СПОСОБ ИГЛОШЕВИНГОВАНИЯ СПИРОИДНЫХ ЧЕРВЯКОВ
NEEDLE SHAVING METHOD OF SPIROID WORMS

Изобретение относится к технологии машиностроения, к зубообработке и может быть использовано для чистовой обработки зубьев червяков спироидных передач [1].
Известен способ чистовой отделочной обработки зубьев червячных колес червячным шевером, представляющим собой червяк, на вершине и боковых сторонах которого нанесено большое число узких незатылованных зубцов, а также известен шевер для чистовой отделочной обработки зубьев червяка [2].
Недостатком известного способа и инструмента является высокая трудоемкость, сложность и дороговизна его изготовления и применения, а также возможны погрешности формы и расположения пятна контакта, при этом способ и инструмент не позволяют обрабатывать червяки спироидной передачи (см. ГОСТ 22850-77).
Задачей изобретения является повышение качества чистовой отделочной зубообработки червяков спироидной передачи, упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления инструмента путем использования иглошевера, имеющего на внешней боковой поверхности витка равномерно распределенные пучки проволочного ворса.
Поставленная задача решается предлагаемым способом иглошевингования спироидных червяков, включающим сообщение обрабатываемой заготовки вращательного движения, а инструменту - иглошеверу, принудительного вращательного движения и продольной подачи, равной шагу обрабатываемого червяка за один его оборот, при этом иглошевер выполнен в виде диска с кольцевым витком на торце, причем на внешней боковой поверхности витка расположены режущие элементы, изготовленные из проволочного ворса и состоящие из большого числа проволочек, которые жестко закреплены в радиальных пазах витка, при этом толщина зуба профиля витка такова, что позволяет свободно расположить его во впадине между зубьями обрабатываемого червяка, кроме того, средний диаметр кольцевого витка равен диаметру сопряженного спироидного колеса, образующего с обрабатываемым спироидным червяком спироидную передачу.
Особенности предлагаемого способа и конструкции иглошевера для обработки спироидного червяка поясняются чертежами.
На фиг.1 показана коническая спироидная передача по ГОСТ 22850-77 с постоянным передаточным отношением и углом скрещивания осей червяка и колеса, равным 90°, общий вид; на фиг.2 - цилиндрическая спироидная передача по ГОСТ 22850-77, продольный разрез; на фиг.3 - схема зубоиглошевингования заготовки спироидного червяка его левой боковой поверхности зуба по методу обкатывания с продольной подачей, осуществляемой на зубофрезерном станке предлагаемым способом; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 - схема зубоиглошевингования спироидного червяка его правой боковой поверхности зуба по методу обкатывания с продольной подачей, осуществляемой на зубофрезерном станке предлагаемым способом; на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5; на фиг.7 - вид по В на фиг.4, иглошевер, частичное продольное сечение; на фиг.8 - вид по Г на фиг.7, вид на торец с кольцевым витком; на фиг.9 - элемент Д на фиг.7; на фиг.10 - сечение Е-Е на фиг.9; на фиг.11 - сечение Ж-Ж на фиг.10; на фиг.12 - сечение И-И на фиг.4.
Предлагаемый способ предназначен для чистовой отделочной зубообработки спироидного червяка иглошевингованием методом обкатки. Метод обкатки предполагает воспроизведение зацепления червяка с колесом, где в качестве червяка используется обрабатываемая заготовка 1, а в качестве колеса - иглошевер 2 (см. фиг.3).
На практике находят применение конические (см. фиг.1) и цилиндрические (см. фиг.2) спироидные передачи. Цилиндрическая спироидная передача - это разновидность червячной передачи, у которой делительная поверхность червяка цилиндрическая, а делительная поверхность колеса - плоская.
На фиг.1 показана коническая спироидная передача, у которой делительные поверхности червяка 3 и колеса 4 конические, а червяк располагается ближе к межосевой линии передачи торцом меньшего диаметра.
И
ПР
З
Обработка по предлагаемому способу осуществляется иглошевером и включает принудительное вращательное движение V инструмента - иглошевера 2, и его продольную подачу S, равную шагу червяка за один оборот обрабатываемой заготовки, вращающейся со скоростью V, червяка 1.
Иглошевер 2 выполнен в виде диска с кольцевым витком 5 на торце. На внешней боковой поверхности витка расположены режущие элементы 6, изготовленные из проволочного ворса и состоящие из большого числа проволочек. Пучки проволочного ворса 6 жестко закреплены в радиальных пазах 7 витка 5. Толщина зуба профиля витка 5 такова, что позволяет свободно расположить его во впадине между зубьями обрабатываемого червяка.
Средний диаметр кольцевого витка D равен диаметру сопряженного спироидного колеса, образующего с обрабатываемым спироидным червяком спироидную передачу.
Крепление пучков проволочного ворса 6 в радиальных пазах 7 витка 5 может быть осуществлено, например, точечной сваркой, пайкой (как показано на фиг.8), чеканкой или другими известными способами. Радиальные пазы 7 под пучки ворса 6 могут быть изготовлены с гладкими стенками с помощью дисковой прорезной фрезы, а также просверлены, как показано на фиг.10.
Чистовая отделка зубьев спироидного червяка с помощью данного иглошевера осуществляется после чистового зубофрезерования.
При изготовлении иглошевера после закрепления в витке проволочного ворса его шлифуют, например, на зубошлифовальном станке или на другом оборудовании и другими известными способами.
Данный иглошевер, работающий по предлагаемому способу, менее трудоемок, чем известный традиционный шевер [2], и несложен в изготовлении, его применяют для обработки ответственных спироидных передач.
При снятии мелкой стружки торцами большим количеством проволочек уменьшается параметр шероховатости поверхности на профилях зубьев и, таким образом, улучшаются антифрикционные свойства спироидной передачи.
СБ
Н
Иглошевингование выполняют посредством сближения инструмента с заготовкой до достижения номинального удаления В (согласно ГОСТ 22850-77), где В - расстояние от межосевой линии спироидной передачи до плоскости вершин зубьев плоского спироидного колеса (см. фиг.2). Сближающую подачу S (ступенчатую) принимаем равной 0,03…0,06 мм/дв.ход стола с заготовкой. Так как иглошевер работает только внешней поверхностью витка, то для создания рабочего натяга i производят подачу S.
Припуски под иглошевингование приведены в таблице.
Припуски (мм) на толщину зуба заготовок - спироидного червяка
Модуль, мм
Под зубоиглошевингование
Модуль, мм
Под зубоиглошевингование
1
2
3
4
До 2
0,1
Св. 6 » 8
0,20-0,25
Св. 2 до 4
0,1-0,15
» 8 » 10
0,25-0,30
» 4 » 6
0,15 - 0,20
» 10 » 14
0,30-0,40
Операция иглошевингование данным иглошевером производится в два перехода. На первом переходе обрабатывают левую боковую поверхность витка заготовки червяка (фиг.3, 4), а на втором переходе - правую боковую поверхность витка заготовки червяка (фиг.5, 6), при этом производят переустановку инструмента относительно заготовки:
- на первом переходе инструмент расположен слева заготовки (согласно фиг.3),
- на втором переходе - справа (см. фиг.5).
При иглошевинговании заготовок спироидного червяка возможны погрешности формы и расположения пятна контакта. Иглошевер с завышенным диаметром D обеспечивает ограниченное пятно контакта в середине витка спироидного червяка. При использовании иглошевера с заниженным диаметром пятно контакта располагается на вершине витка заготовки червяка, что недопустимо. При расположении пятна контакта на головке или ножке витка заготовки червяка имеется разница в углах профиля иглошевера и заготовки из-за неправильной заточки иглошевера или неправильного изготовления профилей.
п
2
2
Пример. После чистового зубофрезерования заготовки спироидного червяка, имеющего один заход, m=6 мм, изготовленного из бронзы Бр А9ЖЗА, зубоиглошевинговали на модернизированном зубофрезерном станке мод. 53А20 В предлагаемым способом данным иглошевером. В качестве ворса применяли стальную пружинную проволоку диаметром 1,5…2,0 мм из стали 65Г. Для осуществления отделочной обработки иглошевером необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса были выше этих параметров материала обрабатываемой заготовки в 1,5…2 раза, соотношение l/I, где l - свободная длина проволочного элемента; I - наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочных элементов, находилось в пределах 50…100, а коэффициент К плотности проволочного ворса в пределах 0,7…0,9. Твердость и предел прочности при растяжении материала обрабатываемой заготовки - бронзы Бр А9ЖЗА - составляет - 110…180 НВ, 55 кгс/мм=550 МПа, ГОСТ 1628-72 соответственно; твердость и предел прочности при растяжении материала проволочных элементов ворса, изготовленных из стали 65Г, соответственно, составляют - 220НВ, 71 кгс/мм= 710 МПа ГОСТ 2500-71. Так как материал заготовки по твердости и прочности при растяжении примерно в 2 раза ниже этих параметров материала инструмента, для зачистки приняли натяг i=0,7…1,0 мм, для отделочной обработки резанием натяг составлял i=1,7…2,0 мм.
В каждом конкретном случае оптимальный натяг подбирается экспериментальной обработкой и в среднем должен составлять - i=0,7…2,5 мм [3]. В процессе обработки впадины заготовки червяка пучки ворса прижимаются к заготовке и прогибаются благодаря натягу i (фиг.12). На величину силового воздействия на обрабатываемую боковую поверхность зуба будет влиять длина вылета (l+i) проволочного элемента. Основное силовое воздействие на обрабатываемую поверхность осуществляется первыми по ходу вращения проволочными элементами, имеющими наибольшие свободную длину l и прогиб f. Соседние с ними проволочные элементы упруго поджимают их, несколько увеличивая сосредоточенное суммарное воздействие на обрабатываемые поверхности.
Обработка предлагаемым способом данным иглошевером показала, что усилие прижатия пучка к обрабатываемой поверхности заготовки составляла 200…600 Н на 10 мм ширины рабочей поверхности инструмента.
в
в
Для обработки предлагаемым способом необходимо соблюдать условие: p/σ=1,5…2,0, где р - давление при зубоиглошевинговании, МПа; σ - предел прочности материала обрабатываемой заготовки, МПа.
Выбор соответствующего давления р зависит от физико-механических свойств материала проволочного ворса, от жесткости и плотности последнего, а также от натяга i [3].
И
ПР
З
Режимы работы инструмента можно рекомендовать следующие. Окружная скорость для отделочной обработки V=2…5 м/с. Продольная подача S равна шагу червяка за один оборот обрабатываемой заготовки, вращающейся со скоростью V, червяка.
При отделочной обработке металлов предлагаемым способом данным инструментом твердость обработанной поверхности не повышается, в результате улучшается качество обработки, шероховатость обрабатываемой поверхности, а также увеличивается производительность обработки и долговечность инструмента, упрощается его монтаж и демонтаж.
a
Достигаемая в процессе обработки предельная величина шероховатости составляет R=0,8 мкм, возможно снижение исходной шероховатости в 2,5 раза.
Зубоиглошевингование спироидных червяков предлагаемым способом улучшает качество и точность чистовой отделки зубьев, снижает ее себестоимость благодаря удешевлению изготовления инструмента.
Источники информации
1. ГОСТ 22850-77. Передачи спироидные. Термины, определения и обозначения. Издательство стандартов, группа ГОО, УДК 621.833; 1978.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т.Т. 1. Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. 1986. С.371-372.
3. Гавриленко И.Г. Способ совмещения предварительной и окончательной иглофрезерной зачистки цилиндрических деталей. // Автоматизация и современные технологии. - 1992. - №9. - С.27-30.