ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Полезная модель относится к обработке деталей давлением и может быть использовано для окончательного формообразования и поверхностного упрочнения рабочей поверхности зубчатых колес методом поверхностной пластической деформации в различных отраслях машиностроения.
В настоящее время для финишной обработки зубчатых колес методом тонкой пластической деформации применяются точные зубчатые колеса - накатники, имеющие прямозубые, косозубые или бочкообразные зубья или зубья со скосами-фасками.
Известно несколько схем обработки с использованием инструментов в виде зубчатых колес: с одним или несколькими обкатниками, с радиальной, осевой или тангенциальной подачей [Сухоруков Ю.Н. Инструменты для обработки зубчатых колес методом свободного обката / Ю.Н.Сухоруков, Р.И.Евстигнеев - Киев: Технiка, 1983. - 120 с.]. Однако все они характеризуются необходимостью приложения весьма значительных нагрузок. Усилия при этом могут достигать 450 кН [Мазуренко Ю.П. Холодное накатывание зубчатых венцов цилиндрических колес / Ю.П.Мазуренко - Львов: Виша школа, 1980. - 162 с.]. Для их снижения предложен ряд конструкций инструментов. Известен инструмент, у которого по зубчатому венцу прорезана винтовая канавка.
Недостатком данного инструмента является то, что для компенсации влияния неравномерного распределения усилий на различных участках профиля зуба колеса и скоростей скольжения необходимо специально рассчитывать и выполнять сложную форму винтовой канавки.
2
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является инструмент для обработки зубчатых колес методом поверхностной пластической деформации с волнистой рабочей поверхностью зубьев. Направление выступов - либо от вершины к впадине зубьев [А.с. 348346 СССР, М.Кл. B24b 39/03. Накатник для финишной обработки зубчатых колес / Ф.В.Рык, В.В.Сычев, А.И.Воробей, В.Л.Гилелес, Ю.П.Черничкин. - №1445352/25-8; заявл. 04.06.70; опубл. 23.08.72, Бюл. №25. - 2 с.: 2 ил.], либо под некоторым углом к образующей зубьев [А.с. 660762 СССР, М.Кл. B21H 5/02 B24B 39/04. Инструмент для обработки зубчатых колес методом поверхностной пластической деформации/ В.В.Орлов. - №2516423/25-27; заявл. 16.08.77; опубл. 05.05.79, Бюл. №17. - 2 с.: 2 ил.]. Для перекрытия шага волнистой линии инструменту или детали в процессе обкатки сообщается осевая подача.
Недостатком данной конструкции является сложность и высокая трудоемкость изготовления волнистой рабочей поверхности зуба накатника.
Задачей полезной модели является снижение трудоемкости изготовления производящей поверхности инструмента.
Поставленная задача достигается за счет того, что рабочая поверхность зубьев инструмента выполнена шероховатой с формой неровностей характерной для электроэрозионной обработки, т.е. в виде кратеров, края которых расположены на производящей поверхности. Таким образом, производящая поверхность - прерывистая, в результате чего в зоне деформации повышаются удельные давления, снижаются рабочие усилия и повышается точность обработки. Для перекрытия шага неровностей в конструкции инструмента предусмотрено смещение полюса зацепления к головке или ножке зуба обрабатываемой детали, что позволяет отказаться от осевой подачи и в результате, повысить производительность обработки.
На фиг.1 схематично представлен инструмент в процессе обкатки зубчатого колеса, разрез.
На фиг.2 представлен разрез А-А фиг.1.
Инструмент представляет собой зубчатый венец 1 свободно вращающейся на оправке 5.
Зубья инструмента имеют эвольвентный профиль, образованный электроэрозионным методом. Края кратеров 4 после электроэрозионной обработки расположены на эвольвентной боковой поверхности зубьев, в результате чего производящая поверхность 3 инструмента 1 имеет прерывистый характер.
Работа инструмента осуществляется следующим образом.
Обрабатываемое зубчатое колесо 2 устанавливается на шпиндель станка и вводится в беззазорное зацепление с зубчатым венцом инструмента 1. Затем осуществляется радиальная подача инструмента до достижения требуемого межосевого расстояния. Обрабатываемое зубчатое колесо 2 начинает вращаться и приводит во вращение инструмент. После совершения заготовкой количества оборотов, равного числу зубьев инструмента производится реверсированное вращение. Число зубьев инструмента не должно иметь общих множителей с числом зубьев обрабатываемой заготовки. Для повышения качества обработанной поверхности зацепление заготовки с инструментом должно быть внеполюсным, то есть полюс зацепления Р должен быть вынесен за пределы рабочей высоты зуба. Деформация зубьев заготовки происходит только в местах контакта с краями кратеров на производящей поверхности инструмента, благодаря чему для достижения заданной деформации требуется меньшее усилие по сравнению с обкатником, имеющим, например, прямолинейную образующую.
1
1
1
0
0
0
a
Пример 1: Произведена обработка прямозубого цилиндрического зубчатого колеса с параметрами: модуль m=2 мм, число зубьев z=11, коэффициент смещения исходного контура χ=0 мм, ширина зубчатого венца b=12 мм. Параметры инструмента: модуль m=2 мм, число зубьев z=31, коэффициент смещения исходного контура χ=1,92 мм, ширина зубчатого венца b=15 мм, шероховатость боковых поверхностей зубьев R=5 мкм. Зубчатый профиль инструмента изготовлен на электроэрозионном станке с ЧПУ, работающим непрофилированным электродом - проволочкой, в результате чего повышается технологичность конструкции и снижается трудоемкость изготовления.
После обработки получена 8 степень точности по ГОСТ 1649-81, шероховатость боковых поверхностей зубьев изделия Ra=1,0 мкм.