Основные положения станочного зацепления. Реечное станочное зацепление

В настоящее время зубчатые колеса изготавливают способами копирования и огибания (обкатки).

Способ огибания по сравнению со способом копирования существенными недостатками не обладает: Этим способом можно изготовить самые разнообразные зубчатые колеса и притом теоретически точно. Поэтому способ огибания нашел преимущественное распространение и представляет особый интерес для конструктора.

При способе огибания заготовке, из которой изготовляют зубчатое колесо, и режущему инструменту, имеющему зубчатую форму (червячная фреза, гребенка, долбяк), сообщают на станке такие движения относительно друг друга, которые воспроизводят процесс зацепления. Это зацепление называют станочным.

Помимо движений, воспроизводящих процесс зацепления, инструменту сообщается еще технологическое движение резания. При этом режущие кромки инструмента описывают зубчатую поверхность, называемую производящей. Укажем, что производящая поверхность и изготавливаемая боковая поверхность зуба являются взаимоогибаемыми, откуда сам способ и получил свое наименование.

Если производящую поверхность рассечь плоскостью, перпендикулярной оси нарезаемого колеса, то в сечении получим исходный производящий контур (ИПК). Станочное зацепление есть зацепление ИПК с профилем зуба нарезаемого колеса.

Рассмотрим реечное станочное зацепление, т. е. такое, когда ИПК имеет очертания зубчатой рейки. Эвольвентные кромки этого ИПК прямолинейны. Режущий инструмент (червячная фреза или гребенка), образующий своим главным движением эвольвентный реечный ИПК, обладает очень ценным свойством: его можно изготовить сравнительно дешево и достаточно точно. Геометрия зубьев нарезаемого колеса определяется параметрами ИПК реечного инструмента и его расположением по отношению к колесу.

Исходный производящий контур эвольвентного реечного инструмента. Форма и размеры ИПК стандартизованы. Эвольвентные части профиля зубьев ИПК (рис. 5, а) прямолинейны и направлены к оси зуба под углом a.

Рис. 5. Станочное зацепление

Переходы от прямолинейной части зуба к основанию впадин и к вершине осуществлены по дуге радиусом r₀. Точки сопряжения отмечены на ИПК буквами А, С, D, Е. Прямолинейная часть CD является эвольвентной, а скругления АС и DE — неэвольвентной частью контура. Прямая, разделяющая зуб по высоте на две равные части, называется делительной. На ИПК отмечаются еще четыре линии, параллельные делительной прямой и проходящие по основаниям впадин зубьев, по их вершинам и через точки сопряжения С и D. Расстояния между этими прямыми выражают размеры зуба исходного производящего контура по высоте и измеряются соответственно величинами и с = с* m, где h* — коэффициент высоты зуба, с* – коэффициент радиального зазора. Согласно стандарту: h* = 1,0; с* = 0,25. Прямые, проходящие через точки С и D, называются прямыми граничных точек.

Размерами вдоль делительной прямой являются шаг, толщина зуба и ширина впадины. Шаг р исходного производящего контура, измеренный по любой прямой, параллельной делительной, есть величина постоянная, равная л m, где т – стандартный модуль. Толщина зуба ИПК по делительной прямой равна ширине впадины s ₀ = c ₀ = л m/2_> а вместе они составляют шаг. Угол профиля зуба стандартизован: a = 20°. Радиус скругления (дуги DE)

. (1)

Таким образом, ИПК реечного инструмента характеризуется четырьмя стандартными параметрами: m, a, , с*.

Реечное станочное зацепление и коэффициент смещения. Реечное станочное зацепление, как и всякое зацепление, имеет начальные линии. Ими являются станочно-начальная прямая рейки и станочно-начальная окружность колеса. Напомним, что станочно - начальные линии катятся друг по другу без скольжения. Можно показать, что в реечном станочном зацеплении радиус станочно-начальной окружности равен радиусу делительной окружности r.

Угол реечного станочного зацепления a _{w 0} равен профильному углу a исходного производящего контура (как углы с взаимно перпендикулярными сторонами). Отметим также, что угол профиля зуба колеса в точке, находящейся на делительной окружности, равен профильному углу, а исходного производящего контура.

На станке инструмент можно расположить по-разному относительно нарезаемого колеса. Поэтому в станочном зацеплении делительная прямая ИПК может располагаться различным образом по отношению к делительной окружности колеса: 1) она может касаться делительной окружности – нулевая установка инструмента; 2) быть отодвинутой от нее – положительная установка; 3) пересекать ее – отрицательная установка.

Расстояние между делительной прямой и делительной окружностью называется смещением инструмента. Его выражают в виде произведения модуля т на коэффициент смещения, х и ему присваивают знак. При нулевой установке смещение mx = 0, x = 0. При положительной установке тх >0, х > 0. При отрицательной установке смещением является стрелка сегмента, которую делительная прямая отсекает от делительной окружности; в этом случае тх < 0, х < 0.

На рис. 5, а изображено реечное станочное зацепление при нарезании зубчатого колеса с положительным смещением и указаны все элементы производящего исходного контура, нарезаемого колеса и станочного зацепления.

Линия реечного станочного зацепления начинается в точке N и через полюс Р_о уходит в бесконечность. Длина ее активной части ограничена точками В\ и В"', находящимися на пересечении линии станочного зацепления с прямой QQ граничных точек и окружностью вершин (рис. 5. 6, а).

Профиль зуба колеса имеет эвольвентную и неэвольвентную части. Переход эвольвентного профиля в неэвольвентный находится на окружности граничных точек колеса, радиус которой .

Расстояние между окружностью вершин зубьев колеса и прямой впадин ИПК представляет собой станочный зазор с. Величина его складывается из двух частей: с*т и , где – коэффициент уравнительного смещения.

Размеры изготовляемого зубчатого колеса с внешними зубьями. Диаметр вершин прямозубого колеса (рис. 5, а):

.

Высота зуба из того же рисунка

.

Если х = 0(смещения инструмента нет) и , то , ,и при стандартных значениях и с* = 0,25 получим и h = 2,25 m.

Станочно-начальная прямая перекатывается по станочно-начальной окружности (она же делительная) без скольжения. Поэтому толщина зуба s по делительной окружности нарезаемого колеса равна ширине ММ впадины по станочно-начальной прямой ИПК (рис. 5, 6).

Отрезок ММ складывается из ширины впадины ИПК по делительной прямой и двух катетов, каждый из которых равен хm tga, поэтому

. (2)

Если инструмент установлен относительно колеса без смещения (mx = 0), то ; значит, толщина зуба s по делительной окружности колеса равна ширине впадины е, так как . В этом случае получается колесо с равноделенным шагом . Если , то и, следовательно, . Если , то , и поэтому .

При нарезании косозубых колес применяется тот же инструмент 1, что для прямозубых, но устанавливается он наклонно под углом b по отношению к торцовой плоскости t — t колеса (заготовки) (рис. 5., в). На этом рисунке показана развертка 2 делительного цилиндра косозубого колеса, в результате чего винтовые линии косого зуба преобразовались в прямые линии. В торцовой плоскости t—t косозубого колеса вследствие наклона инструмента шаг увеличивается и становится равным p /cos b, а следовательно, и модуль в торцовой плоскости будет нестандартным, равным m /cosb. Поэтому при расчете линейных размеров косозубого колеса по формулам, в которые входит стандартный модуль, вместо t следует подставлять m /cosb, например делительный диаметр косозубого колеса d=zm /cosb.

Обратим внимание на размеры , c*m, хт, ,перпендикулярные делительной прямой (рис. 2, а), которые принято называть размерами по высоте. На рис. 13.6, в эти размеры расположены перпендикулярно плоскости рисунка. Поэтому при повороте инструмента на угол р размеры по высоте не изменяются. А отсюда следует, что когда в уравнениях встречаются произведения , c*m, хт, ,то их при расчете косозубой передачи можно подставлять в эти уравнения без всякого пересчета сомножителей. Так, например, формула диаметра вершин косозубого колеса может быть записана следующим образом: , где d =*2 m /cosb.

Угол профиля исходного производящего контура при нарезании косозубого колеса увеличивается по сравнению со стандартной величиной a = 20°, поскольку размеры по высоте не изменяются, а шаг в торцовом сечении увеличивается. Расчетный угол профиля исходного производящего контура при нарезании косозубых колес определяют по формуле .

На рис. 6 сравниваются профили зубьев трех колес, имеющих одинаковые числа зубьев, нарезанные одним и тем же инструментом, но с различными смещениями: х_х<х₂<х_ъ. Колеса имеют одинаковые радиусы делительных и основных окружностей; следовательно, профили зубьев всех трех колес очерчены по одной и той же эвольвенте. Но толщины зубьев (дуга ab) s₂ (дуга ас), s₃ (дуга af) и радиусы окружностей вершин , , у колес будут разные. По мере увеличения х толщина зуба у основания увеличивается, а у вершины уменьшается, т. е. коэффициент смещения существенно влияет на форму зуба. Таким образом, из зубьев трех рассматриваемых колес зуб третьего колеса будет самым прочным. Кроме того, для эвольвентной части профили зуба третьего колеса используется участок эвольвенты, наиболее удаленный от ее основания и, обладающий поэтому, большими радиусами кривизны, что способствует уменьшению износа и контактных напряжений боковой поверхности зуба. Следовательно, назначая при проектировании тот или иной коэффициент смещения, можно влиять на форму зубьев колес и на качество зубчатой передачи, наделяя ее желательными свойствами. Однако следует заметить, что указанная зависимость формы зубьев и свойств зубчатой передачи от коэффициента смещения х резко ощутима при малых числах зубьев и ослабляется по мереувеличения z.

Дата добавления: 2015-08-09