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

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 119) (1 64873 А 5 В 23 Р 17/00 ТЕН ИЕ ИЗОБ ОПИСА д ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРЪ 1484491, кл. В 23 Е 17/00, 1987,(54) СПОСОБ НАРЕЗАНИЯ ЭВОЛЬВЕНТНОЙ ЧАСТИ ПРОФИЛЕЙ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС МЕТОДОМГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ПОСТРОЕНИЯЭВОЛЬВЕНТЫ(57) Использование: область обработки металлов лучевым инструментом, в частностипроизводство 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 возвратно- поступательное движение по хорде (на окружности заготовки), касательной к основной окружности нарезаемого колеса, а заготовка совеошает 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,фМ программа,тем более трудоемко ее изготовление, а для нарезания различных зубчатыхаай колес требуется составление новых программ.Известно также устройство для обра- С ботки изделий с фасонным профилем, позвол)ующее нарезать эвольвентный ;1 профиль зуба лучевым инструментом методом геометрического построения эвольвенты 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.0 сновным недостатком данного способанарезания зубчатых колес является неточность формообразования у основания зубьев в месте пересечения эвальвентныхпрофилей, что приводит в процессе изготовления зубчатых колес к существенному удалению материала, Последующаямеханическая доработка оснований зубьевтакже.приводит к частичному искажениюэвольвентного профиля у основания зубьев,Кроме того, данный способ не позволяетпроизводить регулировку шага зубчатогоколеса при переходе от одного изделия кдругому.Цель изобретения - упрощение процесса формообразования за счет сокращенияобъема удаляемого материала,Цель достигается тем, что в момент достижения касания луча инструмента основной окружности последний останавливаютна период, время которого определяют позависимостиЯВошгде Я - ширина впадины зуба по основнойокружности, мм;Ро - радиус основной окружности, мм;в - угловая скорость заготовки зубчатого колеса, сНа фиг.1, 2, 3 приведены схемы осуществления нарезания зубчатого колеса предложенным способом; на фиг,4 и 5 -устройство, реализующее данный способ,В 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 движенияинструмента.Процесс нарезания профиля зуба начинается с движения луча инструмента от точки А, перемещением его по касательной доточки В, при этом на поверхности заготовкивырезается эвольвентный профиль зуба АВ, Далее при вращающейся заготовке(фиг.2) луч определенное время 1 остаетсянеподвижен в точке В, в результате чеговырезается дуга В В, равная ширине впадины зуба Я, измеренной по основной окружности, Время кратковременной остановкилуча с определяется соотношениемЯ Яч, Й, жгде Я - ширина впадины зуба по основнойокружности, мм;Ч, - линейная скорость точек основнойокружности, мм/с;Во - радиус основной окружности, мм; щ - угловая скорость заготовки зубчатого колеса, сПри дальнейшем движении луча от точки В к С (фиг,3) на заготовке выразается5 эвольвентный профиль смежного зуба СВ .Для нарезания зубчатого колеса с неискаженным профилем зубьев, необходимо чтобы линейная скорость луча по касательнойЧ была равна линейная скорости точек ос 10 новной окружности т,е. Чл = ЧоТаким образом, при одном поступательном ходе инструмента над заготовкой вырезается впадина А В В С между двумясмежными зубьями, после чего инструмент15 при отключенном луче совершает возвратное движение по касательной в точку А (холостой ход), и цикл повторяется,Для осуществления предложенногоспособа нарезания необходимо, чтобы за20 один цикл (т.е, за время движения и возврата луча в точку А) заготовка зубчатого колесапроворачивалась на угол р и, где р - угол,заключенный между осями симметрии двухсмежных зубьев у=2 7 г/225 и - целое число не кратное числу зубьев 2.Согласно условию равенства линейныхскоростей луча инструмента и точек основной окружности заготовки число и должно 30 удовлетворять условию+Яитогде 1= АС - длина касательной, мм;со - шаг зубьев по основной окружности, 35 мм.Согласно изложенному условию осуществление нарезания определяется формулой6 Я 1 дэ,п Во М ЙоИ Чх где - время прохождения луча по Во И отрезку касательной АС; время остановки луча в точке В; Я Йо г-- время возврата инструмента в точх50ку А;- -- время поворота заготовки на и-еИчисло зубьев,Подставляя значение р = 2 к/2 и решая относительно скорости холостого ходаскорости возврата инструмента в точку А)имеемРо и 22;оп я - 2 - 2 ЯПолученное 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 Яо, ширину впадины зуба по основной окружности Я, 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 основнойокружности зубчатого колеса), вырезая эвольвентный профиль зуба, Далее при вращающейся заготовке режущий инструмент останавливается в точке касания на период 15 времени т, за которое вырезается дуга поосновной 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 Ч), после чего цикл повторяется.Формула изобретения Способ нарезания эвольвентной части 25 профилей зубьев зубчатых колес методомгеометрического построения эвольвенты лучевым 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 упрощения процесса формообразования за счет сокращения объема удаляемого материала, в момент достижения касания луча инструмента основной окружности последний ос танавливают на период, время которогозадают в соответствии с зависимостью:ЯЙ,огде Я - ширина впадины зуба по основной 40 окружности, мм;Во - радиус основной окружности, мм; и - угловая скорость обрабатываемогозубчатого колеса, с1764873 Составитель В, МакарянРедактор Т. Пилипенко Техред М,Моргентал Корректор Н. Корол Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина, 101 Заказ 3338 ВНИИПИ Гос Тираж ственного коми 113035, МосквПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС