Способ накатывания зубчатых, шлицевых и подобных профилей

(19) (11) 21 8304 ТЕ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ТОРС и привод е межосе еет сле ции ст м нака сит из 0 мм, у доро АУ антки 6-8 что ой ых ны 60 ло тся из ки пер ирова 760 х ьную и азывае м про а являетс операци румента ОСУДАРСТВЕНЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБ(56) Авторское свидетельство СССРВ 153825, кл. В 21 Н 3/04. приоритет05,02.62.(57) Использование: обработка металловдавлением. Сущность изобретения: накатывание осуществляют путем деформирования заготовки при ае тангенциальном Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу накатывания зубчатых, шлицевых и других профилей.В машиностроении при получении зубчатых колес известны способы тангенциальной холодной накатки, осуществляемые на специализированных станках 1. Известен способ накатывания зубчатых профилей, при котором с целью снижения капитальных и эксплуатационных затрат все же испольэуются накатные головки 21. Но при этом капитальные затраты все же остаются достаточно большими, а расход накатного инструмента оказывается велик.Наьболее близким техническим решением /прототипом/ является способ. тангенциальмого накатывания зубчатых колес, когда дисковая заготовка свободно перемеосительно накатников, диаметры и постоянное ние. Диаметр исходной т из условия равенства ти периметру накатника убьев. Даны расчетные ределения диаметра заоя металла, выдавливаенакатника на каждом получаемого на каждом иката, В процессе накаждого перехода полуфабдо диаметра. равного у накатываемого профиперемещении отнимеющих равныемежосевое расстоязаготовки выбираюдлины ее окружноспо.вершинам его эзависимости для опготовки, высоты слмого во. впадинупереходе, диаметрапереходе полуфабртывания после карикат обтачиваютнаружному диаметрля. 3 ил. щается между несколькими парам ных роликов, имеющих постоянно вое расстояние(31.Однако известный способ им ющие недостатки. При эксплуата ков с тангенциальным способо комплект накатных роликов сост штук, ролики имеют диаметр 20 ведет к существенному расход штамповой стали, Накатные роли двух-трех секций .станка корре .Станки имеют большие габариты х 1538 мм/ и занимают значител щадь цехаИх использование ок малоэффективно в мелкосерийн водстве,Целью предлагаемого способ концентрация всех необходимых на одном станке, удешевление инстзг оборудования, снижение себестоимости продукции за счет сокращения числа операций и увеличения производительности процесса производства зубчатых шлицевь 1 х и других профилей.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе дисковая заготовка подается поочередно вдвухроликовые секции, причем движение вращения передается от роликов к заготовке".В первой секции осуществляется деление Ха 1 отовки на требуемое число зубьев, во:фвтброй и третьей секциях - формообразование, а в четвертой - калибрование зубьев колеса.Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что накатка ведется тангенциальной накатной головкой, установленной на план- шайбе токарного станка - автомата и содеркащейдва одинаковых накатных ролика. Накатка ведется за несколько переходов с п ромекуточной проточкой полуфабриката на определенный диаметр. Вращение передается от заготовки к накатным роликам. На первом переходе осуществляется деление заготовки, зажатой в патроне станка, на требуемое число зубьев, на последующих переходах - формирование зуба, последний переход - калибрующий. Предлагаемый метод позволяет сконцентрировать весь технологический процесс изготовления зубчатого колеса на одном токарном стан кеавтомате.Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Известны технические решения 21, в которых используется накатная головка, Однако ее перемещение осуществляется в осевом направлении, а сам процесс трудно поддается автоматизации. Это позволяет делать вывод о соответствии предлагаемого способа критерию "существенные отличия",Предлагаемыи способ накатывания зубчатых колес реализован следующим образом. Накатная головка устанавливается на планшайбе токарного станка-автомата в специальной державке. Заготовка зажима- ется в патроне этого станка. Диаметр заготовки выбирается таким, чтобы по длине окружности ее поперечного сечения размещалось требуемое число зубьев, Это вытекает из условия что в первый момент касания заготовки и накатника имеет место фрикционное зацепление. Тогда наружный диаметр исходной заготовки может быть вычислен по формулеО =4 =С (1) 5 10 15 20 где- коэффициент учитывающий проскальзывание заготовки относительно накатника в первый момент зацепления /- 1-1,015/: Еш- число зубьев накатываемого зубчатого колеса; Ен - число зубьев накатника; 1 не - шаг накатника по веРшинам зУба; О"е - диаметр окружности накатника по вершинам зуба.Величину полного хода инструмента в процессе накатки определяют по формуле в соответствии с геометрическим построением на рис. 1. При этом Й 1 - радиус исходной заготовки; В 2 - радиус накатника по вершине зуба; А - межосевое расстояние накатников,Формирование зуба за один переход при тангенциальной накатке невозможно. Зто связано с тем, что впадина между соседними зубьями накатника переполняется выдавливаемым металлом заготовки. Поэтому полное деформирование осуществляется за несколько переходов накатки, после каждого перехода протачивают накатанный полуфабрикат по наружной поверхности, до наружного диаметра формуемого профиля. Предельный режим накатки, т.е. осуществление наибольшего деформирования на каждом переходе накатки, определяется по приведенной ниже методике.Наибольшую глубину внедрения зуба акатника в тело исходной заготовки определяют смещаемым при этом обьемом деформируемого металла. Сделав допущение, что весь обьем смещаемого металла переместится во впадину между двумя соседними зубьями накатника, а также считая, что при этом отсутствует уширение, можно вычислить максимально возможную глубину внедрения. При этом, считая ширину накатываемого колеса величиной постоянной, будем оперировать смещаемыми площадями, а для упрощения расчетов профиль зуба накатника считаем треугольным /как показали опыты, точность полученных формул вполне достаточна для практических расчетов/.Итак, на первом переходе накатки максимально возможная величина внедрения а 1 равна половине высоты зуба накатника Ь з т,е.Ьз Ое ОГа 12 4 так как величина смещаемой площадираснз г.лощади впадины /рис.2 а/, В ре(6) 40- 1Х аь (7)- 1 ап е (7) содерж ап и дп. Од о инструме еделяют наи леднем пере вается са редыдущим Уравнени ные величины рам накатно заготовки опр НУ дй 1 п На ПОС торая оказы сравнению с иит две неиэвестнако по параметнта и исходной большую величиходе накатки, комой малой по и переходами: 45 50 Г Оэг(8 в 1 п Величину дп качестве исходно ном процессе опр ходе. При этом и шагом о. Затем вы и МОЖНО о значен еделения роцесс идЧИСЛЯЮТ использовать в я в итерационап на и-м перет с некоторым кой технологизультате накатывания получим полуфабрикат, имеющий наружный диаметрО пф-Оэг+Ьгэ.1 н(4)Второй переход накатки осуществляется после предварительной проточки полученного полуфабриката на величину Оэг т.е, снимают выдавленный во впадину металл, На этом переходе деформирование начинается с момента, когда зуб накатника входит в образованную на первом переходе риску, т.е, на глубину а 1 /рис. 2 б/. Величину смещаемой площади 8 на втором перехо 2 де определяют как 8-31+232 так как 51-а 2 х хсдаи 32-а 1 а 21 яато 3-(а 2 +2 а 1 аг)Ща, где а 2 - величина внедрения накатника в тело заготовки на втором переходе накатки; а- угол при вершине зуба накатываемого колеса.В результате геометрических преобразований высоту выдавленного на втором переходе во впадину накатника металла определяют как Учитывая, что характер деформации на каждом последующем переходе накатки не меняется. Формула (5) в общем виде будет выглядеть так Тогда величину внедрения зуба накатника в тело заготовки на и-ом переходе накатки можно вычислить по формуле ческий параметр, как ход накатной головки,обеспечивающий внедрение инструмента втело заготовки на величину ал где Хп - ход накатной головки на и-м пере ходе накатки; при этом у= - . Вывод формуА2лы (9) базируется ка геометрическом построении, приведенном на рис. 3 и допущении-, что система "заготовка-накатники накатная головка" - абсолютно жесткая. Нарис. 3 введены следующие обозначения: 01 и 02- центральная ось заготовки и накатника соответственно. В результате первого перехода накатки ось накатника, имеющего радиус 82,сместится из положения 02 в положение С 2,при этом зуб накатника врежется в заготовку, имеющую радиус В 1,на величину а 1. Таким образом радиус по впадине заготовки после первого перехода ока жется равным Й 1-а 1. Аналогичноосуществляется второй переход накатки, но отсчет начинается от.положения оси накатника О 2. Процесс накатки считается закон.ченным в,момент совпадения осей 0 накатника и заготовки, т,е. при достиженииосью накатника точки 0 "2.ЗаДавшись величиной дп, опРеДелЯемнаружный диаметр полуфабриката, получаемого в результате накатки: Опф=О+2 д Вычислив ход накатной головки, можем определить наибольшую допустимую величину получаемого наружного диаметра полуфабриката: Если в результате расчетов оказалось Что На даНО Пврвкодв ОпфОпф ", СЕдует Очередной.шаг итерационного процесса в противном случае результаты предыдущей итерации окончательные.Предлагаемый способ может быть реализован на любом токарном станке-автома тес ЧПУ.Использование способа наиболее эффективно в мелкосерийном производстве с большой номенклатурой мелкомодульных зубчатых колес.Использование предлагаемого способа получения зубчатых колес обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества; 1. снижение расхода накатных роликов: 2 универсализацию процесса накатки; 3. снижение капиталов 177185 Бложений при внедрении способа в производство; 4. снижение подготовительно-заготовительного времени на операции получения зубчатого колеса, а следовательно повышение производительности труда, 5Формула изобретенияСпособ накатывания зубчатых. шлицевых и подобных профилей, заключающийся в деформировании по переходам заготовки при ее тангенциальном перемещении отно сительно накатников, имеющих равные диаметры и постоянное межосевое расстояние, отличающийся тем,что, с целью повышения производительности за счет снижения числа переходов и увеличе ния степени деформации на каждом переходе, диаметр исходной заготовки выбирают по зависимости Оэг = , где 2 в 2,Сф2 нчисло зубьев накатываемого профиля; 2 я - 20 число зубьев накатника; О"е - диаметр окружности накатника по вершинам зубьев. - коэффициент, учитывающий проскальзывание.заготовки относительно накатника в момент зацепления (ф.0 . 1,0 Щ высоту слоя металла, выдавливаемого во впадину накатника на каждом переходе определяют по формулегде а - величина внедрения накатника в тело заготовки на и-м переходе, а-угол при вершине зуба накатываемого профиля, получаемый после каждого перехода полуфабрикат с диаметром, равным О 4,-0 эг+ + 2 д, обтачивает до наружного диаметра, равного наружному диаметру формуемого профиля.Тираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва. Ж, Рауаская иаб., 4 И