Основні методи нарізання зубчатих коліс і класифікація верстатів
Нарізування циліндричних зубчастих коліс можна здійснити по методу копіювання й
методу обкату (метод нарізування визначається методом утвору профілю зуба).
По методу копіювання:
модульної фрезами (пальцевий або дискової);
фасонним різцем;
різцовоюголовкою;
протяганням.
По методу обкату:
зубодовбанням одним або двома круглими долбяками й зуборізальною гребінкою;
зубофрезеруванням;
зуботочінням.
Відповідно й cтанки для нарізування циліндричних коліс підрозділяються на
зубодовбальні, копіювання, що працюють по методу обкату й, зубофрезерні й верстати для
зуботочіння.
Зубообробні верстати призначені для обробки зубчастих коліс, черв'яків і зубчастих рейок.
Залежно від застосовуваного інструмента розрізняють зубофрезерні, зубодовбальні,
зубострогальние, зубоотделочние (зубошевінговальние, зубошліфувальні,
зубохонінговальние, зубопрітірочние, зубообкаточние і зубозакругляющіе) верстати.
На Зубообробні верстатах здійснюють: чорнову обробку зубів, чистову обробку зубів,
припрацювання зубчастих коліс, доведення зубів, закруглення торців зубів.
На зубофрезерних верстатах нарізають циліндричні прямозубі, косозубі і з шевронами
зубами колеса, черв'ячні зубчасті колеса. Найбільш поширені в промисловості вертикальні
фрезерні верстати випускаються з рухомим столом і нерухомої стійкою і з рухомою стійкою
і нерухомим столом. При нарізуванні зубчастих коліс заготівля жорстко пов'язана з ділильні
черв'ячних коліс, які отримують обертання від ділильні черв'яка, який змінними зубчатими
колесами кінематично пов'язаний з черв'ячною фрезою. Співвідношення частоти обертання
черв'ячної фрези та заготовки визначається передаточним відношенням набору змінних
зубчастих коліс.
На зубодовбальний верстатах нарізають циліндричні зубчасті колеса зовнішнього та
внутрішнього зачеплення з прямими і косими зубцями, блоки зубчастих коліс, колеса з
буртах, зубчасті сектори, шліцьове валики, зубчасті рейки, храпові колеса і т. п. Зазвичай
нарізування проводиться методом обкатки, рідше - методом копіювання. Найбільше
застосування в промисловості мають вертикальні довбальні верстати . Ріжучим
інструментом є долбяка, який рухається зворотно-поступально паралельно осі заготовки.
На зубострогальних верстатах обробляють конічні зубчасті колеса з прямими зубцями за
методом обкатки одним або частіше двома різцями. На стругальних верстатах відтворюється
зачеплення нарізаного зубчастого колеса з уявним плоским виробляють зубчастим колесом;
при цьому два зуба останнього представляють собою зубострогальние різці, які вчиняють
зворотно-поступальний рух. Процес нарізання зубів відбувається при русі різців до вершини
конуса заготовки, а зворотний хід є холостим (у цей період різці відводяться від заготівлі).
Нарізання конічних зубчастих коліс із круговими зубами здійснюється методом обкатки на
спеціальних верстатах із застосуванням зуборізних різцевої головки, що представляє собою
диск з вставленими за його периферії різцями, обробними профіль зуба з двох сторін (перша
половина різців обробляє один бік, друга половина - іншу).
Зубошевінгованіе (бриючому різання) виробляється на зубошевінговальних верстатах.
Засноване на взаємній ковзанні що знаходяться в зачепленні зубів інструменту і
оброблюваного зубчастого колеса при зустрічному русі. За направленням подачі розрізняють
три методи зубошевінгованія: паралельний, діагональний і дотичний. Інструментом є
Шевера - дисковий, рейкові і черв'ячний. Перші два типи - для обробки циліндричних
зубчастих коліс, останній - для черв'ячних.
На зубошліфувальні верстатах виробляють обробку зубчастих коліс обкаткою і профільним
копіюванням за допомогою фасонного шліфувального круга.
Зубообробні верстати
Зубообробні верстати - це такі верстати, призначення яких виконувати зуб способом
обкатування або копіювання, з наступним доведенням після термічної обробки і затиловкою,
що застосовуються для виробництва зубчастих коліс. Методика копіювання неточна і
малопродуктивна, і слідчо застосовна тільки у виготовленні невеликих серій або одиничних
екземплярів. Основна ідея продуктивної і точної технології лежить в об'єднаному
узгодженому обертанні (по іншому - обкатці) інструменту або заготівлі, яка ріжеться.
Загалом зубообробні верстати діляться на види:
зубодовбальні;
зубообробні;
зубофрезерні;
зуботочильні.
Відрізняються види верстатів інструментом, що застосовується та типом виконуваної
зубообробної операції.
За допомогою зубообробних верстатів здійснюється:
чистова обробка зубів;
доведення зубів;
чорнова обробка зубів;
прироблення зубчастих коліс;
закруглення торців зубів.
Зубообробні верстати діляться по призначенню на:
верстати для нарізування циліндричних коліс накісними зубами;
верстати для нарізування циліндричних коліс прямими зубами;
верстати для нарізування циліндричних коліс шевронними зубами;
верстати для нарізування черв'ячних коліс;
станки для нарізування конічних коліс(прямозубих і з криволінійними зубами);
верстати для нарізування зубчастих рейок;
верстати для нарізування шліцьових валів.
Експлуатація зубофрезерних верстатів проводиться з метою нарізки:
циліндричних косозубих коліс;
циліндричних прямозубих коліс;
циліндрових з шевронними зубами коліс;
черв'ячних зубчастих коліс.
Зубодовбальні верстати призначені для нарізування. Вони розрізають наступне:
циліндричні зубчасті колеса внутрішнього зчеплення з прямими і косими зубами;
циліндричні зубчасті колеса зовнішнього зчеплення з прямими, а також косими
зубами;
колеса з буртами;
шліцьові валики;
блоки зубчастих коліс;
зубчасті рейки;
зубчасті сектори;
храпові колеса тощо.
Зубошліфувальні верстати найчастіше можуть застосовуватися також для обробки
зубчастих коліс методом обкатування та профільного копіювання, у яких бере участь
фасонний шліфувальний круг.
Зуботочильні верстати використовуються для обробки зубчастих коліс, що мають прямі
зуби способом обкатування одним або часто застосовуючи двома різцями. На таких
верстатах відтворюються зчеплення зубчастого колеса, що нарізається, з передбачуваним
плоским виробляючим зубчастим колесом. У даному процесі два зуба уявного плоского
виробляючого зубчастого колеса являють собою зуботочильні різці, які здатні виконувати
зворотньо-поступальний рух.
Такі верстати як зубошевінговальні безумовно використовують для зубошевінговання, що
означає бриюча нарізка. Основний принцип - взаємне ковзання інструменту, який
знаходиться в зубах, і оброблюваного зубчастого колеса протилежного руху.
Зубохонінгувальні верстати вводяться в експлуатацію з метою обробки косозубих і
прямозубих коліс, що мають модуль1,25-6 мм, і до того ж зубчастих коліс, що мають
бочкоподібні і фланковані зуби для того, щоб зменшити шорсткість поверхні профілю зубів.
Зубопритиральні верстати потрібні для зубопритирання в наслідку термічної обробки
зубчастих коліс. Інструментарієм вважаються притири, що означає зубчасті колеса з чавуну,
розташовані з оброблюваним зубчастим колесом в зчепленні.
Зубообкатні верстати використовуються для виробництва незагартованих зубчастих коліс в
масляному середовищі без участі абразивного порошку. Одне або декілька загартованих
коліс-еталонів працюють в парі з оброблюваним колесом. Варто відзначити, що колеса-
еталони мають високу точність.
Зубозаокруглені верстати вводяться в експлуатаційну дію з метою обробки зубів конічною
пальцевою фрезою, яка обертається і здійснює зворотній поступальний рух. Завдяки одному
подвійному ходу фрези зубчасте колесо робить обертання на один кутовий крок.
Переміщується інструмент внаслідок дії обертового фасонного кулачка уздовж
Попереднє нарізування зубів на зубофрезерних верстатах часто буває більш продуктивним,
ніж на зубодовбальні верстатах. При обробці зубів з модулем 5 мм і більше, коли знімається
значна кількістьметалу, зубофрезерні верстати більш продуктивні, ніж зубодовбальні. При
нарізуванні зубів з модулем до 2,5 мм, коли металу знімається порівняно мало, більш
продуктивними і точними є зубодовбальні верстати. При обробці зубів середніх модулів (від
2,5 до 5мм) зубофрезерні і зубодовбальні верстати по продуктивності можуть бути
рівноцінними, але доцільніше застосовувати зубофрезерні. Внаслідок цього попереднє
нарізування зубів проводять зубофрезерування, а остаточне зубодолбленіем. Припуск на
чистову обробку становить 0 8 - 135 мм на товщину зуба. Дев'ята операція - попереднє
нарізування зубів - виконується зубофрезеруванням з установкою деталі в центрах. Десята
операція - шевінгування - також проводиться з базуванням на центри.
Застосовується також метод попереднього нарізування зубів одночасно у трьох невеликих
конічних прямозубих коліс (сателітні зубчасті колеса автомобіля, трактора та ін) однієї
набірної фрезою великого діаметру. Практика показує, що попереднєнарізування зубів в ряді
випадків переважніше проводити комплектами дискових зуборізних фрез. Нарізування
прямих зубів конічних коліс дисковими модульними фрезами. Попереднє нарізування зубів
звичайними модульними фрезамиодночасно на трьох конічних колесах. Всі три оброблювані
заготовки автоматично повертаються після нарізування кожної западини між зубами. За час
обробки трьох коліс на протилежній стороні столу верстата встановлюють три інші
заготовки.
Гребінки зуборізні. а - прямозубая. б - прямозубая зі змінною висотою і кутом профілю.
Чорнові черв'ячні фрези призначені для попереднього нарізування зубів, наприклад, під
получістовое, чистове нарізування і шліфування зубів. Тому при обробці точнихзубчастих
коліс часто попереднє нарізування зубів з припуском 0,6 - 0,8 мм на товщину зуба
виробляють на зубофрезерних верстатах, а остаточне - на зубодолбальних. Це дозволяє
підвищити продуктивність зубодовбальні верстатів. У великосерійному і масовому
виробництві для попереднього нарізування зубів невеликих конічних коліс застосовуються
спеціалізовані верстати для одночасного фрезерування трьох коліс з автоматичним
розподілом, підведенням і відводом заготовок. Фрези із гострозаточенним зубом застосовують
як для попереднього нарізування зубів, так і для нарізування коліс під шевінгування.
Зубодовбальні багаторізцові головка. Цей спосіб обробки в основному застосуємо для
попереднього нарізування зубів коліс. Колеса середніх і малих розмірів менше
схильнідеформації після попереднього нарізування зубів, тому можна не проводити
звільнення заготовок таких коліс. Однак і в цьому випадку перед остаточним нарізуванням
необхідно перевірити незмінність установки колеса на Зубофрезерні верстати.
Зубчасті колеса з модулем до 008 мм можуть шліфуватися без попереднього нарізування
зубів. Шліфування зубчастих коліс на верстаті здійснюється по напівавтоматичному циклу.
Автоматична радіальна подача та відведення бабки із заготівлею після закінчення
шліфування виробляються гідравлічно. Точність Прошлифовать коліс відповідає 1-му колесу
точності. Зазвичай різці використовуються не тільки для чистового, але і для попереднього
нарізування зубів. Найкращі результати по точності шевінгованних коліс виходять втому
випадку, якщо попереднє нарізування зубів під шевінгування проводиться спеціальним
інструментом з модифікованим профілем зубів. Тому однією з особливостей долбяком,
призначених для нарізування зубів коліс під шевінгування, є наявність у них модифікованого
профілю. Якщо шестерні з Модулем більше 2 піддаються цементації про обміднений, то
попереднє нарізування зубів проводиться до оміднення остаточне - після оміднення до
цементації. Нарізування зубів після оміднення забезпечує надійне видалення шару міді з
поверхонь зубів, що підлягають: цементації. При нарізуванні зубчастих коліс з невисоким
ступенем точності, а також при попередньому нарізуванні зубів зубчасті колеса
встановлюють на жорстких оправках (посадка А /С, А /Д) з невеликим зазором. При
нарізуванні зубчастих коліс з більш високим ступенем точності установка - центрування
проводиться на оправках без зазору. Зубчасті колеса з модулем, не перевищує 0 8 мм,
шліфуються по цілому, без попереднього нарізування зуба. Після попереднього нарізування
одного зуба відбувається відведення заготовки та поділ на один зуб, після чого починається
попереднє нарізування наступного зуба. При цьому способі один з різців буде завжди
працювати в суцільному матеріалі, тоді як інший потрапить в частково прорізану западину.
Схеми нарізування черв'ячного колеса. Комбінований метод нарізування черв'ячних коліс
представляє послідовне поєднання методів радіальної і тангенціальною подач, причому
перший застосовують для попереднього нарізування зубів, а другий - для остаточної
обробки. Під остаточну обробку залишають відповідний припуск, величина якого повинна
компенсувати похибку попередньої обробки. Комбінований метод нарізування черв'ячних
коліс являє собою послідовне поєднання методів радіальної і тангенціальною подач,
причому перший застосовують для попереднього нарізування зубів, а другий - для
остаточної обробки. Під остаточну обробку залишають відповідний припуск, величина якого
повинна компенсувати похибку попередньої обробки. При комбінованому методі
застосовують як черв'ячні фрези, так і профільні різці, причому застосування останніх,
особливо для остаточної обробки черв'ячного колеса, забезпечує найбільш високу точність.
Комбінований метод нарізування черв'ячних коліс являє собою послідовне поєднання
методів радіальної і тангенціальною подач, причому перший застосовують для попереднього
нарізування зубів, а другий - для остаточної обробки. Під остаточну обробку залишають
відповідний припуск, величина якого повинна компенсувати похибку попередньої обробки.
Нарізування зубів модульними дисковими фрезами. Тому даний спосіб має застосування в
одиничному виробництві при виготовленні зубчастих коліс невисокої точності або в інших
видах виробництва для попереднього нарізування зубів. Підвищити продуктивність і
точність даного способу зубонарізна можна застосуванням багатошпиндельних ділильних
головок, напівавтоматичних верстатів і твердосплавних фрез.
Метод копіювання в даний час знаходить застосування в ремонтному виробництві при
відсутності спеціальних зуборізних верстатів, при виготовленні великих зубчастих коліс і
для попереднього нарізування зубів.
Цей же спосіб застосовується для шліфування рейок на різьблення-шліфувальних верстатах
однопрофільних колом, причому рейки невеликих модулів (т - 0 5 мм) зазвичай шліфуються
безпосередньо з цілого металу, без попереднього нарізування зуба.
Зубообробні верстати можна розділити на три основні групи: а) за призначенням - для
нарізування циліндричних коліс з прямими і гвинтовими зубами, нарізування черв'ячних
коліс, конічних коліс з прямими і криволінійними зубами, шевронних коліс та зубчастих
рейок; б) за видом інструменту і технології обробки - на зубофрезерні, зубострогальні,
зубодовбальні, шевінговальні, зубопротяжні, зубошліфувальні, зубохонінговальні,
зубопритиральні і зубозакругляющі ; в) по класу чистоти оброблюваної поверхні зубів - на
верстати для чистової обробки зубів, попереднього нарізування зубів і для доведення
робочихповерхонь зубів коліс.
Зубообробні верстати можна класифікувати за такими ознаками: а) за призначенням -
верстати для обробки циліндричних коліс з прямими і гвинтовими зубами; верстати для
нарізування конічних коліс з прямими і криволінійним зубами; верстати для нарізування
черв'ячних і шевронних коліс, зубчастих рейок; спеціальні зубообробні верстати
(зубозакругляющіе, притиральні, обкатний та ін), б) по виду обробки та інструменту -
зубодовбальні, зубофрезерні, зубострогальні, зубопротяжні,з убошевінговальні,
зубошліфувальні та ін; в) по точності обробки - верстати для попереднього нарізування
зубів, для чистової обробки і для доведення робочих поверхонь зубів.
Нарізування зовнішніх і внутрішніх прямих зубів циліндричних і конічних шестерен,
зубчастих коліс з модулем до 4 по 8 - 9 - й ступеням точності методами фрезерування,
довбання, копіювання і обкатки на однотипних зуборізних верстатах з самостійного
підналагодження їх. Попереднє нарізування зубів шестерень з модулем понад 4 на
спеціалізованих напівавтоматичних або автоматичних верстатах, пристосованих і
налагоджених для оброблення визначених деталей. Управління зуборізні верстатами при
нарізуванні шестерень з діаметром понад 4000 мм і спостереження за їх роботою під
керівництвом зуборезчіка більш високої кваліфікації.
Попереднє нарізування зубів крупно модульних коліс в ряді випадків проводиться
комплектами дискових зуборізних фрез.
Точність установки фрезерної оправки та черв'ячної фрези на верстаті. Черв'ячну фрезу
встановлюють і вивіряють на оправці в осьовому положенні за допомогою спеціального
калібру (мал. 53 в) так, щоб площина симетрії западини або зуба співпадала з центром столу.
При попередньому нарізуванні зубів, а також тоді, коли фреза має не менше 14 рядів зубів,
центрування фрези необов'язково. При центруванні вісь установочного калібру
розташовують у площині передньої поверхні зуба фрези. Так як при цьому методі одночасно
проводиться довбання всіх западин зубів колеса, то верстати, нарізати зуби за цим методом,
відрізняються великою продуктивністю в порівнянні з іншими Зубообробні верстати, але
точність обробки на них нижче. Тому на таких верстатах виробляють головним чином
попереднє нарізування зубів, які підлягають подальшій обробці.
Установка черв'ячної фрези при зубонарізанні циліндричних зубчастих коліс з косим зубом.
Для чорнових ходів застосовуються двох - і трьох західні черв'ячні фрези, які збільшують
продуктивність, але знижують точність обробки у порівнянні з однозахідної. Тому ці фрези
використовують головним чином для попереднього нарізування зубів. Іноді потовщення
робляться не тільки на голівці, але й ніжці (фіг. Така модифікація профілю застосовується у
долбяком, використовуваних у випадках, коли попереднє нарізування зубів колеса черв'ячної
фрези не проводиться. При переточуваннях черв'ячна фреза зменшується в діаметрі і дає
спотворення теоретичного профілю зубів нарізається шестерні. Шестерні, отримані методом
радіальної подачі, мають малу точність. Цей метод застосовується для нарізування грубих
черв'ячних шестерень або для попереднього нарізування зубів. За допомогою круглих
долбяком нарізають прямозубих і косозубих зубчасті колеса на зубодовбальні верстатах.
Перевагою методу обробки круглим долбяком на Зубодовбальні верстати є простота і
зручність обслуговування верстата і більш висока точність обробки. Тому при обробці
точних зубчастих коліс (7-я ступінь точності) з модулем більше 3 мм попереднє нарізування
зубів з припуском 0 6 - 0 8 мм здійснюють на зубофрезерних верстатах, що мають високу
продуктивність, а остаточне нарізання - на зубодовбальні верстатах. Колеса малого діаметра
з невеликою довжиною зуба нарізають гребінцевої фрезою методом обкатки в багатомісному
пристосуванні. Широке застосування знаходить спосіб шліфування зубів у суцільному
матеріалі (до модуля 2 мм) черв'ячним колом. Цю операцію бажано виконувати на верстатах,
що дозволяють виробляти фрезерування торців і центрування деталі з одного її установки. З
другої по п'яту операції зводяться до попередньої і получистової токарним обробкам деталі з
установкою на центри верстата. Сьома і восьма операції - свердління і нарізування різьблень
в двох отворах в торці - завершують перший етап виготовлення шестерні. Дев'ята операція -
попереднє нарізування зубів - виконується зубофрезерування з установкою деталі в центрах.
Десята операція - шевінгування - також проводиться з базуванням на центри. Одним з
варіантів високопродуктивного способу нарізування і шліфування зубів точних рейок
вимірювальних приладів є обробка їх на токарних і різьбошліфувальних верстатах. Для цієї
мети використовують пристосування у вигляді циліндричного барабана великого діаметру
(мал. 105), на поверхні якого виконані в залежності від виду рейки призматичні або
прямокутні пази. Пристосування разом із закріпленими рейками встановлюють у центри
верстата, і після обробки по зовнішньому діаметру виробляють послідовне нарізування зубів
різцем або шліфувальним кругом, що мають профіль западини. Точне переміщення різця або
пристосування щодо шліфувального круга на величину кроку виробляють по лімбу, упорів
або кінцевим мірам довжини. Рейки з m C 1 зазвичай шліфують без попереднього
нарізування зубів, а з т 1 нарізають різцем і, якщо необхідно, шліфують на
різьбошліфувальних верстатах.