Многозаходный инструмент для обработки зубьев цилиндрических зубчатых колёс Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

-□ □-

Запропоновано тструмент для накатки прямозубих та косозубих зубчастих колic. Дана методика його проектування. Виявлеш основш геометро-ктематичш параметри процесу накатки зубщв за допомогою розро-бленого тструмента

Ключовi слова: гтербологдний накатник,

зубчасте колесо, накатка

□-□

Предложен инструмент для накатки прямозубих и косозубых цилиндрических зубчатих колес. Дана методика его проектирования. Определены основные геометро-кинематические параметры процесса накатки зубьев при помощи разработанного инструмента

Ключевые слова: гиперболоидный накатник, зубчатое колесо, накатка

□-□

Instrument for spur and helical gears rolling was proposed. Methods of its design were presented. Major geometric and kinetic parameters of gear rolling process using developed unstru-ment were determined

Key words: hyperbola roller, teeth wheel,

rolling, knurling -□ □-

УДК 621.9

многозаходный инструмент для

обработки зубьев

цилиндрических зубчатых колёс

О.С. Витренко

Инженер

Кафедра «Прикладная механика» Восточноукраинского национального университета им.

В.Даля

квартал Молодежный, 12 а, г. Луганск, Украина Контактный тел.:096-316-94-40 E-mail: [email protected]

1. Введение

Цилиндрические прямозубые и косозубые зубчатые колеса применяются во всех современных машинах, механизмах и приборах. Поэтому качество, надёжность и долговечность, а также конкурентоспособность машин, в значительной степени определяются качеством изготовления и отделки зубчатых колёс.

В настоящее время для отделки зубчатых колёс на машиностроительных заводах применяется шевингование, хонингование, притирка, обкатка, накатное выглаживание, шлифование. При этом все перечисленные методы, кроме шлифования, осуществляют на специализированных станках, в которых отсутствуют принудительные цепи обката. Такое положение приводит к тому, что ошибки окружного шага исправляются недостаточно точно. Недостатком этих способов является также и то, что из-за переменного усилия по высоте обрабатываемых зубьев не обеспечивается одинаковое качество обработки боковых поверхностей зубьев.

Широкое использование накатывания, притирки, обкатки, хонингования может существенно снизить величину шероховатости, что улучшает эксплуатационные свойства и увеличивает сроки службы зубчатых колёс.

Технология сглаживающего накатывания, притирки, обкатки, хонингования позволяет без существенных затрат значительно повысить усталочную прочность, износостойкость и долговечность зубча-

тых передач. Сглаживающее накатывание, притирка, обкатка, хонингование зубьев, накатниками, притирками, обкатниками, хонами являются одними из наиболее эффективных процессов чистовой технологии, что делает эти процессы доступными для любого машиностроительного завода.

2. Основная часть

В настоящей статье приводятся новые технологические способы сглаживающего накатывания и притирки зубьев зубчатых колёс. Предложенные технологии и инструменты позволили не только повысить производительность рассматриваемых процессов обработки, но и значительно уменьшить шероховатость за счёт появления выглаживания, получаемого в результате скрещивание осей квазигиперболоидных инструментов и цилиндрических зубчатых колёс.

Образуем поверхность зубьев гиперболоидного накатника в пространственном станочном зацеплении. Для этого запишем обрабатываемое прямозубое цилиндрическое колесо в подвижной системе координат

^уА .

E = f1(e)=-r0(cos е+е sin е) y1 = f2(e)=r0(sin e-e cos e)

(1)

где: 8 - угол развертки эвольвенты; ц - расстояние по оси z1 от координатной плоскости o1x1y1 к торцу инструмента.

Запишем в аналитическом виде квазигиперболо-идные накатники 2 при помощи цилиндрического прямозубого колеса 1 (рис. 1).

Для этого введём следующие системы координат: подвижные системы ^(х^д) и (2 (х,у,г,) , связанные соответственно с прямозубым цилиндрическим колесом 1 и искомым квазигиперболоидным колесом 2, и неподвижная система f(xyz), относительно которого будем задавать положение подвижных систем координат. Все эти системы изображены на рис. 1, у - угол скрещивания осей, аж - кратчайшее межосевое расстояние.

Переход от системы координат х^д и х2у^2 совершим при помощи матрицы:

м21 = (M2M)M,

(2)

Тогда связь между координатами х4уд и x2y2z2 с учетом (1) определяется следующим уравнением: x2 = -r0(cos 8 + 8 sin 8)(cos 92cos ф1 + cos y sin ф2 sin ф1) + +r0(sin 8-8 cos 8 )(cos y sin ф2 cos ф1 - cos ф2 sin ф1) --ц sin y siny2 + aw cos ф2

y2 = -r0(cos 8 + 8 sin 8)(sin ф1cos y cos ф2 - sin ф^т ф1) +

+r0(sin 8 - 8 cos 8)(sin ф2 sin ф1 + cos y cos ф2 cos ф1) - (3)

-ц sin y cos ф2 - aw sin ф2

z2 = -r0(cos 8 + 8 sin 8)sin y sin ф1 +

+r0(sin 8-8 cos8)sin y cos ф1 + ц cos y

Рис. 1. Система преобразования координат

Уравнения (3) представляют собой семейство поверхностей зубьев искомого многозаходного гипербо-лоидного инструмента. Для связи параметров ф1, 6 и ц запишем уравнение связи в следующем виде:

N ■ v(12) = 0

(4)

где: N - вектор нормали к контактирующим поверхностям; У(12) - относительная скорость контактирующих поверхностей.

Совокупность уравнений (3) и (4) представляет собой поверхности зубьев искомого многозаходного инструмента.

Используя известные методы дифференциальной геометрии, получаем уравнения связи (5) в следующем виде:

F(8,^) = 0

(5)

Качество обработки зубчатых колес в значительной степени зависит от относительной скорости скольжения, угла между вектором относительной скорости и направлением характеристик, приведенной кривизны, а также от суммарной скорости перемещения поверхностей в направлениях перпендикулярных к характеристикам. В связи с этим проведено исследование и получены относительные скорости скольжения инструмента по изделию в виде:

Vx(12) = y(U21 cos y - 1) - ZU21 sin y;

Vy(12) = x(1 - u21 cos y) - Au21 cos y; (6)

Vz(12) = (x + A)u21sin y;

Численный анализ приведенных выше выражений показывает, что на накатниках, выполняемых из различных сечений тела вида однополостной гиперболоид относительные скорости, суммарные скорости, углы между контактной линией и скоростью скольжения изменяются в широких пределах. Главное значение для рассматриваемых величин имеет выбор участка из гиперболоида для искомого инструмента, а также передаточное отношение u21 и угол скрещивания осей y .

Таким образом, в каждом конкретном случае обработки можно управлять скоростями V(12), Ur , а также изменять угол tgVr, и приведенную кривизну xnp, влияющие на технологию соответствующей обработки в широких пределах.

Выводы

В аналитическом виде получены многозаходные гиперболоидные накатные инструменты при помощи производящих цилиндрических зубчатых колёс с эвольвентным профилем. Найдены основные геометро-кинематические параметры накатки зубьев зубчатых колес. Определены оптимальные конструктивные параметры разработанного накатного инструмента.

Литература

Витренко В.А. Гиперболоидные инструменты для обработки и отделки цилиндрических прямозубых зубчатых колёс. Докт. диссертация, - Луганск, 1995. - 305с. Давыдов Я.С. Неэвольвентное зецепление. - М., „Маш-гиз", 1950, 121 с.

Инструмент для современных технологий. Справочник / Под общей редакцией А.Р. Маслова/- М. Изд-во «ИТО». 2005,-248с. технолопчних систем», Краматорск, 2007, вып. 21, с. 298-302.

Коростелев Л.В. Кинематические показатели несущей способности пространственных зацеплений. - Изв. вузов. Машиностроение, 1964, №10, с. 15-21. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. - М., Наука, 1968, 584 с.