КОМПЛЕКТ ШЛИЦЕНАКАТНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ГОЛОВОК

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для изготовления шлицевых валов методом холодного накатывания.
Известен комплект шлиценакатных планетарных головок, состоящий из двух идентичных головок, содержащих шпиндель с жестко закрепленным на нем маховиком и двумя шлиценакатными роликами, расположенными во вкладышах диаметрально напротив друг друга, фиксирующимися в осевом направлении посредством опорных колец, установленных в планшайбах, крепящихся к элементам конструкции станка, при этом повороту заготовки на один шаг соответствует поворот шлиценакатных головок комплекта на пол-оборота (см. информ-листок №618, DK 621.833: 621.824.44, Ханс Крапфенбауэр, Холодное накатывание прецизионных зубчатых венцов из сплошного материала, Издательство «Carl Hanser Verlag», 1974).
Данный принцип накатывания заключается в том, что большое число кратковременных воздействий инструмента на деталь приводит к равномерному холодному «течению» материала по диаметру и длине детали, в результате чего образуются зубчатые венцы желаемой формы.
В процессе обработки две шлиценакатные головки, оснащенные расположенными по диаметру напротив друг друга и планетарно вращающимися навстречу друг другу накатными роликами, одновременно,
симметрично и в течение очень коротких промежутков времени обрабатывают деталь, которая вращается вокруг собственной оси. Частота вращения накатных головок и детали связана таким образом, что каждый новый контакт инструмента с деталью происходит в новой впадине между зубьями. Одновременно осуществляется продольная подача детали, которая обеспечивает распространение процесса холодного пластического деформирования по всей длине детали.
Недостатком данной конструкции является то, что формообразование поверхности детали осуществляется двумя роликами каждой головки, базирующимися в осевом направлении по торцам. Это означает, что погрешность несимметричности профиля роликов относительно торцов будет переноситься на обрабатываемый профиль. Как следствие накатные ролики необходимо изготавливать с жестким допуском на несимметричность профиля, что приводит к технологическим трудностям изготовления накатных роликов.
Данный недостаток решен в комплекте, состоящем из двух идентичных шлиценакатных планетарных головок, содержащих шпиндель с жестко закрепленным на нем маховиком и одним шлиценакатным роликом и противовесом, расположенными во вкладышах диаметрально напротив друг друга, фиксирующимися в осевом направлении посредством опорных колец, установленных в планшайбах, крепящихся к элементам конструкции станка, при этом повороту заготовки на один шаг соответствует поворот
шлиценакатных головок комплекта на один оборот (патент США 4116032, МКИ В 21 Н 5/02, опубл.26.02.1978).
Данный комплект шлиценакатных головок выбран в качестве ближайшего аналога.
Формообразование поверхности детали осуществляется одним накатным роликом шлиценакатной головки, поэтому погрешность несимметричности профиля ролика относительно торца может быть компенсирована смещением шлиценакатной головки в осевом направлении.
Недостатком данной конструкции является то, что применение в комплекте шлиценакатных головок с одним накатным роликом приводит к снижению в два раза величины подачи по сравнению со шлиценакатными головками, имеющими два накатных ролика.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение требований к точности изготовления накатных роликов и повышение производительности обработки.
Указанная задача решается тем, что в комплекте шлиценакатных планетарных головок, состоящем из двух идентичных головок, каждая из которых содержит шпиндель с жестко закрепленным на нем маховиком и шлиценакатным роликом, расположенным во вкладыше и зафиксированным в осевом направлении посредством опорных колец, установленных в закрепленных в элементах конструкции станка планшайбах, каждая шлиценакатная планетарная головка комплекта содержит дополнительный
ролик, при этом оба ролика расположены во вкладышах диаметрально напротив друг друга, один из роликов выполнен калибрующим, повторяющим профиль впадины обрабатываемой детали, а другой ролик выполнен черновым с профилем, имеющим занижение по толщине и завышение по диаметру относительно калибрующего ролика, причем диаметр чернового ролика определяется зависимостью:
где D - диаметр траектории движения роликов;
d - диаметр калибрующего ролика;
h - глубина обрабатываемого профиля, определяемая по формуле:
где:
заг
d - диаметр заготовки до накатки;
ƒ
d - диаметр впадин детали;
L - половина участка профилирования калибрующего ролика, которая определяется по формуле:
S - величина осевого перемещения заготовки между выходом из работы чернового ролика и входом калибрующего, определяемая зависимостью:
об
где: S - величина подачи заготовки на один оборот шлиценакатных головок;
z - число зубьев обрабатываемой детали, кроме того, повороту заготовки на один шаг соответствует поворот шлиценакатных головок комплекта на пол-оборота, при этом по варианту 2 профили роликов имеют смещение относительно оси обрабатываемой детали, которое в случае, когда обрабатываемая деталь имеет четное, кратное четырем число зубьев, определяется зависимостью:
при этом величина S осевого перемещения заготовки между выходом из работы чернового ролика и входом калибрующего определяется зависимостью:
а в случае, когда обрабатываемая деталь имеет нечетное число зубьев, определяется зависимостью:
при этом величина S осевого перемещения заготовки между выходом из работы чернового ролика и входом калибрующего определяется зависимостью:
Установка на каждой шлиценакатной головке по черновому и калибрующему ролику, с приведенными выше соотношениями между размерами, в сочетании с выбором величины смещения профиля роликов и обеспечения указанного соотношения между частотами вращения заготовки и шлиценакатных головок, позволяет избежать разбивки профиля впадины обрабатываемой детали двумя роликами одной шлиценакатной головки при имеющейся у них погрешности несимметричности профиля, а также исключить из работы вершину профиля калибрующего ролика, что позволяет снизить требования к точности изготовления накатных роликов, увеличить величину подачи и/или частоту вращения головок и тем самым добиться увеличения производительности обработки.
Заявителю не известны комплекты шлиценакатных планетарных головок с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна»,
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - схема обработки планетарной накаткой;
фиг.2 - схема определения диаметра чернового ролика;
фиг.3 - схема определения величины смещения профиля роликов, вариант 1 (число зубьев детали четное, некратное четырем);
фиг.4 - схема определения величины смещения профиля роликов, вариант 2 (число зубьев детали четное, кратное четырем);
фиг.5 - схема определения величины смещения профиля роликов, вариант 2 (число зубьев детали нечетное);
фиг.6 - схема образования профиля впадины обрабатываемой детали черновым и калибрующим роликами;
фиг.7 - комплект шлиценакатных планетарных головок.
Комплект шлиценакатных планетарных головок, состоит из двух идентичных головок, содержащих шпиндель 1 с жестко закрепленным на нем маховиком 2 и двумя шлиценакатными роликами: черновым 3 и калибрующим 4. Ролики 3 и 4 расположены во вкладышах 5 диаметрально напротив друг друга, фиксирующихся в осевом направлении посредством опорных колец 6. Опорные кольца 6 установлены в планшайбах 7, крепящихся к элементам конструкции станка.
Профиль чернового ролика 3 имеет занижение по толщине и завышение по диаметру относительно калибрующего ролика 4, повторяющего профиль впадины обрабатываемой детали, причем диаметр чернового ролика определяется зависимостью:
где D - диаметр траектории движения роликов;
p
d - диаметр калибрующего ролика;
- глубина обрабатываемого профиля;
заг
d - диаметр заготовки до накатки;
ƒ
d - диаметр впадин детали;
- половина участка профилирования калибрующего ролика,
S - величина осевого перемещения заготовки между выходом из работы чернового ролика и входом калибрующего.
По варианту 2 для деталей с числом зубьев кратным четырем, профиль роликов имеет смещение относительно оси детали, которое определяется зависимостью:
где z - число зубьев детали,
величина S определяется зависимостью:
а для деталей с нечетным числом зубьев смещение профиля роликов определяется зависимостью:
величина S определяется зависимостью:
для деталей с четным числом зубьев не кратным четырем профиль роликов выполняется без смещения,
величина S определяется зависимостью:
при этом повороту заготовки на один шаг соответствует поворот шлиценакатных головок комплекта на пол-оборота.
Процесс работы комплекта шлиценакатных планетарных головок выглядит следующим образом. Шлиценакатные головки, содержащие черновой 3 и калибрующий 4 ролики, расположены симметрично относительно обрабатываемой заготовки, и непрерывно вращаются согласованно с ней, при этом заготовке сообщается движение подачи вдоль оси. Обработка шлицев осуществляется за счет многочисленных кратковременных деформирующих воздействий накатных роликов на обрабатываемую заготовку, которые приводят к равномерному холодному «течению» материала по диаметру и длине заготовки. За каждый оборот шлиценакатных головок заготовка поворачивается на два шага. В начале обработки заготовка, вращающаяся с рабочей подачей входит в контакт с черновыми роликами 3 шлиценакатных головок, калибрующие ролики 4, которые имеют занижение по диаметру, в обработке участвовать не будут до тех пор, пока заготовка не повернется на угол со. За один оборот шлиценакатной головки черновой ролик 3 деформирует одну впадину, а калибрующий 4 - следующую, которая была предварительно обработана
черновым роликом противоположной шлиценакатной головки для заготовки с четным числом зубьев, и той же самой шлиценакатной головке, но на предыдущем обороте для заготовки с нечетным числом зубьев. Причем угол о) определяется следующей зависимостью:
ω=180° - для заготовки с четным числом зубьев некратным четырем;
- для заготовки с четным числом зубьев кратным четырем;
ω=360° - для заготовки с нечетным числом зубьев.