Способ обработки зубчатых изделий с пространственно- модифицированными зубьями

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к изготовлению зубчатых изделий пространственного зацепления. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обработки зубьев с двухпараметрическим огибанием . Обработка зубчатых изделий с пространственно-модифицированными зубьями осуществляется инструментом, одновременно охватывающим все зубья изделия. При этом изделию сообщают поворот вокруг неподвижной оси, лежащей в диаметральной плоскости перпендикулярно своей продольной оси, и прецессиональное качание по конической поверхности, вершина которой расположена в диаметральной плоскости изделий, а инструмент доворачивают вокруг своей продольной оси и перемещают возвратно-поступательно . Зубчатое изделие поворачивают вокруг оси нутяции, которой сообщают вращение вокрув оси прецессии, при этом поворот изделия и вращение его оси нутации производится согласованно , Доворот инструмента производится до поворота изделия, причем вьтолняется непрерьгоно на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев изделий и инструмента, 1 з,п, ф-лы, 3 ил, ф сл 4 О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1468691 А1 (51) 4 В 23 F 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4272814/25-08 (22) 29.05.87 (46) 30.03.89. Ьюл. Н - 12 (71) Волгодонское производственное объединение атомного энергетического машиностроения "Атоммаш" им. Л.И.Брежнева и Волгодонский филиал Новочеркасского политехнического института им. Серго Орджоникидзе (72) А.H.Ìèõàéëîâ, Б.М.Махмутов, Г.A.ÑBå÷íèêoB и С.Ф.Годунов (53) 621.914.7:621.833.15 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н- 1333486, кл. B 23- F 19/00, 1983. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИИ С ПРОСТРАНСТВЕННО-МОДИФИЦИРОВАННЫМИ ЗУБЬЯМИ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению зубчатых изделий пространственного зацепления. Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет обработки зубьев с двухпараметрическим огибани1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению зубчатых иэделий пространственного зацепления.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей за счет обработки зубьев с двухпараметрическим огибанием.

На фиг.1 изображено исходное относительное расположение инструмента ем. Обработка зубчатых изделий с пространственно-модифицированными зубьями осуществляется инструментом, одновременно охватывающим все зубья изделия ° При этом изделию сообщают поворот вокруг неподвижной оси, лежащей в диаметральной плоскости перпендикулярно своей продольной оси, и прецессиональное качание по конической поверхности, вершина которой расположена в диаметральной плоскости изделий, а инструмент доворачивают вокруг своей продольной оси и перемещают возвратно-поступательно. Зубчатое изделие поворачивают вокруг оси нутации, которой сообщают вращение вокруг оси прецессии, при этом поворот изделия и вращение

его оси нутации производится согла". сованно. Доворот инструмента производится до поворота изделия, причем выполняется непрерывно на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев изделий и инструмента. 1 э.п. ф-лы, 3 ил. и изделия; на фиг.2 — последовательные положения осей изделия при обработке; на фиг.3 — структурная схема станка для осуществления способа обработки зубчатых изделий с пространственно-модифицированными зубьями.

На фиг.3 приняты следующие обозначения: ЙЬ/dt и dp/dt — угловые скорости нутации и прецессии иэде1468691

СЬл> " мaкс CIP

dt 211nt dt

К,к=К р, смаке

К1 2 (2) макс

2 2

1 (3) (4) lI gc = 27! n t, лия; м, и ы — углы нутации соответственно ва один и два полных прецессиональных качания изделия d „/

/dt — угловая скорость непрерывного доворота инструмента вокруг своей

IIPoPoJIbHoH оси3 ЙУ/at возвратно-поступательного движения инструмента; d9/dt и dP/dt — угловые скорости вращения верхнего и нижнего кулачков; („и o(, — углы наклона верхнего и нижнего кулачков.

Для обработки пространственномодифицированных зубьев используют инструмент 1 внутреннего зацепления, например .зубчаFbIH"õoí или зубчатый шевер, одновременно охватывающий все зубья изделия 2. В процессе обработки зубчатый инструмент 1 довоЬ рачивают вокруг его продольной оси

d, /dt на величину, обеспечивающую рабочую нагрузку, и перемещают возвратно-поступательно со скоростью

dy/dt, а обрабатываемое изделие 2 поворачивают dw/dt вокруг оси нутации 3, которой сообщают вращение

dp/dt вокруг оси прецессии 4, причем изделие 2 остается постоянно неподвижным относительно оси 5. При этом для обеспечения равномерного припуска от формообразующих движений изделия 1 за весь период. обработки должно выполняться следующее условие: где К „и К2 — коэффициенты пропорциональности, ы,p — углы нутации и прецессии изделия соответственно.

Коэффициенты пропорциональности

К, и К2 определяются по следующим формулам: где ы м„„ и а „ - максимальные углы нутации и прецессии соответственно.

Для обеспечения простоты расчетов можно записать где n — частота вращения оси прецессии; время обработки изделия 2.

Учитывая формулы (2), (3) и (4) и дифференцируя (1), получим выражение, при котором поворот изделия

1 и вращение его оси нутации производится согпасованно в соответствии со следующей зависимостью:

Для исключения влияния неточности доворота dy„/йг. инструмента 1 на формообразующие движения и в итоге на точность формы зубьев изделия

2 доворот инструмента 1 производится до поворота da/dt изделия 2, причем выполняется непрерывно на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев изделия 2 и инструмента 1.

Лнализ относительных движений изделия и инструмента показал„ что за счет того, что зубчатое изделие поворачивают вокруг оси нутации, которой сообщают вращение вокруг оси прецессии, обеспечиваются все движения, необходимые для обработки пространственно-модифицированных зубьев, при этом повышается производительность и точность обработки.

Предлагаемый способ может быть реализован на стачке, имеющем следующую структурную схему.

Зубчатый инструмент 1 (фиг. 3) внутреннего зацепления установлен посредством шпоночного соединения в инструментальном стакане, который через червячное зацепление и орган 6 настройки, например гитару сменных колес, связан с двигателем 7. Причем инструмент 1 смонтирован с возможностью возвратно-поступательного движения dy/dt относительно инструментального стакана, который расположен на вертикальном суппорте 8 с возможностью доворота dV /dt Обрабатываемое иэделие 2 закрепляется на подшипниковой опоре 9 эа счет поджатия шарнира 10. Подшипниковая опора 9 установлена на верхнем торцовом кулачке 11, расположенном на нижнем торцовом кулачке 12 с возможностью поворота Й /Й, при этом поверхности кулачков 11 и 12 наклонены друг к другу под углами

a . Нижний кулачок 12 смонтирован на столе 13 с возможностью поворота dp,/dt и имеет окружной паз

14, взаимодействующий с пальцем 15 д= 1

1-(k+1) sin

cos ы (6) где d

Здесь

ы = 2dcos—

Ц

35

)"= агссоз

2 с (7) (8) 5 1468 верхнего кулачка 11. Окружной паз 14 и палец 15 представляют собой привод подъема верхнего кулачка 11 относительно нижнего 12 при взаимном пово5 роте. Окружной паз 14 имеет криволинейный профиль, представляющий собой огибающую цилиндра, образованную при движении его оси по линии, описанной уравнением 10 ч величина подъема верхнего кулачка 11 относительно нижне- 15 го 12; расстояние от оси шарнира 10 до поверхности верхнего кулачка 11 при и=О, Ь-1 — толщина верхнего кулач- 20 ка 11 по оси инструмента 1 прим =О, расстояние от оси шарнира 10 до поверхности нижнего кулачка 12 по оси инструмен- 25 та 1; угол перекоса оси изделия 8 относительно инструмента 1. где М вЂ” угол поворота верхнего кулачка 11 относительно нижнего

12, соответствующий требуемому углу перекоса ы осей изделия 8 и инструмента 1.

Верхний кулачок 11 кинематически связан с нижним кулачком 12 цепью 40 поворота изделия 8 вокруг оси нутации через шпиндель 16, дифференциалы 17 и 18, гитару 19 настройки и кинематическую цепь 20. Цепь поворота изделия вокруг оси нутации содержит также датчик 21 положения, систему 22 управления и двигатель 23 переменной скорости вращения, связанный с дифференциалами 17 и 18 через коробку 24 скоростей, предназначенную для изменения направления вращения. Кроме того, верхний кулачок 11 посредством кинематической цепи 16, 17 и нижний кулачок 12 посредством кинематической цепи 20, 19, 18 через гитару 25 настройки связаны с двигателем 6 постоянной скорости вращения. Муфты 26 и 27 сцепления предназначены для включе691 6 ния и Отключения кинематических це-. пей при обработке пространственномодифицированных зубьев °

В процессе обработки изделия 2 зубчатому инструменту 1, установленному на шпонке в инструментальном стакане, сообщают возвратно-поступа— тельные движения dy/dt, осуществляемые, например, пневмоцилиндром, и равномерный доворот d@„/dt, выполняемый на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев изделия и инструмента 1, который производится двигателем 7 через шпонку, инструментальный стакан, червячное зацепление гитару 6 настройки и муфту

26 сцепления. После чего муфта сцепления 26 отключается и включаются муфта 27 сцепления и двигатель 23 привода поворота изделия 8 вокруг оси нутации. При этом обрабатываемое изделие поворачивается d /dt вокруг оси нутации (фиг.2), а ось нутации вращается dP/dt вокруг оси прецессии (фиг.2), причем поворот

du)/dt и вращение dp/dt выполняются согласованно в соответствии с зависимостью (5).

Поворот на угол у вокруг оси нутации зубчатого изделия 2 (фиг.3), установленного на подшипниковой опоре 9 и поджатого шарниром 10, производится за счет поворота верхнего кулачка 11 относительно стола 13 и противоположного поворота нижнего кулачка 12 относительно стола 13 на углы ) :

Дифференцируя выражение (7), получим формулу для определения угловой скорости поворота dy/dt кулачков

11 и 12 относительно стола 13

Clg 1 d(d ñ, -Р

Противоположное переменное вращение йт/dt кулачков 11 и 12 производится двигателем 23 переменной скорости вращения за счет системы 22 управления и датчика 2 1 положения, посредством кинематических цепей 17.

16 и 24, 18, t9, 20. Сигнал от датчика 21 положения к системе 22 управления поступает в зависимости от угла поворота кулачка 11 относитель1468691 но кулачка 12, при этом система 22 управления изменяет угловую скорость поворота dy/й кулачков 11 и 12 в зависимости от угла г перекоса осей

5 изделия относительно инструмента 1, который определяется следующей зависимостью:

ы= 2dcos у.

При повороте кулачка 11 относительно кулачка 12 за счет привода подъема верхнего кулачка 11, выполненного в виде пальца 15, закрепленного на верхнем кулачке 11, взаимодействующего с окружным пазом 14, изготовленным на нижнем кулачке 12 в соответствии с зависимостью (6), производится постоянное поджатие подшипниковой опоры 9 к изделию 8.

Вращение dp/dt оси нутации изделия 8 вокруг оси прецессии производится за счег однонаправленяого равномерного вращения кулачков 11 и 12 с равными угловыми скоростями

dP/dt, которые выполняются от двигателя 6 постоянной скорости вращения через муфту 27 сцепления гитару настройки, кинематические цепи 17, 16 верхнего кулачка 11 и 18, 19, 20 нижнего кулачка.

Для обеспечения согласованного поворота и >/dt иэделия 2 вокруг оси нутации и вращения Йр/dt оси нутации вокруг оси прецессии в соответствии с зависимостью (5) система 22 управления связана с двигателем 7.

25

35

dQ dp 1 dw 4а -

Таким образом, поворот Йг /dt зубчатого изделия 2 вокруг оси нутации 40 и вращение dp/dt его оси нутации вокруг оси прецессии происходит эа счет суммарных вращений верхнего

dB/dt и нижнего dp,/dt кулачков 11 и 12, выполняемых двигателями 7, 23 и суммируемых дифференциалами 17, 18 их кинематических цепей. При этом суммарные вращения dQ/dt верхнего 11 и dp/dt нижнего 12 кулачков складываются из постоянного вращения dp/dt

50 и переменного d /dt в зависимости от

его направления и определяются по формулам:

Доворот инструмента может произ— водиться до поворота изделия, причем выполняется непрерывно на величину, не превышающую суммарные накопленные угловые погрешности шагов зубьев иэделия и инструмента.

Вследствие того, что зубчатое иэделие поворачивают вокруг оси нутации, которой сообщают вращение вокруг оси прецессии, исключается возможность противоположного доворота инструмента, возникающего от поворота изделия вокруг неподвижной оси, лежащей в диаметральной плоскости перпендикулярно своей продольной оси.

При этом снижаются отклонения формы зубьев изделий и повьш ается их точность. Вследствие того, что изделие поворачивают вокруг оси нутации и согласованно производят прецессионапьное его качание, выполняемое в соот— ветствии с представленной зависимостью, обеспечивается обработка зубьев с двухпараметрическим огибанием рабочих поверхностей, предназначенных дпя изделий, эксплуатирующихся при измеряющемся перекосе осей.

Кроме того, эа счет согласованного поворота и качания изделия реализуется равномерный припуск и его съем. инструментом при обработке. В связи с этим расширяются технологические возможности способа и увеличивается производительность обработки. Так как доворот инструмента при обработке производится до поворота изделия, причем выполняется непрерывно на величину, соответствующую суммарным накопленным угловым погрешностям шагов зубьев изделия и инструмента, снижаются технологические погрешности формы зубьев, возникающие ввиду противоположного доворота инструмента в период поворота изделия вокруг оси кутации. Кроме того, повышается производительность обработки, так как исключается съем лишнего металла в повернутом состоянии изделия ввиду неравномерного доворота инструмента. Съем припуска выполняется за счет накопленных погрешностей шага, затем при повороте изделия производится модификации зубьев эа счет только формообразующих движений.

Формула и э обретения

1. Способ обработки зубчатых изделий с пространственно-модифициро1468 б91

1О

1О ванными зубьями одновременно охватывающим все зубья изделия инструментом, исходное положение которого соосно с изделием, ось которого совпадает с осью прецессии, притом обработку осуществляют в условиях возвратно-поступательного перемещения и согласованных поворотов инструмента вокруг своей продольной оси и изделия вокруг оси нутации, расположенной в плоскости центрального поперечного сечения зубчатого вен- . ца изделия перпендикулярно его продольной оси, о т л и ч а ю щ и и — 15 с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обработки зубьев с двухпараметрическим огибанием, зубчатому изделию сообщают дополнительный поворот во- 2О круг осеи нутации и прецессии в соотношении с зависимостью

dM ым хкс < Р д(; dt 2Р.n t dt где — и — — угловые скорости npedt dt цессии и нутации .соответственно;

M„,с - максимальныи yron гговорота изделия и — частота вращения оси прецессии;

t — время обработки зубчатого изделия, Способ по п. 1, о т л и — . ,ч а ю шийся тем, что величина дополнительного доворота не превышает допускаемые суммарные накопленные угловые погрешности щагов зубьев изделия и инструмента.

1468691 риг.2

Составитель И. Кузнецова

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 1299/ 14 Тираж 831 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101