Инструмент для обработки зубчатых колес методом поверхностной пластической деформации

(51)5 В 2 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ЗйрЪЕрг р ь,Р 15 М ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для окончательного формообразования и поверхностного упрочнения цилиндрических прямо- и косозубых колес методом поверхностной пластической деформации. Цель - повышение качества обработки и точности зубьев путем равномерной обработки поверхностей всех зубьев колеса, Инние относиием и можеельного фого упрочнкосозубыхластическоретения -поверхностутем равновсех зубьеизображенто же, дефоименных Изобрете таллов давлен но для окончат поверхностно ских прямо- и верхностной и Цель изоб ва обработки сти зубьев п поверхностей На фиг. 1 ца; на фиг,2 -пы на разнотся к обработке мет быть использовармообразования и ения цилиндричеколес методом пой деформации.повышение качестей зубьев и точно- мерной обработки в колеса,инструмент с торрмирующие высту- рабочих сторонах струмент представляет собой зубчатое колесо или зубчатый венец цельной или сборной конструкции, зубья которого имеют эвольвентный рабочий профиль, выполненный в виде деформирующих выступов, разделенных между собой впадинами, Вершины деформирующих выступов скруглены радиусом Р, меньшим по величине радиуса кривизны эвольвентного профиля, при этом расположение вершин деформирующих выступов на прерывистой рабочей поверхности зуба выполнено с переменными расстояниями между ними, измеряемыми вдоль очертания эвольвентного профиля зуба и увеличивающимися в направлении от основания зуба инструмента к его вершине.ИРасстояния 1 и, ЛЯ, 1 и ии определяются по определенным зависимостям. Это позволяет уменьшить погрешности профиля колеса, исключает необходимость выполнять излишнее число деформирующих выступов на рабочей поверхности, 2 3, и. ф-лы, 3 ил. профиля зуба; на фиг. 3 - тоже, когда деформирующие выступы на разноименных сторонах профиля зуба выполнены с различными по величине центральными углами.Инструмент для обработки зубчатых колес методом поверхностной пластической деформации представляет собой зубчатое колесо или зубчатый венец цельной или сборной конструкции, зубья 1 которого имеют эвольвентный рабочий профиль, выполненный в виде деформирующих выступов 2, разделенных между собой впадинами 3, 1690930Вершины деформ ируюших выступов 2 скруглены радиусом Б, меньшим по величине радиуса кривизны эвольвентного профиля, ири этом рэспслокение вершин деформируощих в,.отузов между собой может бьггь Выполнено пи следующим вариантам:а) с переменными расстояниями, измеряемыми от основного цилиндра радиусом гь до соответствующего деформирующего выступа вдоль очертания эвольвентного профиля зуба, увеличивающимися в направлении от основаая зуба к его вершине, симметрично расположенными (например, на одном радиусе г ) о Гносительно оси зуба таким образом, что длина любого участка рабочего профиля зуба мекду вершинами двух рядом расположзнньх деформирующих выступов определяется математической зависимостью (фиг, 1),и =-Яи - Я- 1 =:0,5 гь(и р) -- 0,5 гьи - 1 ) гр )2 =0,5 гЬ ( и 2 гг 2 - и 2 гг 2 2 гг 2 - гр 2 ) =- 0,5 гь р 2 ( 2 и - 1 )где Яг 1 - длина участка эвольвентного профиля, измеряемая От ОсновнОГО цилиндра до соответствующеГО дефООмирующего Выступа (мм) Ьи = 0,5 ь(и),2,Яи- длина участка эвольвентного профиля, лзмеряемая от основного цилиндра до предыдущего деформирующего выстуиа (мм) Ьи= 0,5 Гьигь - радиус окрукн ости (з Вол юта) основного цилиндра профиля зуба инструмента, мм;р - единичный центральный угол между стороной, соединяющей очку начала эвольвентного профиля О на основной окружности (эволюте) радиуса гь с центром Оп, и другой стороной, соединяющей точку касания 1, 2,7 с Основной окружностью касательной 1 -1 , .2 -2 7 -7, ограничивающей длину дуги эвольвентного участка, с центром ОоОпределение длины дуг Яи и Яиосновано на общеизвестных из дифференциальной геометрии зависимостях определения длины дуги эвольвенты в зависимости от величины радиуса основной окружности гь И ИЗМЕНЕНИЯ ЦЕНтРаЛЬНОГО УгЛа Р2ип = Яи - 3 и - 1 = 0,5 гь ф - 0,5 гЬ ( 9 "- ГгГ )==0,5 гЬ гр(2 - .Ч) Таким образом, окончательно имееми = 0,5 гь у 2 ( 2 и -1 ) = 0,5 гь гР ( 2 Ф - Р ) б) с несимметричным относительно осисимметрии зуба инструмента расположением на разных по величине радиусах гз и гз, смещенным от основного цилиндра радиусом гь на величину ЛЯ в направлении дуги эвольвентного профиля, соответствующей центральному углу Лгр определяемой зависимостью (фиг, 2).ЛЯ = 0,5 гь(Лр) при условии, что 15Где Ь Б - длина дуги смещения, мм,Лг 0 - центральный уГол смещения, рад; р - единичный центральный угол, рад.Начало выполнения деформирующихвыступов на рабочем профиле зуба инструмента осуществляется со смещением на величину ЛЯ только для первого выступа, например, на левом профиле ио отношению к первому выступу нэ правом профиле.в) с несимметричным расположениемодноименных деформирующих выступов (например,З и 3) соответственно на различных по величине радиусах относительно оси симметрии зуба инструмента, выполненных таким образом, что величина либо дуги эвольвентного профиля, измеряемой от основного цилиндра радиусом гь до соответствующего деформирующего выступа, определяется различными по величине единичными центральными углами, составляющими угол развернутости. Тогда длина любого участка эвольвентного профиля зуба между вершинами двух рядом расположенных деформирующих выступов может быть выражена соотношениеми =Яп - 5 п - 1 =05 гьф(2 и - 1) ==0,5 Гь т (2 1 - 02)при соблюдении условий, что р 1 = 102г игде Яп и -п - длины дуг эвольвентного профиля соответственно правого и левого профиля зуба инструмента, измеряемые от основного цилиндра радиусом до соответствующего деформирующего выступа, мм;и - порядковый номер соответствующего деформирующего выступа;р 1 и гщ - единичные центральные углысоответственно для правого и левого профиля зуба инструмента, составляющие углы развернутости, рад .Примером конкретного выполнения инструмента предлагаемой конструкции является инструмент зубчатого типа сборной конструкции с параметрами: число зубьев инструмента Е = 22, модуль в = 10 мм, коэффициент смещения исходного контура Х = 0,866, в теле зубьев которого вмонтированы твердосплавные зубчатые вставки, выполненные в пресс-форме из твердого сплава В К 6 М.Точность и конфигурация рабочей части зубчатой твердосплавной вставки определяется точностью внутреннего зубчатого контура матрицы пресс-формы, изготовленной в виде отдельного зуба.Для получения зубчатых твердосплавных вставок с минимальными припусками под шлифование их в сборе проводили корректировку геометрии внутреннего зубчатого контура матрицы пресс-формы на величину усадки детали после спекания, которая достигает более 20 о . При спекании отдельной зубчатой вставки усадка осуществляется только в теле зуба, соответственно и учет ее осуществляется по высоте и толщине зуба, но не по диаметрам вершин и впадин зубчатого колеса,Для повышения технологичности деталей пресс-формы, оформляющих зубчатый вкладыш, полученные кривые заменялись дугами окружностей. Большая величина модуля зуба требовала уточнения расчета параметров заменяющей окружности в связи с неизбежным отклонением положения этой окружности от теоретической эвольвенты, достигающее для данного модуля более 0,15 мм, Это реализовывалось с помощью дополнительной подпрограммы в виде вложенного цикла со счетчиком, в которую входят; изменение положения опорных точек для расчета заменяющей окружности с определенным шагом, относительно первоначально рассчитанных; расчет нового положения заменяющей окружности; сравнение полученной заменяющей окружности с теоретической эвольвентой.Из полученного семейства кривых выбирается заменяющая окружность с наименьшими отклонениями от теоретической эвольвенты. Реализован расчет с отклонениями в 0,001 мм.Полученные геометрические параметры выводились на печать в качестве технологических размеров для изготовления пуансона, По ним рассчитывалась и выдавалась в виде перфоленты и листинга управляющая программа электроэрозионного вырезания внутреннего контура матрицыпресс-формы,Методика позволяет разрабатывать управляющую программу для изготовления5 любых очертаний внутренних зубчатых контуров матриц пресс-формы путем изменения исходных данных и реализовать ее спомощью автоматизированной системы"Техтран" на ЭВМ СМ.10 Матрица пресс-формы, имеющая периметр внутреннего зубчатого контура 110 мми толщину оформляющего контура 40 мм,изготавливалась из стали ХВГ; закаливалась до НЯС 58-62 и обрабатывалась на15 электроэрозионном вырезном станке с ЧПУмодели 4532 ФЗ по программе. разработанной на основе предложенной методики.Полученные в изготовленной пресс-формезубчатые вставки имеют минимальные рав 20 номерно распределенные припуски подшлифование инструмента в сборе, что сокращает трудоемкость его изготовления.Формула изобретения1. Инструмент для обработки зубчатых25 колес методом поверхностной пластической деформации по авт. св. М 660762, о тл ича ю щи йся тем,что, сцельюповышения качества обработки и точности зубьевпутем равномерной обработки поверхно 30 стей всех зубьев колеса, расстояние междувыступами на рабочей поверхности зуба поэвольвентному профилю выполнено переменным и увеличивающимся в направленииот основания зуба к его вершине. а длина35 участка между вершинами двух рядом расположенных выступов определяется по следующей зависимости:40 3= 0,5 гс, дР ( 2 и - 1 ) = 0,5 гь ф ( 2- у" )где гь - радиус основной окружности профи. ля зуба, мм;о - единичный центральный угол, рад;45и - порядковый номер выступа;ф - гол развернутости эвольвентногопрофиля, рад.2. Инструмент по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что выступы на разноименных рабочих сторонах профиля зуба выполнены с несимметричным расположением относительно оси симметрии зуба и смещены на величину ЛЯ, определяемую зависимостью ЛЯ = 0,5 гь(Лр) при условии, что =Мгде Л р - центральный угол смещения, рад;0 - единичный центральный угол, рад.3, Инструмент по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что выступы на разноименных рабо 1690930чих сторонах профиля зуба выполнены с различными по величине единичными центральными углами, а расстояние между выступами каждой стороны профиля определяется зависимостями/1 и = 05 гь р (2- р ) ) Ии .= 0,5 гь й2 ф - рг ) при соблюдении условия у)1 7= уцгде р 1, д - единичные центральные углы соответственно для правого и левого профиля зуба, составлвощие углы развернутости, ради - порядковый номер соответствующих выступов.1690930 иг. Э едактор В, Трубченко рект л Заказ 3884 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5