Способ нарезания эвольвентной части профилей зубьев зубчатых колес методом геометрического построения эвольвенты

 

Использование: область обработки металлов лучевым инструментом, в частности производство зубчатых изделий, Сущность изобретения заключается в том, что инструмент лучевого типа совершает возвратнопоступательное движение по хорде (на окружности заготовки), касательной к основной окружности нарезаемого колеса, а заготовка совершает вращательное движение в направлении движения инструмента. В точке касательной к основной окружности зубчатого колеса, луч определенное время остается неподвижным при вращающейся заготовке. При одном поступательном ходе инструмента над заготовкой вырезается впадина между двумя смежными зубьями, после чего инструмент при отключенном луче совершает возвратное движение по касательной в исходную точку. 5 ил

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s - В 23 F 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880270/08 (22) 05.11.90 (46) 30,09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Научно-производственное обьединение

"Автоматика" (72) Г.Н.Карапетян и B,К.Макарян (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1484491, кл. В 23 F 17/00, 1987, (54) СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЭВОЛЬВЕНТНОЙ ЧАСТИ ПРОФИЛЕЙ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ

ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ПОСТРОЕНИЯ

ЭВОЛЬВЕНТЫ (57) Использование: область обработки металлов лучевым инструментом, в частности производство зубчатых изделий, Сущность

Изобретение относится к технологии изготовления зубчатых колес, а именно при производстве цилиндрических прямозубых зубчатых колес наружного зацепления.

Известно устройство для вырезания замкнутых контуров произвольной формы лазерным лучем по заданной программе.

Данное устройство на основе заданной программы сообщает режущему инструменту любое сложное перемещение, соответствующее конфигурации нарезаемого контура, что при подборе соответствующей программы позволит нарезать зубчатое колесо любого профиля, Основным недостатком возможного зубонарезания на данном устройстве является невысокая точность профиля зуба полностью определяемая точностью заданной программы. При этом следует обратить внимание, что чем точнее изобретения заключается в том, что инструмент лучевого типа совершает возвратнопоступательное движение по хорде (на окружности заготовки), касательной к основной окружности нарезаемого колеса, а заготовка совершает вращательное движение в направлении движения инструмента, В точке касательной к основной окружности зубчатого колеса, луч определенное время остается неподвижным при вращающейся заготовке. При одном поступательном ходе инструмента над заготовкой вырезается впадина между двумя смежными зубьями, после чего инструмент при отключенном луче совершает возвратное движение по касательной в исходную точку, 5 ил. программа, тем более трудоемко ее изготовление, а для нарезания различных зубчатых .Ь колес требуется составление новых программ.

Известно также устройство для обра- С ботки изделий с фасонным профилем, позволяющее нарезать эвольвентный;ф) профиль зуба лучевым инструментом методом геометрического построения эвольвен- (1 ты окружности. При этом в основе работы устройства заложен способ нарезания эвольвентного профиля зубьев путем движения луча инструмента по касательной к основной окружности зубчатого колеса, причем при достижении луча инструмента точки касания с основной окружностью процесс резания на время прекращается и возобновляется во время выхода инструмента по касательной с поверхности заготовки.

1764873

Г1сновным недостатком данного способа нарезания зубчатых колес является неточность формообразования у основания зубьев в месте пересечения эвальвентных профилей, что приводит в процессе изготовления зубчатых колес к существенному удалению материала, Последующая механическая доработка оснований зубьев также .приводит к частичному искажению эвольвентного профиля у основания зубьев, Кроме того, данный способ не позволяет производить регулировку шага зубчатого колеса при переходе от одного изделия к другому.

Цель изобретения — упрощение процесса формообразования за счет сокращения объема удаляемого материала, Цель достигается тем, что в момент достижения касания луча инструмента основной окружности последний останавливают на период, время которого определяют по зависимости с=

S ош где S — ширина впадины зуба по основной окружности, мм;

Ro — радиус основной окружности, мм; в — угловая скорость заготовки зубча-1 того колеса, с

На фиг.1, 2, 3 приведены схемы осуществления нарезания зубчатого колеса предложенным способом; на фиг,4 и 5— устройство, реализующее данный способ.

B предложенном способе режущий инструмент 1 совершает возвратно-поступательное движение по прямой АС (фиг.1), касательной к основной окружности нарезаемого колеса, а заготовка 2 — вращательное движение в направлении движения инструмента.

Процесс нарезания профиля зуба начинается с движения луча инструмента от точки А, перемещением его по касательной до точки В, при этом на поверхности заготовки вырезается эвольвентный профиль зуба А

В, Далее при вращающейся заготовке (фиг.2) луч определенное время t остается неподвижен в точке В, в результате чего вырезается дуга В В, равная ширине впадины зуба S, измеренной по основной окружности, Время кратковременной остановки луча t определяется соотношением

S S

1= — =

Vo Ro C0 где S — ширина впадины зуба по основной окружности, мм;

Vo — линейная скорость точек основной окружности, мм/с;

Ro — радиус основной окружности, мм;. в — угловая скорость заготовки зубчато-1 го колеса, с

При дальнейшем движении луча от точки В к С (фиг,3) на заготовке выразается

5 эвольвентный профиль смежного зуба СВ .

Для нарезания зубчатого колеса с неискаженным профилем зубьев, необходимо чтобы линейная скорость луча по касательной

V была равна линейная скорости точек ос10 новной окружности т,е. Чл = Vo.

Таким образом, при одном поступательном ходе инструмента над заготовкой вырезается впадина А В В С между двумя смежными зубьями, после чего инструмент

15 при отключенном луче совершает возвратное движение по касательной в точку А (холостой ход), и цикл повторяется, Для осуществления предложенного способа нарезания необходимо, чтобы за

20 один цикл (т.е. за время движения и возврата луча в точку А) заготовка зубчатого колеса проворачивалась на угол p n, где p — угол, заключенный между осями симметрии двух смежных зубьев p=2 л/Z

25 n — целое число не кратное числу зубьев Z.

Согласно условию равенства линейных скоростей луча инструмента и точек основной окружности заготовки число и должно

30 удовлетворять условию !

+Я и>

to гдето= AC — длина касательной, мм;

to — шаг зубьев по основной окружности, мм.

Согласно изложенному условию осуществление нарезания определяется формулой

i S I драп

Ro М RoN Vx

I где — время прохождения луча по

ВoИ отрезку касательной АС; время остановки луча в точке В;

S oN! — — время возврата инструмента в точVx

50 ку А;

- — — время поворота заготовки на и-е

И число зубьев, Подставляя значение p = 2 к/Z и решая относительно скорости холостого хода (скорости возврата инструмента в точку А) имеем

Ro C0Z I

2уп Ro — ZI — ZS

1764873

Полученное выражение характеризует зависимость скорости обратного хода инструмента от угловой скорости вращения заготовки, которая выбирается исходя из мощности режущего инструмента, материала и толщины заготовки, Рассчитав необходимые геометрические параметры нарезаемого колеса (радиус основной окружности R<, ширину впадины зуба по основной окружности S, длину касательной к основной окружности ограниченную окружностью выступов 1), можно обеспечить нарезание зубчатых колес любого модуля и числа зубьев.

Реализация предложенного способа может быть осуществлена на устройстве, показанном на фиг.4 и 5, состоящем из основания 3, на котором установлены электродвигатель 4, редуктор 5 и вариаторы 6, обеспечивающие через конические зубчатые передачи вращения валов 7 и 8, на которых соответственно установлены кулачек

9 и обрабатываемое изделие 2, закрепленное в цанге 10, На основании с возможностью перемещения в пазах 11 также установлены направляющие втулки 12, в которых установлена штанга 13, несущая лучевой инструмент 1, При этом направляющие 12 устанавливаются таким образом, чтобы обеспечивалось движение лучевого инструмента 1 по касательной к основной окружности зубчатого колеса.

Предложенный способ нарезания зубчатых колес реализуется на данном устройстве следующим образом.

После установки заготовки 2 в цанге 10 путем перемещейия направляющих втулок

12 по направляющим пазам 11 подбирается такое положение штанги 13, когда ее выдвижение производится по хорде касательной к основной окружности зубчатого колеса, Далее направляющие втулки 12 крепятся к пазам 11, а штанга 13 путем прокручивания в соответствующее положения кулачка 9 отводит режущий лучевой инструмент в начальную точку хорды А. Скорость вращения заготовки 2 в выбирается исходя из мощности режущего инструмента, а необходимая

5 согласованная скорость рабочего и холостого хода инструмента обеспечивается кинематической цепью устройства и требуемым профилем кулачка. В начальный период нарезания инструмент перемещается к центру

10 хорды заготовки (в точку касания основной окружности зубчатого колеса), вырезая эвольвентный профиль зуба, Далее при вращающейся заготовке режущий инструмент останавливается в точке касания на период

15 времени t, за которое вырезается дуга по основной окружности, при последующем движении инструмента к второму концу хорды вырезается эвольвентный профиль смежного зуба. По достижении инструмента

20 конца хорды он отключается и вновь возвращается в исходное положение(со скоростью

V<), после чего цикл повторяется.

Формула изобретения

Способ нарезания эвольвентной части

25 профилей зубьев зубчатых колес методом геометрического построения эвольвенты лучевым инструментом, установленным нормально к поверхности заготовки с подачей по касательной к основной окружности, о т30 л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса формообразования за счет сокращения объема удаляемого материала, в момент достижения касания луча инструмента основной окружности последний ос35 танавливают на период, время которого задают в соответствии с зависимостью:

S

Ro где S — ширина впадины зуба по основной

40 окружности, мм;

Ro — радиус основной окружности, мм; и — угловая скорость обрабатываемого зубчатого колеса, с

1764373

1764873

1764873

Составитель В, Макарян

Редактор Т. Пилипенко Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Н. Король

Заказ 3338 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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