Методы нарезания зубьев червячного колеса

Методы нарезания зубьев червячного колеса
Дырова Е.В. (ВМ 436)
Научный руководитель Авилов А. В.
Рассматриваются способы нарезания зубьев червячного колеса.
Достоинства и недостатки.
The methods of treatment of worm-wheel are examined. Dignities and
defects.
Тема моей бакалаврской работы «Анализ технологического процесса
ремонта узла «Форматор-вулканизатор». Технология восстановления
редуктора механизма подъема». Основными причинами выхода из строя
червячных передач с цилиндрическими червяками являются износ и заедание
зубьев червячного колеса.
Червячные передачи очень чувствительны к качеству изготовления.
Неудовлетворительное прилегание зубьев и большая шероховатость зубьев
могут привести к тому, что из-за резкого снижения к.п.д., перегрева и
заедания зубьев передача окажется неспособной работать даже короткое
время. Поэтому в ходе данной работы мы провели анализ методов нарезания
зубьев червячных колес.
Рассмотрим основные методы зубофрезерования червячных колес, их
недостатки и достоинства.
Нарезание зубьев червячных колес дисковой модульной фрезой на
фрезерных станках
Фрезерование осуществляется методом копирования. Профиль каждой
прорезанной на заготовке впадины между зубьями точно соответствует
профилю режущего инструмента.
Прерывистость процесса обработки при методе копирования понижает
производительность и точность шага нарезаемого колеса. Низкая
производительность и невысокая точность нарезаемых колес являются
причиной того, что метод копирования применяется все реже.
Преимуществом этого метода является лишь возможность нарезание
червячных колес не на специальном зуборезном станке, а на обычном
универсальном фрезерном станке.
Нарезание зубьев червячных колес червячной фрезой
Червячные колеса преимущественно нарезают на зубофрезерных
станках червячными фрезами.
При зубонарезании червячного колеса на зубофрезерном станке
воспроизводится схема будущего червячного зацепления, поэтому процесс
зубонарезания называют станочным зацеплением.
Нарезание червячных колес червячными фрезами может производиться
с радиальной, тангенциальной и комбинированной подачей.
1.Нарезание с радиальной подачей
Нарезание с радиальной подачей характеризуется медленным
уменьшением в процессе обработки межосевого расстояния фрезы и
заготовки. В осевом направлении фреза не перемещается. После достижения
заданного межосевого расстояния аW радиальную подачу выключают, и
несколько оборотов колесо совершает без подачи на врезание.
При нарезании с радиальной подачей фреза имеет обычную
цилиндрическую форму.
Недостаток указанного метода заключается в том, что червячная фреза
работает не всеми режущими кромками и изнашиваются лезвия только
средней части фрезы, постоянно находящиеся в контакте с заготовкой.
Этим методом нарезают зубья червячного колеса на обычном
зубофрезерном станке без дополнительного специального суппорта.
Зубофрезерование червячных колес с радиальной подачей является
производительным способом обработки, при этом менее точное получение
профиля боковой поверхности зуба.
2. Нарезание червячных колес с тангенциальной (осевой) подачей
При нарезании червячных колес с тангенциальной (осевой) подачей
межосевое расстояние изначально устанавливают равным номинальному.
Фреза работает по принципу "ввинчивания" в тело колеса. Для
осуществления этого метода зубофрезерный станок должен иметь
кинематическую цепь осевой подачи инструмента (или протяжной суппорт
фрезерного шпинделя).
Чтобы равномерно распределить припуск на максимально возможное
число зубьев, фрезы снабжают конической заборной частью.
Конструктивные параметры этих фрез такие же, как и у обычных фрез. В
процессе фрезерования зубьев червячного колеса тангенциальная подача
обеспечивает большее количество профилирующих резов инструмента,
приходящихся на образование боковой поверхности зубьев червячного
колеса, чем может быть получено при радиальной подаче заготовки. Чем
меньше тангенциальная подача, тем относительно больше профилирующих
резов фрезы, тем меньше огранка поверхности зуба нарезаемого червячного
колеса.
Зубофрезерование червячных колес с тангенциальной подачей является
менее производительным способом обработки по сравнению с радиальным
зубофрезерованием. Однако дает более точное получение профиля боковой
поверхности зуба.
Установлено, что обработка с тангенциальной подачей является менее
нагруженным зубофрезерованием за счет сокращения активной режущей
части фрезы, и как следствие позволило снизить деформацию
технологической системы, повысить составляющую профиля шероховатости,
обусловленную колебаниями инструмента относительно обрабатываемой
поверхности.
3. Нарезание червячных колес с комбинированной подачей
Кинематика зубофрезерования червячных колес комбинированной
подачей заключается в следующем, червячная фреза врезается радиальной
подачей Sр по длине заборного конуса до заданного межосевого расстояния, а
затем тангенциальной подачей происходит окончательное зубофрезерование
червячного колеса
Данный метод более высокопроизводителен, чем метод с радиальной
подачей, и обеспечивает лучшее формообразование профиля зубьев, чем
метод тангенциальной подачи.
Преимуществом применения комбинированной подачи червячной
фрезы является равномерное распределение нагрузки и износа режущих
кромок зубьев фрезы.
Благодаря этому улучшаются и условия работы отдельных зубьев
фрезы, так как при непрерывной осевой передвижке ее каждый виток
находится в работе ограниченное время, повышается стойкость червячной
фрезы. При этом уменьшается доля стоимости зуборезного инструмента,
приходящаяся на каждую деталь.
При нарезании с комбинированной подачей можно применять
цилиндрические фрезы той же длины, что и при фрезеровании с радиальной
подачей.
Однако применение заборного конуса в червячной фрезе для
комбинированной
подачи
позволяет
значительно
сэкономить
инструментальный материал, значительно повысить стойкость инструмента
(количество переточек), снизив нагрузку с основных профилирующих,
калибрующих зубьев.
Нарезание зубьев червячных колес фрезой-летучкой
Нарезание зубьев червячных колес фрезой-летучкой применяют в
единичном и мелкосерийном производстве.
При обработке точных червячных колес и колес крупного модуля
вместо одного резца в оправке установлено несколько резцов. Резцы
вставляют в оправку или во втулку, которую в свою очередь устанавливают
на оправку.
Данный метод используется для нарезания зубьев червячных колес с
редко встречающимися на практике размерами по шагу и диаметру червяка.
При
нарезании
фрезой-летучкой
обязательно
применение
тангенциальной подачи, ввиду чего операция должна проводиться на
зубофрезерном станке с протяжным суппортом.
Недостатком известной фрезы является низкая производительность,
шероховатость обработанной поверхности, и невысокая стойкость из-за того,
что она выполнена монолитной и не позволяет использовать её корпус после
всех переточек зуба, а это увеличивает затраты на инструмент.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что
зубофрезерование червячной фрезой с комбинированной подачей при
использовании фрезы с заборным конусом является наиболее
производительным и точным.
Данные тезисы опубликованы в сборнике [17-я межвузовская научно-практическая конференция
молодых ученых и студентов г. Волжского].
Подробная информация о конференции представлена на сайте ВПИ (филиал)
ВолгГТУ:http://volpi.ru (VolzhskyPolitechnicalInstitute) в разделе «Наука» > «Конференции».
Вопросы можно задать по электронной почте: vpi@volpi.ru.