Способ и инструмент для накатывания зубчатых колес на металлорежущих станках

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности накатывание зубчатых колес на металлорежущих станках с использованием накатных головок. Сущность изобретения: накатную головку радиального типа подают в тангенциальном направлении до расположения осей роликов и заготовки в одной плоскости, после чего за один оборот роликов осуществляют накатывание зубьев и их калибровку. В качестве заготовки используют цилиндрическую заготовку с одним или двумя расположенными на ее боковой поверхности выступающими поясками. Инструмент для накатывания зубчатых колес выполнен в виде ролика с рабочей поверхностью, содержащей загрузочно-разгрузочный, длительный, формующий и калибрующий участки. Делительный участок выполнен с равновысокими зубьями, вершины которых выполнены заостренными. Формующий участок выполнен из нескольких формообразующих секций с равновысокими зубьями. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к станкостроению, в частности к методам и инструментам для накатывания зубьев на телах вращения на металлорежущих станках общетехнологического назначения, например токарной группы.

Известна радиальная резьбонакатная головка фирмы "FETTE" [1,2] для накатывания наружных цилиндрических резьб. Накатная головка содержит два параллельно расположенных ролика с винтовой резьбой и механизмы синхронизации вращения роликов с приводом, регулировки диаметра накатываемой резьбы и однооборотный механизм.

Известна также идея использования радиальной резьбонакатной головки типа "FETTE" для целей зубонакатывания [3] Накатные ролики при обработке заготовки совершают один полный оборот, поэтому по периферии венца ролика последовательно расположены группы делящих, формообразующих и калибрующих зубьев. Кроме того, на поверхности роликов выполнены загрузочные участки в виде лысок, позволяющие беспрепятственно подводить инструмент и отводить его относительно заготовки.

Известны также валки [4] для прокатки зубчатых колес на специализированных станках, снабженные зубчатым венцом, разделенным на секции, зубья которых имеют отличный от соседних участков диаметр делительной окружности и шаг.

Целью изобретения является повышение производительности, сокращение расхода материала и обеспечение устойчивого формообразования заданного числа зубьев на заготовке.

Поставленная цель достигается за счет сочетания двух факторов: специальной конструкции накатных роликов и особой формы заготовки.

Способ поясняется фиг. 1, 2 и 3.

Ролик (фиг. 1) имеет делительную группу зубьев 1, расположенную перед деформирующей группой 2, с равновысокими зубьями для разметки заготовки на заданное число зубьев количеством где Z_к число зубьев обрабатываемого колеса.

Вершины зубьев делительной группы могут быть заостренными на некоторый угол для уменьшения проскальзывания между роликами и заготовкой при работе (фиг. 1). Диаметр вершин делительных зубьев равен делительному диаметру ролика d_{a дел} d_p где d_p делительный диаметр ролика.

Деформирующая часть состоит из нескольких формообразующих секций 2а, 2б, зубья которых могут быть равновысокими или иметь спиральный подъем. Ролик имеет также калибрующий 3, выходной 4 и загрузочно-разгрузочный 5 участки.

Заготовка имеет следующую форму: диаметр заготовки d_з равен диаметру, определяемому из известного условия равенства площадей поперечного сечения зубчатого профиля до и после деформации [4] а со стороны торцов имеются выступающие пояски с увеличенным по сравнению с расчетным диаметром. Диаметр выступов определяется в зависимости от коэффициента проскальзывания d_в d_з/K_пр где d_з диаметр заготовки, определяемый из условия равенства площадей поперечного сечения зубчатого профиля до и после деформации и примерно равный делительному диаметру накатываемого колеса; K_пр коэффициент проскальзывания, равный 0,94-0,97 и зависящий от материала заготовки, наличия смазочно-охлаждающей жидкости, качества поверхности заготовки, скорости зубонакатывания.

Заготовка может иметь и другую форму: выступающий поясок находится посередине заготовки и имеет диаметр d_в, определяемый так же, как и в предыдущем случае, а со стороны торцов заготовка имеет диаметр (фиг.3б).

Известно, что при накатывании зубчатых колес полученное изделие, как правило, имеет неправильную форму: высота зубьев у торцов меньше высоты зубьев в середине зубчатого венца (h_т<h, фиг.3в). Для устранения этого необходимо, чтобы площадь выступающего пояска (S_ABC, фиг.3а,б) в сечении, перпендикулярном оси заготовки, была больше или равна площади в сечении, перпендикулярном оси колеса, ограниченном касательной, проведенной к вершине зуба параллельно оси колеса, линией пересечения плоскости, перпендикулярной оси колеса, с одной из его торцевых поверхностей и участком криволинейной образующей зуба в сечении его плоскостью, перпендикулярной торцевой поверхности колеса и его оси (S_A'B'C').

Способ реализуется следующим образом.

Накатная головка, закрепленная, например, в резцедержателе токарного станка, подается в тангенциальном направлении до совпадения осей роликов и оси, вращающейся в шпинделе заготовки в одной плоскости. Под действием привода механизма синхронизации ролики начинают вращаться и зубья делительной части под действием трения с вращающейся заготовкой выдавливают впадины в выступающих поясках заготовки, размечая таким образом заданное число зубьев. Зубья деформирующей части ролика, попадая во впадины, сделанные делительными зубьями, осуществляют полное положение.

Формула изобретения

1. Способ накатывания зубчатых колес на металлорежущих станках общетехнологического назначения, заключающийся в том, что накатную головку радиального типа подают в тангенциальном направлении до расположения осей роликов и оси заготовки в одной плоскости, после чего при вращении заготовки за один оборот роликов осуществляют накатывание зубьев и их калибровку, отличающийся тем, что в качестве заготовки для получения зубчатого колеса используют цилиндрическую заготовку с одним или двумя расположенными на ее боковой поверхности выступающими поясками, диаметр которых выбран из соотношения
где d_в диаметр поясков, мм;
d_з диаметр заготовки, определяемый из условия равенства площадей поперечного сечения зубчатого профиля до и после деформации, мм,
К_пр коэффициент проскальзывания, равный 0,94 0,97, при этом площадь выступающего пояска в сечении, перпендикулярном оси заготовки, больше или равна площади в сечении, перпендикулярном оси колеса, ограниченном касательной, проведенной к вершине зуба параллельно оси колеса, линией пересечения плоскости, перпендикулярной оси колеса, с одной из его торцевых поверхностей и участком криволинейной образующей зуба в сечении его плоскостью, перпендикулярной торцевой поверхности колеса и его оси.

2. Инструмент для накатывания зубчатых колес на металлорежущих станках, выполненный в виде ролика с рабочей поверхностью, содержащей загрузочно-разгрузочный, делительный, формирующий и калибрующий участки, отличающийся тем, что делительный участок выполнен с равновысокими зубьями количеством

где Z_к число зубьев накатываемого колеса,
при этом вершины зубьев расположены на диаметре d_{а дел.} d_р, где d_р делительный диаметр ролика.

3. Инструмент по п.2, отличающийся тем, что вершины зубьев делительной части выполнены заостренными.

4. Инструмент по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что формующий участок рабочей поверхности ролика выполнен из нескольких формообразующих секций с равновысокими зубьями.

5. Инструмент по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что формующий участок рабочей поверхности ролика выполнен из нескольких формообразующих секций с имеющими спиральный подъем зубьями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3