Устройство для обкатки зубчатых колес

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление деталей машин, например зубчатых колес. Устройство для обкатки зубчатых колес содержит основание, три установленных на основании с возможностью вращения вокруг своих осей равномодульных колеса-инструмента , хотя бы одно из которых установлено с возможностью соединения с приводом. Согласно изобретению одно из зубчатых колес-инструментов установлено в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов средний перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колесинструментов. Ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении , параллельном среднему перпендикуляру , и связан с силовым блоком создания силы в направлении возможного перемещения ползуна. Два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R + г) sin20°-2(R + г) sin45°, где г - радиус зубчатого колеса-инструмента; R - радиус обрабатываемого колеса. В устройстве предусмотрены ограничители вертикального и горизонтального перемещения обрабатываемых колес.5 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з, В 21 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

С0 С)

i(p3 о

Ql ()» (л) (21) 4942259/27 (22) 01,04.91 (46) 23.03;93. Бюл. ¹ 11 (76) Н.Н.Чудиков (56) Патент Швейцарии ¹ 627101, кл. В 21 Н 5/02, опублик, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБКАТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Использование: обработка металлов давлением, в частности изготовление деталей машин, например зубчатых колес. Устройство для обкатки зубчатых колес содержит основание, три установленных на основании с возможностью вращения вокруг своих осей равномодульных колеса-инструмента, хотя бы одно из которых установлено с возможностью соединения с приводом. Согласно изобретению одно из зубчатых колес-инструментов установлено в

Изобретение относится к области изготовления деталей машин, в частности зубчатых колес, и может быть использовано в машино- и станкостроении для окончательной обработки шестерен.

Цель изобретения — повышение качества и производительности обкатки за счет воэможности обкатки одновременно трех зубчатых колес-заготовок радиуса R.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для обкатки зубчатых колес, содержащем опору, три установленных на опоре с возможностью вращения вокруг своих осей равномодульных зубчатых колеса-инструмента, хотя бы одно из которых установлено с возможностью соединения с приводом, согласно изобретению одно из зубчатых колес-инструментов установлено

„„5U„„180436S АЗ ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов средний перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колесинструментов. Ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном среднему перпендикуляру, и связан с силовым блоком создания силы в направлении возможного перемещения ползуна. Два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном

2(R+ r) sin20 -2(R+ г) sin450, где r — радиус зубчатого колеса-инструмента; R — радиус обрабатываемого колеса. B устройстве предусмотрены ограничители вертикального и горизонтального перемещения обрабатываемых колес. 5 ил, в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов средний перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колесинструментов, а ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном среднему перпендикуляру и связан с силовым блоком для создания силы в направлении возможного перемещения ползуна, причем два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R + r) . sin20 2(R + r) . si45, где r— радиус зубчатого колеса-инструмента, В предпочтительном варианте выполнения устройства в качестве блока для создания силы в направлении возможного

1804365 перемещения ползуна оно содержит установленный на опоре пневмоцилиндр.

Как будет показано ниже, указанные выше (для общего варианта выполнения устройства) признаки являются необходимыми и достаточными для достижения цели изобретения. В процессе работы обеспечивается необходимое силовое замыкание всех зубчатых колес, исключающее выпадание колес-заготовок из системы при нормальных условиях ее работы, Вместе с тем, в процессе обработки между зубьями колес-инструментов и заготовок может оказаться кусок металла, окалины и др., что приведет к выводу обрабатываемых заготовок из зацепления, их вылету из устройства и травме обслуживающего персонала, Поэтому в предпочтительном варианте выполнения устройства (для получения до- 20 полнительного положительного эффекта— повышения безопасности работы устройства) устройство содержит скобы-ограничители возможного вертикального перемещения обрабатываемого зубчатого колеса, связанные с опорой с возможностью расположения ограничивающих элементов над местами возможного расположения обрабатываемых зубчатых колес, В качестве скоб-ограничителей могут 30 быть использованы скобы любой конфигурации, Их связь с опорой может быть жесткой и шарнирной. В предпочтительном варианте они в рабочем состоянии должны быть расположены в плоскости, параллель- 35 ной плоскости расположения зубчатых колес-инструментов.

С этой же целью устройство может содержать связанные с опорой ограничители возможного горизонтального перемещения 40 обрабатываемых зубчатых колес, установленные за пределами возможного их расположения, выполненные в форме плоской или изогнутой пластины, Эти пластины желательно устанавливать вертикально по от- 45 ношению к поверхности опоры.

Между нижней поверхностью колес-инструментов и опорой может существовать зазор, Если расположить колеса-заготовки на поверхности опоры, это приведет к тому, что нижняя часть зубьев заготовок окажется необработанной, что приведет к ухудшению качества обработки, Поэтому с целью улучшения качества обработки колес-заготовок устройство в 5- > предпочтительном варианте его выполнения содержит три опоры для установки зубчатых колес-заготовок.

Указанные опоры могут быть выполнены в виде плоских монолитных круглых шайб, жестко связанных с опорой, Минимальная высота таких опор равна величине зазора между нижней поверхностью (т.е. обращенной к опоре поверхностью) зубчатых колес-инструментов и поверхностью опоры, Максимальная их высота подбирается таким образом, чтобы сумма указанной высоты и толщина шестерни-заготовки не превышала бы расстояния от опоры до верхней поверхности шестерни-инструмента.

П редлагаемое устройство предназначено для обкатки прямозубых зубчатых колес с зубьям эвольвентного профиля (огибающая таких зубьев описывается уравнением эвольвенты).

Зубчатые колеса-инструменты должны быть равноудаленными. Без этого условия невозможна качественная обработка зубчатых колес-заготовок. Хотя бы одно из зубчатых колес-инструментов должно быть установлено с возможностью соединения с приводом. Такое соединение необходимо для приведения всей системы колес в движение и совершения процесса обкатки, Согласно изобретению предлагаемое устройство содержит установленный в опоре ползун. Одно из зубчатых колес-инструментов установлено в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колесинструментов срединный перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колес-инструментов. Ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном среднему перпендикуляру, Установка ползуна, содержащего одно из зубчатых колес-инструментов, с возможностью перемещения в опоре, необходима для создания возможности перемещения указанного колеса. Перемещение последнего необходимо для установки (снятия) трех . зубчатых колес-заготовок, а также для приложения силы к системе из колес-инструментов и колес-заготовок, необходимой для их силового замыкания.

Исходя из сказанного выше ясно, что все зубчатые колеса-инструменты расположены в одной плоскости. Это является необходимым условием обкатки.

Указанное выше расположение колесаинструмента, установленного в ползуне, по отношению к двум другим колесам-инструментам, а также указанное выше определенное направление возможного перемещения ползуна необходимы для равномерного распределения по системе зубчатых колес сил, создающих силовое замыкание.

Все колеса-инструменты расположены с возможностью размещения между ними

1804365

40

50 трех одинаковых заготовок таким образом, что каждая заготовка контактирует с двумя шестернями-инструментами. При этом должно обеспечиваться силовое замыкание и необходимое качество обработки, Это достигается за счет того, что два колеса-инструмента (за исключением колеса-инструмента, установленного на ползуне) установлены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R+ r)sin20 -2(R+

+r)sin45o, где r — радиус колеса-инструмента. Если расстояние между осями (оно измеряется между геометрическими осями зубчатых колес) меньше 2(R + r)sin20, силовое замыкание системы становится ненадежным и колеса-заготовки выходят из зацепления.

Если указанное расстояние больше

2(R + r)sin45o, не обеспечивается создание нагрузки под углом зацепления, соответствующим реальным условиям работы, что приводит к ухудшению качества обработки.

В предпочтительном варианте выполнения устройства два колеса-инструмента находятся на расстоянии между их осями, равном 2(R + r)sin30 = R + r, При таком взаимном расположении зубчатых колесинструментов и заготовок ось каждого колеса-инструмента пересекается линией центров соседних с ним заготовок, Под радиусами зубчатых колес понимаются радиусы ихделительныx окружностей.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность обкатки не менее чем в три раза, а также повысить качество обкатки за счет создания нагрузки к заготовкам под углом зацепления, как и в реальных условиях работы.

Предложенное техническое решение отличается от прототипа тем, что в устройстве для обкатки зубчатых колес, содержащем опору, три установленных на опоре с возможностью вращения вокруг своих осей равноудаленных зубчатых колес-инструментов, хотя бы одно из которых установлено с возможностью соединения с приводом, одно из зубчатых колес-инструментов установлено в ползуне таким образом, что через его ось проходит расположенный в плоскости размещения колес-инструментов срединный перпендикуляр отрезка, перпендикулярного к осям каждого из двух других зубчатых колесинструментов, а ползун установлен в опоре с возможностью перемещения в направлении, параллельном срединному перпендикуляру, и связан с силовым блоком для создания силы в направлении возможного перемещения ползуна, причем два других зубчатых колеса-инструмента расположены в опоре на расстоянии между их осями, равном 2(R+ r)sin20O-2(R+r)sin45 где r — радиус зубчатого колеса-инструмента.

Конкретный пример выполнения устройства изображен на фиг.1-5.

Нэ фиг,1 показан вид сверху устройства для обкатки зубчатых колес.

Ка опоре 1 на подшипниках 2 и 3 установлены с возможностью свободного вращения два равноудаленных зубчатых колеса-инструмента 4 и 5. Ползун 6 установлен в опоре 1 с возможностью перемещения по опоре в направлении, параллельном срединному перпендикуляру 7 к отрезку 8, перпендикулярномуу к осям каждого из зубчатых колес-инструментов 4 и 5. На ползуне 6 установлено на оси 9 третье зубчатое колесоинструмент 10. Через ось колеса 10 проходит срединный перпендикуляр 7 к отрезку 8. Ползун 6 установлен в вырезе 11 опоры 1. Позицией 12 обозначены три обрабатываемые зубчатые колеса-заготовки.

Стрелкой показано направление силы Р, действующей на ползун 6 со стороны пневмоцилиндра В, укрепленного на опоре 1 посредством держателя 14. Устройство содержит скобы-ограничители 15 возможного вертикального "аварийного" перемещения обрабатываемых колес 12, причем ограничивающие элементы 16 установлены над колесами 12. Позицией 17 обозначены закрепленные на опоре 1 пластины, являющиеся ограничителями возможного горизонтального (в плоскости опоры 1)

"аварийного" перемещения зубчатых колес

12.

На фиг,2 показано сечение А-А. Опоры

18, закрепленные на основаниях, служат для фиксации заготовок 12 по вертикали, На фиг.3 показано сечение Б-Б. Ось колеса 10 связана с валом электропривода с возможностью вращения в ползуне 6 через подшипник 19.

На фиг,4 показано сечение B-В. Позицией 20 обозначен шарнир, с помощью которого крепятся на опоре ограничители 15 (и частично 17).

На фиг.5 приведена схема, иллюстрирующая направление сил, действующих на обрабатываемые колеса-заготовки 12 при воздействии силы Р на ползун 6. Сила Р, действующая со стороны пневмоцилиндра на колесо-инструмент 10, может быть разложена на составляющие Fn, действующие при зацеплении зубьев на каждое из колесзаготовок 12. Fr, может быть разложена на две составляющие Рги Pf, причем Рг направлена к оси колеса 10 и таким образом вызывает силовое замыкание колес 12 и 10. Из фиг.5 видно, что аналогичные силы Р„действуют на каждое из колес-заготовок 12 по

1804365 направлению к центрам контактирующих с ним колес-инструментов и таким образом вызывает силовое замыкание колес 12 со всеми контактирующими с ними колесамиинструментами. 5

Для упрощения на чертежах колеса-инструменты и заготовки обозначены делительными окружностями.

Устройство работает следующим образом, 10

Для обработки используют заготовки с радиусом делительной окружности r = а — R, где а — длина отрезка 8, а R — радиус делительной окружности зубчатого колеса-инструмента. Ползун 9 перемещают в 15 направлении, обратном направлению стрелки P на фиг.1. С помощью шарнира 19 откидывают вверх ограничители 15 и частично пластины 17. На три опоры 18 устанавливают заготовки 12 таким образом, что 20 каждая заготовка вводится в беззазорное зацепление с колесами-инструментами 4 и

5, и геометрические оси заготовок 12 и колес-инструментов 4 и 5 лежали бы на двух (пересекающихся в точке К) прямых, Затем 25 включают пневмоцилиндр 13, перемещают ползун 6 и вместе с ним колесо-инструмент

10 до получения беззазорного зацепления колеса 10 с двумя заготовками 12. С помощью пневмоцилиндра создают усилие P 30 в направлении, указанном стрелкой, Сила Р, действующая на колесо-инструмент 10, создает силовое замыкание системы, которое зажимает заготовки между инструментами и надежно удерживает их в беззазорном 35 зацеплении во время обкатки, Затем от злектропривода, связанного с осью 9, приводят во вращение колесо-инструмент 10, . которое в свою очередь вращает весь блок шестерен; инструменты и заготовки, как и в 40 реальных условиях их работы. За один цикл обкатываются, таким образом, сразу три заготовки, По окончании цикла злектропривод останавливают, отключают пневмоцилиндр

13 и отводят ползун 6 назад, после чего с 45 помощью шарнира 19 откидывают вверх ограничители 19, снимают обработанные заготовки и устанавливают три новые заготовки, В секторе (фиг.1) во время обкатки на зубьях всех заготовок можно воздействовать злект- 50 ромагнитным полем ТВЧ, т.е, совмещать обкатку с термической обработкой зубьев, что еще больше увеличит качество обкатки и прочность зубьев заготовок.

Таким образом, предлагаемое устройст- 55 во позволяет повысить качество обкатки зубчатых колес за счет создания нагрузки к заготовкам под углом зацепления (как и в реальных условиях работы) и повысить производительность обкатки не менее чем в три раза за счет возможности обкатки одновременно трех зубчатых колес, Формула изобретения

1. Устройство для обкатки зубчатых колес, содержащее размещенные на основании три равноудаленных зубчатых колеса-инструмента, смонтированных с воз:.ожностью вращения вокруг своих осей, силовой блок радиального воздействия на одно из колесинструментов, привод, связанный по меньшей мере с одним из колес-инструментов, опору для фиксации обрабатываемого изделия, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества обрабатываемых колес и производительности за счет увеличения количества одновременно обрабатываемых колес, оно дополнительно содержит две опоры для установки обрабатываемых зубчатых колес, силовой блок радиального воздействия на одно из зубчатых колес-инструментов выполнен в виде ползуна, установленного на основании с возможностью осевого продольного перемещения и связанного с ним силового привода, а упомянутое последним зубчатое колесо-инструмент установлено на ползуне так, что через его ось проходит расположенный в плоскости расположения колес-инструментов срединный перпендикуляр к отрезку, соединяющему оси двух других колес-инструментов и перпендикулярному им, при этом опоры для обрабатываемых колес размещены на основании, а расстояние между осями зубчатых колес-инструментов, не свазанных с ползуном, равно 2(R+ r) sin20 — 2(R + r) sin45, где r — радиус зубчатого колеса-инструмента, мм; R — радиус обрабатываемых зубчатых колес, мм, 2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что силовой привод ползунэ выполнен в виде пневмоцилиндра, установленного на основании, 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено связанными с основанием скобами-ограничителями вертикального перемещения обрабатываемых зубчатых колес, смонтированными с возможностью установки над опорами для обрабатываемых изделий.

4. Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено связанными с основанием ограничителями горизонтального перемещения обрабатываемых зубчатых колес, выполненными в виде пластин, 5. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что пластины выполнены плоскими, 6. Устройство по п.4, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что пластины выполнены неплоскими, 1804365

Составитель Н, Чудиков

Редактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор В. Петраш

Заказ 1065 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