СБОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СНЯТИЯ ФАСОК И ЗАУСЕНЦЕВ С ТОРЦОВ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована для снятия фасок и заусенцев на торцах зубьев зубчатых колес.
A
B
Известна конструкция зубофасочной головки для образования фасок по всему контуру зубьев на торцах зубчатых колес, содержащей корпус, размещенный на нем и закрепленный при помощи деталей крепления, по крайней мере, один накатник, выполненный в виде зубчатого колеса, содержащего зубья с различным направлением и углом наклона на их боковых сторонах, и вершиной зуба выполненной под углом к оси, при этом боковые стороны зубьев накатника образованы двумя винтовыми эвольвентными поверхностями, пересекающимися в средней плоскости накатника, и образующих сочетание из двух зубьев с наклоном β и β, определяемыми заявленными в патенте зависимостями (патент РФ №71580, МПК B23F 19/00, опубл. 20.03.2008).
Указанная зубофасочная головка позволяет получить равномерную фаску на обеих боковых сторонах зуба и во впадине заготовки. К недостаткам головки следует отнести изменение структуры материала в зоне обработки, вызванное пластической деформацией торцов зубьев заготовки поверхностями накатника. Кроме изменения структуры материала это приводит также и к появлению остаточных напряжений, которые могут впоследствии привести к образованию микротрещин.
Данная проблема может быть решена применением вместо накатывания фасок их фрезерования, однако это в свою очередь значительно повысит трудоемкость обработки, и как следствие, увеличатся затраты на производство.
Известна также конструкция сборного инструмента для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес, выбранная в качестве ближайшего аналога, состоящая из корпуса, выполненного в виде поводкового косозубого колеса ступенчатой формы, высота которого должна быть меньше обрабатываемой детали на ширину двух фасок, на котором при помощи равнорасположенных винтов закреплены режущие инструменты в виде накатников, состоящих из двух прямозубых колес с чередующимся количеством зубьев, высота которых выполнена с равномерным увеличением и задним углом при вершине, при этом внутренняя сторона накатника с торца также выполнена под углом (патент РФ №28063, МПК B23F 19/10, опубл. 10.03.2003).
В данной конструкции реализована обработка фасок методом «скольжения-резания» эвольвентными профилями зубьев инструмента. Накатники выполнены с зубьями, имеющими различную высоту и заостренную форму, что позволяет им частично срезать материал в виде стружки. Однако равномерная разность высот зубьев, реализованная в данной конструкции, не обеспечивает достаточно эффективного резания. Острые кромки зубьев при таком их выполнении будут находиться или выше или ниже линии зацепления, что приведет к тому, что зубья либо вообще не будут участвовать в работе, либо будут работать как деформирующие.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности резания при снятии фасок и заусенцев за счет размещения вершин зубьев инструмента строго на линии зацепления, что обеспечит контакт с зубьями заготовки только острых кромок на вершинах зубьев инструмента, и тем самым, снятие стружки.
i
Указанная задача решается тем, что в сборном инструменте для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес, состоящем из корпуса, выполненного в виде поводкового косозубого колеса ступенчатой формы и высотой меньше обрабатываемой детали на ширину двух фасок, на котором при помощи равнорасположенных винтов закреплены режущие инструменты, выполненные в виде накатников, имеющих внутреннюю сторону с торца, выполненную под углом, и состоящих из двух прямозубых колес с чередующимися участками зубьев увеличивающейся высоты, выполненных с задним углом при вершине, высота зубьев увеличивается не равномерно, а их диаметры d определяют зависимостью:
,
b
где d - диаметр основной окружности режущего инструмента;
i
ρ - радиус кривизны эвольвенты на вершине i-го зуба режущего инструмента, определяемый по формуле:
,
a
где: l - длина активной линии зацепления зубьев заготовки и инструмента;
1
ρ - радиус кривизны эвольвенты в нижней активной точке профиля режущего инструмента;
n - число зубьев режущего инструмента в группе.
Выполнение в сборном инструменте для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес режущих инструментов в виде накатников, имеющих внутреннюю сторону с торца, выполненную под углом, и состоящих из двух прямозубых колес с чередующимися участками зубьев, выполненных с неравномерным увеличением их высоты, диаметры которых определяют по приведенным выше зависимостям, обеспечит размещение вершин зубьев инструмента строго на линии зацепления, что в свою очередь обеспечит контакт с поверхностью заготовки только острых кромок на вершинах зубьев инструмента и эффективное снятие стружки.
В свою очередь, эффективное снятие стружки при образовании фаски обеспечит более высокое качество обработанной поверхности и поверхностного слоя, при этом снизятся остаточные напряжения, а изменение структуры материала из-за пластических деформаций будет сведено к минимуму.
Заявителю не известны сборные инструменты для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес 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 - сборный инструмент для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес, общий вид;
фиг.2 - вид слева на фиг.1;
фиг.3 - выносной элемент А на фиг.2;
фиг.4 - вид Б на фиг.3;
фиг.5 - расчетная схема для определения диаметров зубьев накатника.
Сборный инструмент для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес состоит из корпуса 1, на котором при помощи равнорасположенных винтов 2 закреплены режущие инструменты 3. Корпус 1 выполнен в виде поводкового косозубого колеса ступенчатой формы, высота которого меньше обрабатываемой детали на ширину двух фасок. Режущие инструменты 3 выполнены в виде накатников, и представляют собой два прямозубых колеса с чередующимися участками зубьев 4. Внутренняя сторона накатника с торца выполнена под углом φ. Зубья 4 выполнены с увеличением по высоте и задним углом δ при вершине 5. Высота зубьев 4 на участках увеличивается не равномерно, а их диаметры определяют зависимостью:
,
b
где d - диаметр основной окружности режущего инструмента;
i
ρ - радиус кривизны эвольвенты на вершине i-го зуба режущего инструмента,
,
a
l - длина активной линии зацепления зубьев заготовки и инструмента;
i
ρ - радиус кривизны эвольвенты в нижней активной точке профиля режущего инструмента;
n - число зубьев режущего инструмента в группе.
Определение диаметров зубьев режущих инструментов рассмотрим на примере снятия фасок на зубьях шестерни КПП автомобиля «КАМАЗ».
Исходные данные:
b
d=177,18 мм - диаметр основной окружности режущего инструмента;
a
l=18,872 мм - длина активной линии зацепления зубьев заготовки и инструмента;
1
ρ=29,561 мм - радиус кривизны эвольвенты в нижней активной точке профиля режущего инструмента;
n=4 - число зубьев режущего инструмента в группе (т.е. все зубья режущего инструмента разбиты на группы по 4 зуба, с разными высотами).
Расчет:
Зуб №1
1
ρ=29,561 мм
Зуб №2
Зуб №3
Зуб №4
1
4
Таким образом, для обеспечения эффективного процесса резания в рассматриваемом случае необходимо на режущем инструменте выполнить зубья группами по 4 зуба с диаметрами d…d.
Процесс работы сборного инструмента для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес выглядит следующим образом. Сборный инструмент для снятия фасок и заусенцев крепят на оправке, установленной в шпинделе станка. Заготовку закрепляют на оправке либо в центрах с возможностью свободного вращения. После этого сборный инструмент и заготовку вводят в зацепление и включают главное движение и движение подачи. Главным движением является вращение шпинделя с зубофасочной головкой, а движением подачи - относительное перемещение заготовки и зубофасочной головки в радиальном направлении. Вращение от зубофасочной головки приводит во вращение заготовку. При постепенно уменьшающемся межосевом расстоянии вершины 5 зубьев 4 накатников начнут входить в зацепление с зубьями заготовки и тем самым начнут снимать стружку с острых кромок зубьев заготовки. При этом образуются фаски, поверхности которых являются винтовыми эвольвентными поверхностями, сопрягающимися с боковыми поверхностями режущих инструментов.
Сборный инструмент для снятия фасок и заусенцев с торцов зубьев зубчатых колес может быть изготовлен на стандартном оборудовании с применением известных материалов и современных инструментов, что соответствует критерию «промышленная применимость».