеплення з прямою граничних точок 3-3 рейкиі колом вершин зубчатого колеса. Відстань між колом вершин зубців колеса і прямою западин рейки 5-5 є верстатним зазором , який визначається як , де - коефіцієнт зрівняльного зміщення.

З рисунку 1.22 видно, що товщина зубців колеса за ділильним колом s дорівнює ширині западини а-а між зубцями рейки за верстатно-початковою прямою, яка складається з ширини западини ВТК і двох катетів .

Таким чином для нульових зубчатих коліс ( , ) , для додатних ( , ) - , а для від’ємних ( , ) - .

На рисунку 1.23 представлене порівняння профілів зубців зубчатих коліс 1, 2 і 3, що мають однакове число зубців і нарізані одним і тим же інструментом, але з різним його зміщенням – ( ). Колеса мають однакові радіуси ділильних і основних кіл, тому профілі їх зубців окреслені за однією і тією ж евольвентою. Але товщини зубців за ділильним колом s₁ (дуга а-в), s₂ (дуга а-с), s₃ (дуга а-d) і радіуси кіл вершин , , у зубчатих коліс різні. Із збільшенням l товщина зубців у основи збільшується, а при вершині зменшується ( ), тобто величина коефіцієнту зміщення суттєво впливає на форму зубців. Таким чином із розглянутих на рисунку 1.23 коліс найбільш міцними будуть зубці у третього. Окрім того, радіуси кривизни евольвенти зубців третього колеса більші, що сприяє зменшенню зносу їх бокових поверхонь. Тому при проектуванні зубчатих передач слід ураховувати, що величини коефіцієнтів зміщення x відповідним чином впливають на форму зубців зубчатих коліс і якісні показники зубчатої передачі.