CC BY
14
УДК 621.9
И. А. Бочарова, О. С. Витренко, Б. С. Воронцов, И. А. Кириченко
НАКАТКА ЗУБЬЕВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС МЕТОДОМ ПДУ
Статья посвящена отделочно-упрочняющей обработке зубьев цилиндрических зубчатых колес при помощи накатного инструмента, выполненного в виде однополостного гиперболоида.
Современные высокоскоростные зубчатые колеса любых машин нуждаются в отделочной обработке. При изготовлении зубчатых колес в настоящее время применяется холодное накатывание зубьев вместо зубошевингования. При этом окончательная обработка боковых поверхностей зубьев осуществляется без снятия стружки, посредством пластического деформирования металла в холодном состоянии.
При накатке зубьев зубчатых колес возникает взаимное относительное скольжение профилей зубьев накатника и накатываемого зубчатого колеса, приводящее к перераспределению припуска, движущегося в разных направлениях на противоположных сторонах зубьев. На ведомой стороне профиля зуба колеса металл перемещается от головки и ножки зуба к делительной окружности, где происходит наволакивание металла, образуется выступ. На противоположной стороне профиля зуба металл течет к ножке и головке зуба, что приводит к образованию в зоне делительной окружности впадины. Переменные деформации и течение металла с разных сторон зуба объясняется отсутствием относительного скольжения по делительной окружности, а также переменным его значением на головках и ножках зубьев.
Для получения самых благоприятных условий накатки необходимо стремиться направить скольжение по делительной окружности накатываемого зуба, а затем выровнять его по всему профилю. Такое положение достигается только при скрещенных осях накатываемого колеса и накатника.
При накатке зубчатых колес гиперболоидны-ми накатниками возникает задача определения геометрии накатного инструмента как огибающей накатываемой зубчатой поверхности [1,2]. Для этого зная профиль накатываемого колеса в виде:
гг = гх{ Х1; у1; гх)
при помощи схемы перехода от поверхности заготовки к поверхности инструмента (рис. 1) найдем его профиль в аналитическом виде:
г2 = М21 Г1 .
Профиль накатного инструмента, получается в пространственном станочном зацеплении [5] при помощи двухпараметрического огибания, поэтому он неповторяющийся во всех его сечениях, очень сложный и описывается при помощи следующих четырех уравнений:
х2 = xi(sin Ф2 cos Ф! + sin ф! sin Ф2 COS 7) + + .Vi (sin Ф2 cos Ф1 cos y-sin Ф1 sin Ф2) -- zi sin Ф2 sin y + A cos Ф2 - So sin Ф2 sin y;
y2 = Xi (sin ф1 cos ф2 cos y-sin ф2 cos ф1 ) + + У1 (sin ф1 sin ф2 + cos ф1 cos ф 2 cos y) cos ф2 sin y- S0 cos ф2 sin y-A sin ф2;
z2 = xi sin ф1 sin y- yi cos ф1 sin y+ + z1 cos y+ S0 cos y+ ST;
fi (к; Ф1; y) = 0.
Рис. 1. Схема перехода от поверхности заготовки к поверхности инструмента
© И. А. Бочарова, О. С. Витренко, Б. С. Воронцов, И. А. Кириченко, 2009 - 102 -
Далее возникает задача определения работоспособности накатного инструмента, которая зависит от геометро-кинематических параметров процесса накатки таких как:
1. Относительная скорость скольжения:
Vx(l2) = - У1(l - u21cos Y)- Z1«21sin Y cos Ф1 -- A«21 cos Y sin Ф1;
Vy12) = ll - r )(1 - u21 cos y) + z1«21 sin Y sin Ф1 -
- A«21 cos Y cos Ф1;
4. Приведенная кривизна контактирующих поверхностей:
ТУ' _
( f Л Éy
- 2F
rdf df л
dk Éy
+ G1
( ÉL Л2
dk
v /
i (E1G1 - F12)+V12 § аф1 dk
F i - g ÉL
dy dk
+ V
12
É1 dy
ÉL - EiéL
dk 1 dy
(E1G1 - F12)0,5¡
= -M21 sin y[(i - r )cOS Ф1 - У1 sin Ф1 + A]
2. Суммарная скорость перемещения контактирующих поверхностей:
-={2 £ [«'2 +* '2] íf «2V+
"(tí ^ i'
[(•i)2 +(лП)[(ч)2 +(y¡)2]í|y) +(§
5. Удельные скольжения на накатном инструменте и накатываемом зубчатом колесе:
3. Угол между вектором относительной скорости скольжения и направлением контактной линии:
П1 =í-
V ^L V12 ^ оу
(• )2 + (yí )2] dF -(
Эу
V12 d1 12 dk
dF_\ dk
/ [(x1)2 + (y1)2]; Эф1
П2 = 1 -{i^[(-1)2 + (У1)2]} ^^ + (j1)2] -
dr
Эу
dF
V12T1 [(• )2 + (yí П^" -
Эу
V12 ± —
dk
dk
Н-ШV12}")2 + (У1)2]-§(IV'2 »/
/
— fe V12 VdF fe V12 dk í эу i эу í dk
V(x1)2 + (-T1)2 ■
После анализа геометро-кинематических параметров процесса накатки были выбраны оптимальные параметры накатного инструмента, определена его конструкция и разработана технология его изготовления. Схема изготовления такого накатника представлена на рис. 2 [3, 4].
/
/
+
/
2
Рис. 2. Изготовление гиперболоидного накатника при помощи круглого резца и прямозубого долбяка
ISSN 1727-0219 Вестник двигателестроения № 2/2009
- 103 -
Дальнейшие экспериментальные исследования подтвердили работоспособность накатного инструмента, доказали, что предложенный инструмент накатывает зуб равномерно по всей его высоте.
Перечень сслылок
1. Гавриленко В. А. Основы теории эвольвент-ной зубчатой передачи / В. А. Гавриленко. — М.: Машиностроение, 1969. — 432 с.
2. Литвин Ф. Л. Теория зубчатых зацеплений / Ф. Л. Литвин. - М.: Наука, 1968. - 584 с.
3. Пат. 34475 Украина, МПК В23Б 9/00. Способ нарезания гиперболоидных зубчатых колес / Витренко А. В., Витренко О. С., Кириченко И. А.;
заявитель и патентообладатель ВНУ им. В. Даля. - № и 2008 03692 ; заявл. 24.03.2008; опубл. 11.08.2008, Бюл. № 15.
4. Пат. 40480 Украина, МПК В23Б 9/00. Способ нарезания гиперболоидных зубчатых колес / Витренко А. В., Витренко О. С., Кириченко И. А.; заявитель и патентообладатель ВНУ им. В. Даля. - № и 2008 13259 ; заявл. 17.11.2008 ; опубл. 10.04.2009, Бюл. № 7.
5. Родин П. Р. Основы проектирования режущих инструментов / П. Р. Родин. - К.: Вища школа, 1990. - 424 с.
Поступила в редакцию 01.07.2009
Стаття присвячена оздоблювалъно-змщнюючий обробщ зубщв цилтдричних зубчатых колгс за допомогою накатного тструменту, виконаному у виглядг однополосного гтербо-логда.
The article deals with the problems of finishing and strengthening body of rotation type machine-parts by means of knurls made of one sheet hyperboloid type blanks.
