1. Нарізання

1. Фрезерування дисковими і пальцевими модульними фрезами за методом копіювання при виготовленні коліс з прямим, тангенціальним і криволінійним зубом на спеціальних або на універсально-фрезерних верстатах.

Дискові фрези (рис.1) використовують для чорнового нарізання прямозубих коліс в умовах великосерійного виробництва і для чистового нарізання невеликих коліс невисокої точності в одиничному виробництві. Підбирають необхідну дискову фрезу (модульну) зі стандартного ряду фрез, що застосовуються для нарізання звичайних циліндричних коліс, за приведеним числом зубів Z₁ і за розрахунковим модулем m_сер:

Z₁ = Z/cos; m_сер = m (1 - 0,5b/L),

де Z - число зубів колеса, що нарізається;

- кут ділильного конуса;

m - зовнішній модуль колеса, що нарізається;

b - ширина зубчастого вінця;

L - середня конічна відстань.

Точність методу копіювання - 9-10-й ступінь, шорсткість бокової поверхні зубів - R_а10…5 мкм.

2. Стругання двома різцями за методом обкатування застосовують для нарізання конічних коліс (діаметром 50…1000 мм, m 20 мм) з прямими і косими зубами.

Нарізання зубів виконують на спеціальних зубостругальних верстатах в умовах одиничного і серійного виробництв.

Схема процесу показано на рис.2.

Суть процесу полягає у відтворенні зчеплення конічного колеса 1 з плоским зубчастим колесом 2 (рис.2, а). При цьому профіль зуба плоского колеса відтворюється за допомогою зубостругальних різців. Зуб колеса, що нарізається, обробляють два різці (3,4) (рис.2, б). Різці закріплені на повзунах планшайби 5 і здійснюють зворотно-поступальний (головний) рух. Кожен різець обробляє один бік зуба.

Планшайба 5, на якій змонтовано різці, представляє собою плоске (уявне) колесо, а оброблюване колесо встановлене так, що вершина його конуса А збігається з центром плоского колеса і поверхня його початкового конуса дотикається до поверхні початкового конуса плоского колеса. Планшайба 5 і заготовка 1 обертаються навколо своїх осей (2,6).

При цьому кінематично забезпечується обкатування без ковзання початкового конуса заготовки по початковій площині уявного колеса. В результаті цього руху (обкатувального) прямолінійна кромка різця обробляє бокову поверхню зуба. Після обробки одного зуба ділильний механізм верстата провертає заготовку і обробляється другий зуб.

Рис.1. Схема одночасного нарізання конічних коліс набором дискових фрез: 1 - багатомісний поворотний пристрій; 2 - дискова фреза; 3 - колесо, що нарізається

зубчасте колесо фрезерування обробка

Рис.2. Схема нарізання прямозубого конічного колеса зубостругальними різцями

Колеса з m 3,5 мм нарізають за декілька робочих ходів. Для коліс з m 5 мм попереднє нарізання зубів доцільно виконувати шляхом фрезерування дисковими фрезами, а остаточне - струганням. Це дозволяє у 1,5-2 рази скоротити машинний час і зберегти точність зубостругальних верстатів. Стругання двома різцями за методом обкатування забезпечує 7-8-й ступінь точності та шорсткість поверхні зубів R_а = 1,25…2,5 мкм.

3. Зубофрезерування за методом обкатування характеризується більш високою продуктивністю у порівнянні із зубоструганням і застосовується в основному в серійному виробництві. Обробку здійснюють двома дисковими фрезами 1 і 2 (рис. 20, а), розташованими в одній западині зубів оброблюваного колеса 4. Фрези нахилені одна до одної таким чином, що різці 5 (рис.3, в) однієї з них входять в проміжки між різцями 6 другої. Різці кожної фрези обробляють один бік зуба колеса. Під час обробки фрезам надають обертання, а також рух обкатування разом з оброблюваним колесом. У верстатному зчепленні різці дискових фрез відтворюють один зуб відтворюючого (плоского) колеса 3 (рис.3, а), і при обкатуванні, займаючи послідовні положення від початку різання до його кінця, вони імітують зчеплення оброблюваного і відтворюючого коліс. Конічні колеса, оброблені цим методом, мають октоїдний профіль і взаємозамінні з колесами, одержаними методом стругання.

Рис.3. Схеми нарізання зубів конічних коліс двома дисковими фрезами

Діаметри дискових фрез, достатньо великі, що дозволяє виконувати обробку зуба без поздовжнього переміщення інструмента. Дно западини зуба має незначну ввігнутість, проте це не знижує експлуатаційні характеристики прямозубої конічної передачі.

Поздовжня бочкоподібність зубів забезпечується конструкцією різального інструменту. Різальні кромки розташовують під кутом до осі обертання фрези. В залежності від бочкоподібності кут піднутрення дорівнює 1,5-5°. При обертанні різальні кромки обох фрез описують поверхню конуса 7 (рис.3, б) і, переміщаючись по криволінійних траєкторіях 8 і 9 (рис.3, в), зрізають метал на кінцях зуба більше, ніж в середині.

Вітчизняна промисловість випускає верстати: 5С237; 5С267П; 5С277П, що працюють двома дисковими фрезами. На цих верстатах можна здійснювати зубонарізання конічних коліс методами врізання, обкатування і комбінованим. Досяжна точність - 7-8-й ступінь.

Прямозубі конічні колеса з модулем понад 5 мм обробляють за дві операції: чорнову і чистову. Чорнову обробку виконують методом врізання, а чистову - методом обкатування. Колеса з модулем до 5 мм обробляють за одну операцію з суцільної заготовки методом обкатування чи комбінованим: спочатку врізання, потім обкатування.

4. Нарізання зубів круговою протяжкою є найбільш продуктивним методом виготовлення прямозубих конічних коліс невеликого діаметра. При цьому методі за один оберт протяжки, діаметр якої більше 500 мм, виконується чорнове і чистове прорізання западини, а також зняття фасок з кромок зубів. В процесі циклу протяжка обертається і поступово переміщується від точки О₁ (рис.4) до точки О₂ і навпаки (рух подачі). Ділильний поворот колеса на один зуб відбувається у вихідному положенні протяжки - на тому секторі, де нема різців. Отриманий при цьому профіль зуба колеса може мати як пряму, так і бочкоподібну форму. Так нарізають конічні колеса у масовому виробництві на спеціальних автоматах і напівавтоматах.

Рис.4. Схема нарізання конічних коліс круговою протяжкою

5. Фрезерування зубів конічних коліс різцевими головками застосовують для криволінійних (кругових) зубів (рис.5). В цьому випадку за відтворююче колесо приймають плоске колесо 1, зуби якого спрямовані по дузі кола радіусом r. Відтворюючим колесом в цьому випадку є планшайба з різцевою головою 3, що обертається навколо своєї осі О₁ (головний рух I). В процесі обробки заготовка 2 обкатується по відтворюючому колесу, при цьому вершина ділильного конуса заготовки збігається з центром О плоского відтворюючого колеса 1. При нарізанні зубів планшайба з обертаючою різцевою головкою 3 одержує повільний обертальний рух ІІ навколо осі О плоского відтворюючого колеса. Заготовка одержує обертання ІІІ навколо своєї осі, кінематично зв'язане з обертанням люльки (відтворюючого колеса), за час оберту заготовки на один зуб люльки обертається навколо своєї О на один зуб відтворюючого колеса. Після обробки кожної западини заготовка відводиться від різцевої головки і повертається на один чи декілька зубів, після чого цикл повторюється.

Рис.5. Схема нарізання конічного колеса з круговими зубцями

Зубонарізна різцева головка (рис.6) для нарізання конічних коліс з круговими зубами складається з корпусу 1, в пазах якого за допомогою гвинтів 9 закріплюються зовнішні 6 і внутрішні 5 різці. Точне встановлення і регулювання різців 2 відносно центра головки здійснюється за допомогою регульованих клинів 3, прокладок 4 і 8. Регулювання клинів виконується гвинтами 7. Встановлення зовнішніх і внутрішніх різців (позмінно) повинно забезпечувати таке положення, щоб в момент різання різальні кромки різців відтворювали собою зуб плоского колеса. Обробку виконують на спеціальних верстатах за методом копіювання (врізання) або обкатування. Конічні колеса відносно високої точності з m 2,5 м нарізають за один робочий хід. При підвищених вимогах до точності і для коліс з m 2,5 мм застосовують чорнову і чистову обробку.

Рис.6. Головка для нарізання конічних коліс з круговими зубцями

При чорновій обробці метод копіювання застосовують головним чином для нарізання зубів колеса, а метод обкатування - для чорнового нарізання зубів шестерні. Припуск на сторону зуба, що залишають для чистового нарізання, складає 0,25…0,5 мм.

За способом чистового нарізання конічні передачі з криволінійним зубом поділяють на обкатні та напівобкатні. У першому випадку зуби колеса і шестерні нарізають за методом обкатування, при цьому боковий профіль зубів одержується криволінійним. У другому випадку колесо нарізають за методом копіювання, отримуючи прямобічний профіль зуба, а шестерню нарізають методом обкатування, створюючи криволінійний профіль зуба. Час чистового нарізання колеса методом копіювання у 3-5 разів менший, ніж час нарізання методом обкатування, а якість передач практично однакова. В цьому полягає перевага напівобкатних передач. При чистовому зубонарізанні обидва боки зубів колеса і шестерні можуть оброблятися різцевою головкою одночасно чи кожний бік зубів окремо. В останньому випадку для обробки кожного боку зуба потрібно мати окреме налагодження верстата.

2. Фінішна обробка