Способ получения зубчатых профилей методом геометрического построения эвольвенты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 5 В 7 00 ИЗОБРЕ ЕНИ ПИ АН ВТОРСКОМУ ДЕТЕЛ ЬСТВ нстиически Филиппиевтво ССС О, 1987 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетел ьс3 Ф 1484491, кл, В 23 Р 17/ Изобретение относится к области металлообработки, в частности к изготовлению зубчатых колес, и может быть использовано во всех областях машиностроения при производстве зубчатых колес.Известны способы изготовления зубчатых колес на станках с числовым программным управлением, позволяющие формировать профили зубьев путем программных движений заготовки и инструмента цилиндрической формы (заявка Великобритании Ь 2154486,В 23 Р 19/00, 1985).Движение инструмента по сложной траектории с переменной скоростью усложняет управляющую программу, снижает точность нарезания колеса.Способ нарезания зубчатых колес, выбранный в качестве прототипа, заключается в том, что получение зубчатых профилей осу 5 О 1759574 А(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПРОФИЛЕЙ МЕТОДОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ПОСТРОЕНИЯ ЭВОЛЬВЕНТЫ (57) Использование: производство зубчатых колес на универсальных фрезерных станках с ЧПУ. Сущность изобретения основана на геометрическом построении эвольвенты при непрерывном вращении заготовки с постоянной угловой скоростью и формообразующим движением инструмента цилиндрической формы с постоянной скоростью по ломаной траектории, описанной около основной окружности. 1 ил. ществляется методом геометрического построения эвольвенты инструментом, установленным нормально к торцевой поверхности заготовки с подачей по касательной к основной окружности обрабатываемого колеса (авт. св. М 1484491, В 23 Е 17/00, 1987). Для этого устройство снабжено гибкой передачей со шкивами, а инструментальная головка закреплена на гибком элементе передачи.Этот способ не позволяет формировать профили зубьев для колес различной номенклатуры без соответствующей переналадки устройства и замены шкивов, так как изменение модуля колеса или числа его зубьев ведет к изменению диаметра основной окружности. Необходимость большого числа переходов инструмента и установок заготовки обусловливают низкую производительность данного способа. Кроме того.закрепление инструментальной головки на гибком элементе передачи не может обеспечить высокую точность профилирования зубьев,Целью изобретения является повышение производительности и точности путем сокращения числа проходов инструмента при обработке на универсальных фрезерных станках с ЧПУ,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формирования зубьев методом геометрического построения эвольвенты перед обработкой ось вращения инструмента цилиндрической формы устанавливают на расстоянии от геометрического центра заготовки, равном радиусу окружности пересечения эвольвент, эквидистантных нарезаемому профилю, а величину подачи задают равной Н = 2 гь 9 ап 1, где.гь - радиус основной окружности; а,п - угол профиля по окружности пересечения эквидистантных эвольвент. Направление каждой последующей подачи многократно изменяют в соответствии с числом зубьев нарезаемого колеса и выполняют ее под углом к предыдущей, определяемым по зависимости 1 =л - 2 ап 1.Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "Новизна". При изучении других известных технических решений признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".На рисунке показано три последовательных положения инструмента 1 в процессе нарезания. За один проход инструмента по прямой аЬ на нарезаемом колесе 2 полностью формируются взаимно противоположные поверхности М и К смежной пары зубьев (впадина). Полный цикл обработки зубчатого колеса осуществляется при непрерывном вращении заготовки движением центра инструмента по ломаной траектории аЬсб, описанной около основйой окружности; количество отрезков Н траектории равно количеству зубьев колеса,Вершины траектории лежат на окружности пересечения центровых профилей зубьев (окружность заострения) радиусагьгп 1соз апгде ап 1 - угол профиля эвольвенты на окружности заострения, определяемый выражениемЯь+О,пч аа =2 гь Яь - толщина зуба на основной окружности;О - диаметр инструмента, выбираемыйиз условия5 Оеь,где еь - ширина впадины на основной окружности,Длина каждого отрезка траектории равна10 Н=2 гьц аПри этом каждый последующий проходфрезы образует с предыдущим уголЛ= 180 - 2 ап.При такой величине хода Н инструмента15 исключается его выстой на окружности заострения при переходе к обработке каждойпоследующей впадины,Выстой инструмента возможен приеьО на основной окружности (в точке А)20 продолжительностьюеь - Овгьгде щ - угловая скорость заготовки.Экспериментальное нарезание колесзаявленным способом проводилось при следующих исходных данных: число зубьев Е =14, модуль а = 10 мм, угол зацепленияа= 20.При этом радиус основной окружности30 п 1 г 10 14гь = 2 соза - 2 соз 20=65,78 мм;толщина зуба на основной окружностиЗь = 2 гь ( - +пч а)=2 85.78 ( - + Зпч 20) = 16,72 ммл л2 г 214ширина впадины на основной окружностие ь =2 гь-- выпча)=2 65,78 ( -- 1 пч 20) =12,80 мм,л л2 г2 14Диаметр фрезы принят равным0 =20 ммеь.Инволюта угла профиля эвольвенты наокружности заострения выпча Ь + 16,72+10 0203 1164 о2 г Ь 265 7845 Угол профиля эвольвенты на окружности заострения определяется по зависимостипч ап 1 = тцап - а и; ап = 0,77 = 44,30 .Длина одного прохода фрезыН =2 гЬСцап 1 =2 65,76 1044,3 =126,Замм,Угловая скорость заготовки принятаи= 0,02 с ", тогда скорость перемещенияфрезы составит55 ч = сг) гь = 0,0265,78 = 1,32 мм/с.Время выстоя фрезы на основной окружности (в середине прохода Н)е ь - О 128 - 10т-132 213 с,.Петра Редактор каз 3141 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Угол поворота заготовки в период 1 выстоя фрезыср =ю 1 = О,ЖГ 2,13 = 0,043 =2,44.Угол между траекториями фрезы Л = 180 - 2 ап 1 = 180 - 2 44,3 = 91,4,Количество проходов фрезыи =2=14.Перемещение инструмента с постоянной скоростью по прямолинейной траектории, отсутствие холостых ходов упрощает программное движение инструмента, повышает класс точности изделия, уменьшает стоимость обработки.Переходные динамические процессы, связанные с изменением направления движения инструмента, протекают вне зоны обработки профиля и поэтому не оказывают влияния на его качество.Формула изобретения Способ получения зубчатых профилей методом геометрического построения эвольвенты инструментом, установленным нормально к поверхности заготовки с подачей по касательной к основной окружности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и точностиза счет сокращения числа проходов при обработке на фрезерных станках с ЧПУ инструментом типа концевых фрез, перед5 обработкой ось вращения инструмента устанавливают на расстоянии от геометрического центра заготовки, равном радиусуокружности пересечения эвольвент, эквидистантных нарезаемому профилю, с уче 10 том радиуса применяемого инструмента, авеличину подачи задают в соответствии сзависимостьюН=2 гь тцап,где гь - радиус основной окружности;15 ап - угол профиля эвольвенты окружности пересечения эквидистантных эвольвент,затем по достижении инструментом заданной величины подачи ее направление мно 20 гократно изменяют в соответствии с числомобрабатываемых зубьев и выполняют ее подуглом к предыдущему направлению, значение которого определяют по зависимости Л=л - 2 ап.25