Долбяк для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес

Полезная модель относится к области металлообработки, в частности к инструментам для производства эвольвентных зубчатых колес с прямыми зубьями.
Из уровня техники широко известны долбяки для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес в условиях обката (см., например, ГОСТ 9323-79).
Общим недостатком известных технических решений является невысокая точность обработки и низкая стойкость инструмента, обусловленные неэффективными геометрическими параметрами режущего клина.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является дисковый прямозубый долбяк для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес в условиях обката, выполненный в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющего посадочное отверстие, предназначенное для его установки на исполнительный орган станка, и зубья эвольвентного профиля, спрофилированные с образованием режущего клина, ограниченного передней и задней поверхностями (патент РФ №2443517 С1, опубл. 27.02.2012).
К недостаткам прототипа, как и выше упомянутых аналогов, следует отнести его низкую стойкость, обусловленную высокими контактными напряжениями на весьма узкой контактной площадке, участвующей в процессе резания и прилегающей к режущей кромке,
Задачей полезной модели является оптимизация геометрических параметров долбяка.
Технический результат - повышение стойкости долбяка за счет снижения контактных напряжений на передней поверхности зуба.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в долбяке для обработки прямозубых эвольвентных зубчатых колес, выполненном в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющего посадочное отверстие, предназначенное для его установки на исполнительный орган станка, и зубья симметричные относительно осевой плоскости зуба эвольвентного профиля, спрофилированные с образованием режущего клина, ограниченного передней и задней поверхностями и образующего лежащую в одной плоскости режущую кромку, передняя поверхность выполнена с V-образным профилем, линия пересечения полок которого расположена на осевой плоскости зуба.
Полезная модель поясняется изображениями, где
- на Фиг. 1 представлен общий вид долбяка в изометрии;
- на Фиг. 2 представлен зуб долбяка, вид сбоку;
- на Фиг. 3 представлено сечение А-А на Фиг. 2.
На представленных изображениях проставленные позиции имеют следующие значения:
1 - корпус долбяка;
2 - посадочное отверстие;
3 - зуб долбяка;
4 - передняя поверхность зуба;
5 - задняя поверхность зуба (при вершине);
6 - боковая задняя поверхность зуба;
7 - полка правая;
8 - полка левая;
OO - осевая плоскость зуба;
СС - плоскость режущей кромки зуба.
Полезная модель основана на следующем.
В процессе обработки зубчатого колеса долбяком в условиях обката в зоне резания (на передней поверхности зуба долбяка) возникают контактные напряжения резания, оценить которые в общем виде можно по формуле:
δ=P/S, где
Р - сила резания;
S - площадь контакта зуба долбяка с обрабатываемой поверхностью.
Из уравнения следует, что чем больше площадь контакта зуба долбяка с обрабатываемой поверхностью, тем меньше контактные напряжения и, следовательно, выше стойкость долбяка.
В свою очередь площадь контакта можно оценить по формуле:
S=b×1, где
b - ширина пятна контакта;
1 - длина пятна контакта.
1
2
Выполняя переднюю поверхность 4 с V-образным профилем, полки 7 и 8 которого расположены под углом λ к плоскости режущей кромки СС. Теперь графически и математически сравним ширину пятна контакта b для прототипа, когда передняя поверхность зуба лежит в плоскости его режущей кромки СС, и ширину пятна контакта b для заявленного технического решения.
Из фиг. 3 следует, что:
2
1
b=b/cosλ,
в
а поскольку cos всегда меньше 1, получаем, что при, заявленной геометрии зуба долбяка, ширина пятна контакта будет всегда больше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу, а поскольку длина пятна контакта 1, передний угол (при вершине) γ и задние боковые углы Об в заявленном решении не меняются по отношению к прототипу, то, следовательно:
- площадь пятна контакта при заявленной геометрии зуба долбяка будет всегда больше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу;
- контактные напряжения δ при заявленной геометрии зуба долбяка будут всегда меньше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу;
- стойкость, при заявленной геометрии зуба долбяка будет соответственно больше, чем при геометрии зуба долбяка по прототипу.
Работает заявленный долбяк идентично долбяку по прототипу. Рекомендуемые значения λ - до 15-20° во избежание сколов режущей кромки, что позволяет, как показывают натурные испытания, повысить стойкость долбяка до 10-12%.
Таким образом можно сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - оптимизация геометрических параметров долбяка - решена, а заявленный технический результат - повышение стойкости долбяка за счет снижения контактных напряжений на передней поверхности зуба - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
С учетом изложенного можно сделать вывод о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- заявленное техническое решение относится к области металлообработки, в частности к инструментам для производства эвольвентных зубчатых колес с прямыми зубьями;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и/или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.