CC BY
22
УДК 621.914: 621.833
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА И НАЛАДКИ СТАНКА ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ ЗУБЬЕВ ПЛОСКОГО КОЛЕСА СМЕШАННОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
П.А. Андрианов, М.Н. Бобков, Г.М. Шейнин
Предложен способ нарезания зубьев плоского конического зубчатого колеса ортогональной смешанной конической передачи. Рассмотрены возможные варианты установки зуборезного инструмента и определены ее параметры.
Ключевые слова: смешанная коническая передача, цилиндрическая шестерня, плоское коническое колесо, зуборезная головка.
Вращение валов с пересекающимися осями можно осуществлять, используя ортогональную смешанную коническую передачу (ОСКП), состоящую из цилиндрической эвольвентной шестерни и плоского конического колеса (ПКК) (рис. 1).
Г2
-----
1
Рис. 1. Ортогональная смешанная коническая передача
По сравнению с конической передачей ОСКП имеет ряд преимуществ:
регулировка бокового зазора в зацеплении за счет перемещения ПКК вдоль его оси не нарушает сопряженности зубчатых колес;
погрешность установки шестерни в осевом направлении не сказывается на положении пятна контакта;
шестерня не испытывает осевой силы в зацеплении; точность передачи при сборке достигается методом взаимозаменяемости.
Для получения сопряженной передачи коническое колесо должно быть нарезано на зубодолбежном станке. При небольших размерах колеса для этого достаточно модернизировать серийный станок, оснастив его приспособлением, в котором ось заготовки колеса будет горизонтальна и расположена под углом 90° к оси инструмента. Если же диаметр колеса
66
сравнительно большой (например, в зенитном комплексе «Каштан» ПКК имеет диаметр 870 мм), то необходим станок с горизонтальной осью штос-селя. В настоящее время такие станки нашей промышленностью не выпускаются.
Отсутствие специального оборудования вынуждает прибегнуть к изготовлению приближенной передачи, имеющей существенные погрешности. Коническое колесо такой передачи можно нарезать на горизонтально-фрезерном станке дисковой модульной фрезой. Помимо погрешности обработки недостатком метода является низкая производительность, поскольку деление на зуб осуществляется вручную.
Недостатков, присущих рассмотренным способам зубонарезания, лишена технология изготовления колес ОСКП с дуговыми зубьями, позволяющая получить сопряженную пару при использовании серийного оборудования [1]. При этом формообразование зубьев конического колеса может осуществляться по методу копирования на станке с ЧПУ типа «обрабатывающий центр». Сущность метода состоит в следующем.
Заготовку 1 колеса (рис. 2) обрабатывают торцовой зуборезной головкой 2, ось которой располагают параллельно оси заготовки.
1а
а I
Г—£Р=-Г
I
Рис. 2. Нарезание зубьев плоского колеса
В процессе обработки инструменту сообщают главное движение резания 0Г и движение подачи 0$ вдоль его оси. После врезания на заданную глубину инструмент отводят в исходное положение, осуществляют деление на зуб и цикл обработки повторяют.
После циклов формирование венца заканчивают. При такой обработке боковые поверхности зубьев колеса совпадают с поверхностью главного движения и могут иметь бочкообразную или корсетную форму.
Параметры производящей поверхности и установки инструмента можно определить исходя из желаемых параметров зубчатого венца по делительной окружности радиуса
г2 =
2
2
где - окружной модуль плоского колеса по делительной окружности; * 2 - число зубьев плоского колеса.
Располагая окружным модулем, числом зубьев, соотношением толщины зуба и ширины впадины можно найти точки А и В (рис. 3), в которых линия зуба, не определенной еще кривизны, пересекает делительную окружность. Производящая поверхность проходит через эти точки, что позволяет определить положение ее центра.
Рис. 3. Схема к определению расстояния между осями заготовки
и инструмента
Одному набору исходных данных соответствует множество вариантов положения инструмента и его размеров, по следующим причинам:
- инструмент, в зависимости от своих размеров, может охватывать различное число зубьев;
- при одном и том же числе охваченных зубьев (рис. 4) инструмент может иметь различные размеры, при этом будет меняться положение его оси;
- ось инструмента может располагаться по разные стороны от линии АВ.
Варьируя число охватываемых зубьев, расположение и диаметр инструмента, можно получить желаемую геометрию зубьев, либо обеспечить использование определенного (стандартного или имеющегося в наличии) инструмента, либо выполнить эти требования одновременно.
Параметры плоского колеса, инструмента и наладки станка связаны следующими зависимостями.
Угловая ширина впадины по делительной окружности радиуса Г2
2^х 2 = к^х2 т 2,
где 2 - коэффициент угловой ширины впадины плоского колеса; 360о
- угловой шаг плоского колеса по делительной окружности.
Рис. 4. Схемы вариантов наладки
Центральный угол делительной окружности плоского колеса, соответствующий дуге, ограниченной точками пересечения этой окружности (см. рис.3) с одновременно формируемыми разноименными боковыми поверхностями двух зубьев,
где zg - число зубьев плоского колеса, охватываемых инструментом. Знак «плюс» в формуле соответствует случаю формирования корсетных зубьев, а «минус» - бочкообразных.
Расстояние между осями инструмента и нарезаемого колеса
а0=г2 со8|±
• V
/2$1П-
0)
где го— формообразующий делительный радиус инструмента, который может быть внутренним г^ при бочкообразных зубьях плоского колеса или наружным при корсетных.
Необходимо отметить, что вариант расположения оси инструмента на большем удалении от оси плоского колеса, что соответствует знаку «плюс» в выражении (1), наиболее применим, так как способен обеспечить формирование относительно равнотолщинных зубьев. На рис. 4 это инструменты с центрами О0ь О02- В случае же использования в выражении (1) знака «минус» (инструмент с центром О0з на рис. 4) зубья будут заужены на внешнем торце плоского колеса. Это может быть полезным только в передаче со специальными требованиями к геометрии зуба, обусловленными, например, беззазорностью зацепления.
69
Для анализа обработки разноименных сторон одного зуба используем расчетную схему с симметричным расположением формируемого зуба относительно координатной плоскости Х2О222 (рис. 5).
Рис. 5. Схема формирования разноименных сторон одного зуба
При исследовании геометрии впадины используем расчетную схему, подразумевающую симметричное ее расположение относительно плоскости Х2О^^2 (рис. 6). Центральный угол окружности, концентричной с плоским колесом, на которой лежат центры инструмента О01 и О02
С с =£± 2Л/х 2.
Знак «плюс» соответствует бочкообразным зубьям, а «минус» — корсетным.
С)2,Х2 у2 °21Х2 Ъ
а б
Рис. 6. Схема формирования впадины
Параметры установки инструмента при нарезании зубьев
_ . С й (с)
х2О01 - х2О02 - 0; У2О01 - -а0 81П —2—;
. С й (с) С й (с)
У2О02 - а0 81П ; *2О01 - *2О02 - а0 с°8
2
2
Достоинством принятых расчетных схем является то, что их симметрия относительно плоскости X202Z2 позволит в большинстве расчетов ограничиться рассмотрением одного положения инструмента.
Список литературы
1. Бобков М.Н., Шейнин Г.М., Андрианов П.А. Изготовление колес ортогональной смешанной конической передачи с круговыми зубьями // Современные проблемы и методология проектирования и производства силовых зубчатых передач. Тула: ТулГУ, 2000. С. 275-277.
Андрианов Павел Алексеевич, канд. техн. наук, начальник отдела, tmsatsu. tula.ru, Россия, Тула, АО ««Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова»,
Бобков Михаил Николаевич, д-р техн. наук, доц., проф., t.ms a tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шейнин Григорий Матвеевич, канд. техн. наук, доц., проф., tmsatsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CALCULA TION OF TOOL PARAMETERS AND ADJUSTMENT OF THE MACHINE WITH SHAPING TEETH FLAT WHEEL MIXED BEVEL GEAR
P.A. Andrianov, M.N. Bobkov, G.M. Sheynin
A method for cutting teeth flat bevel gear bevel gear orthogonal mixed. The possible installation options gear-cutting tool and its parameters are defined.
Key words: mixed bevel gear, cylindrical gear, flat bevel gear, gear cutting head.
Andrianov Pavel Alekseevich, candidate of technical science, head of departament, tms@tsu.tula.ru, Russia, Tula, JSC «Instrument Design Bureau named Academician A.G. Shipunov»
Bobkov Michail Nikolaevich, doctor of technical science, docent, professor, tms@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sheynin Grigoriy Matveevich, candidate of technical science, docent, professor, tmsa tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
