Обработка металлов резанием: Зубообрабатывающие станки

6. Обзор остальных типов станков строгально, долбежной группы                                обрез

Зубообрабатывающие станки предназначены для нарезания и отделки зубьев колес различных передач. По виду обработки и инструмента различают следующие зубообрабатывающие станки: зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошлифовальные и др. По назначению зубообрабатывающие станки бывают: для обработки цилиндрических колес с прямыми и косыми зубами, червячных колес, шевронных колес, зубчатых реек, конических прямозубых колес, с криволинейными зубьями. По степени шероховатости обработанной поверхности выделяют станки: для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки, для отделочной обработки поверхности зубьев.

Существует два метода нарезания зубчатых колес, метод обкатка и метод следа (копирования). При методе копирования используется инструмент, режущая кромка которого совпадает по форме с профилем впадины зубчатого венца. Модульная фреза 1 (дисковая см. рис.З.1, а или пальцевая на рис.З.1, б) перемещается вдоль впадины цилиндрического колеса 2, в каждый момент времени, оставляя отпечаток своей формы. После обработки одной впадины заготовку поворачивают на окружной шаг (движение деления) и обрабатывают следующую впадину.

Данный метод имеет свои недостатки: профиль зуба зависит от модуля и числа зубьев колеса. Для точной обработки каждого колеса нужна своя фреза. Поэтому необходим большой набор сложных фрез. Практически ограничиваются набором из 8 или 15 фрез для каждого модуля. При этом одной фрезой нарезают колеса с различным числом зубьев (в некотором интервале). Наименьшее из колес интервала получается с правильным профилем, другие - не точно. Достоинство метода копирования - простота оборудования. Обработку можно вести на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках с использованием делительной головки. Метод копирования малопроизводителен.

Метод копирования используется в единичном производстве, чаще при ремонтных работах. Специальные зубодолбежные станки с резцовой головкой обеспечивают очень высокую производительность, их применяют в массовом производстве.

Наиболее распространен метод обката. В этом случае режущий инструмент и заготовка обкатываются подобно звеньям зубчатой передачи.

В зубодолбежном станке долбяк 1 (рис.З.1, а) и заготовка 2 воспроизводят зацепление цилиндрических колес. Если бы заготовка была достаточно пластичной, в ней можно было выдавливать впадины, прокатив по окружности твердое колесо (инструмент). В станке движение объекта (согласованное движение долбяка и заготовки) является сложным формообразующим движением. Оно служит для создания формы зуба в поперечном сечении эвольвенты. Чтобы удалить материал из впадины обрабатываемого колеса, на торце долбяка по всему контуру создают режущие кромки, а долбяку сообщают возвратно-поступательное движение, которое является также формообразующим движением и служит для получения формы зуба по длине. Долбяком можно нарезать зубчатую рейку. Для этого движение, образующее профиль зуба, должно состоять из вращения долбяка и согласованного с ним прямоугольного движения рейки. Можно режущей рейкой 2 (гребенкой) нарезать цилиндрическое колесо 1 (рис.З.1, б).

Рис. З.1 Схема нарезания зубчатых колес фрезой методом копирования

                                         Рис. З.2 Схема нарезания зубчатых колес фрезой методом обката

В зубофрезерном станке инструмент и заготовка образуют пару, подобно червячной передаче. Если провести секущую плоскость через ось червяка перпендикулярно оси червячного колеса, то в сечении червяка получается профиль зубчатой рейки. При вращении червяка эта рейка сдвигается вдоль его оси, обкатываясь с зубьями колеса. Такой же обкат имеет место в зубофрезерном станке, где червячная фреза 1 (рис.З.2, в) вращается с заготовкой 2 (сложное формообразующее движение).    

При обработке червячного колеса достаточно углубиться фрезой на полную высоту зуба, чтобы получилась его форма по длине. При нарезании цилиндрического колеса необходимо еще формообразующее движение вдоль зуба. Если зуб зубчатого колеса прямой, то это движение простое. У косозубого колеса зуб винтовой, поэтому для его образования требуется сложное движение, состоящее из перемещения червячной фрезы вдоль оси колеса и доворота самого колеса. При нарезании конических колес заготовка обкатывается с воображаемым плоским производящим колесом. Метод обката отличается высокой производительностью и точностью. Преимущество метода обката - универсальность режущего инструмента: при одном модуле одним инструментом теоретически можно нарезать колеса с разным числом зубьев.

Зубофрезерный автомат 5М32. Станок, предназначенный для фрезерования зубьев цилиндрических, прямозубых и косозубых колес, а также червячных колес в условиях единичного и серийного производства. Червячное колесо можно нарезать методом радиальной и тангенциальной подач.

Зубоотделочные операции. Для получения точной формы и размеров зубьев, а также уменьшения шероховатости их рабочих поверхностей зубчатые колеса после нарезания на соответствующих зуборезных станках подвергают чистовой отделке на зубоотделочных станках методом обкатки, притирки, шевингования, шлифования и зубохонингования.

Обкатка - процесс образования гладкой поверхности профиля зубьев незакаленных зубчатых колес. Обработка ведется за счет давления, возникающего при вращении обрабатываемого колеса и закаленного шлифованного колеса (обкаточного эталонного колеса).

Притирка - доводочный процесс придания зубьям колес чистой и гладкой поверхности путем искусственного изнашивания зубьев обрабатываемого колеса посредством притира и абразивного порошка.

Шевингование применяют для уменьшения волнистости на поверхности зубьев цилиндрических зубчатых колес с помощью специального инструмента шевера, соскабливающего с поверхности профиля зуба стружку толщиной 0,005-0,1 мм.

Шлифование производится для повышения точности изготовления зубчатых колес и устранения отклонений, вызываемых термической обработкой. Шлифование может осуществляться двумя методами: копированием и обкаткой.

Зубохонингование применяют для обработки зубчатых колес после зубошевингования и термической обработки.