Устройство для обкатки зубьев зубчатых колес

737082 моиз Советскик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(45) Дата опубликования описания 30.05.80(51) М.Кл.з В 21 Н 5/02 3 осударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Брянский институт транспортного машиностроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБКАТКИ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС,. Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении зубчатых колес.Известно устройство для обкатки зубьев зубчатых колес, содержащее инструмент, выполненный в виде диска и установленных последовательно по перифериями диска деформирующих роликов, имеющих изменяющийся от одного к другому профиль, а также подпружиненную в направлении к диску оправку для установки зубчатого колеса (11.Однако, известное устройство не обеспечивает получения высокого качества поверхностного слоя зубьев, так как в результате обработки не компенсируются погрешности изготовления и установки инструмента и обрабатываемого колеса.Указанные погрешности ведут к тому, что один из рабочих профилей зуба может быть пер енаклепан, а противоположный останется необработанным.Постоянное усиление в точках контакта по высоте зуба приводит к разной степени наклепа из-за изменения кривизны в этих точках.Целью изобретения является улучшение качества поверхностного слоя зубьев.Поставленная цель достигается тем, что деформирующие ролики установлены на разных расстояниях от оси диска, причемрасстояние каждого последующего роликаот оси диска определено из соотношения где Я;.- расстояние предшествующего ролика от оси диска;10 0; - расстояние последующегоролика от оси диска;Рц - разность между расчетнымиусилиями вдавливания последующего и предшествующего роликов;т - угол подъема нагрузочнойхарактеристики пружины.Автоматический поворот зубчатого колеса обеспечен тем, что устройство снабф жено по меньшей мере одним дополнительным роликом, установленным на диске за деформирующими роликами по ходу обкатки и имеющими ось, расположенную наклонно к оси довеска,25 Расширение типоразмеров обкатываемых зубчатых колес обеспечено тем, что деформирующие ролики выполнены составными из двух конусных элементов и регулируемой по толщине прокладки, раз мещенной между конусными элементами.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - вид по стрелке Л на фиг. 1; на фиг. 4 - профили деформирующих роликов в момент обработии зубчатого колеса; на фиг, 5 - инструмент в момент поворота зубчатого колеса на шаг; на фиг, 6 - то же, вид сверху; на фиг, 7 - схема обрабожи конического прямозубого зубчатого колеса; на фиг. 8 - вид по стрелке С на фиг, 7; на фиг. 9 - нагрузочная характеристика пружины; на фиг, 10 - сборный деформирующий ролик,Устройство содержит инструмент, выполненный в виде диска 1, установленного на шпинделе 2, например, фрезерного станка. В кольцевой выточке диска 1 смонтированы на подшипняках 3 качения деформирующие ролики 4 на разных расстояниях Рь Р Р, от оси диска и с разным углом профиля. Два ролика немеют радиусные рабочие пезерхности для обработки пе.реходной кривой и оируиности впадин коласа соответственно.Колячество деформирувщих роликов 4, устанавливаемых в диске 1 инструмента, определяется из условия перекрытия следов деформации каждого деформирующего ролика при допустимой величине огранки профиля зуба, при этом наибольшие диаметры деформирующих роликов изменяют. ся в пределах высоты зуба обрабатываемого юлеса.На диске 1 под углом Р к вертикальной оси инструмента установлены ролики б, предназначенные для автоматического поворота зубчатого колеса на один шаг.Ролик б может устанавливаться один на корпусе инструмента (см. фиг. 5, 6), если его профиль и параметры зубчатого колеса позволяют повернуть зубчатое колесо а полный шаг. В случае невозможности поворота зубчатого колеса на один шаг одним роликом на корпусе инструмента устанавливается втарой ролик, смещенный по высоте по отношению к ролику б на половину шага.Количество установленных роликов б может изменяться от .1 до 3 в зависимоспи от профиля роликов б и параметров обрабатываемого зубчатого колеса.Деформирующие ролики 4 и ролики б поворота, зафиксированы на подшипниках 3 качения стопорными разрезными шайбами б. При этом подшипники 3 качения, установленные на оси 7, закреплены от осевого перемещения втулкой 8, сама ось 7 крепится в диске 1 с помощью гайии 9.Диск 1 инструмента соединен со шпинделем станка шпонкой 10 к закреплен с помощью гайки 11 и шайбы 12.Оправка 18 с закрепленным на ней обрабатываемым зубчатым колесом 14 уста. новлена на подвижной каретке 1 б, Карет ка 1 б под действием пружин 1 б может перемещаться на шариках 17 по основанию 18 до упора 19.Обрабатываемое зубчатое колесо 14 устанавливается на оправку 13 с возможностью поворота вокруг своей оси под дей.ствием определенной силы, Изменение усилия поворота обрабатываемого колеса вокруг своей оси осуществляется за счет из менения силы трения между оправкой 13 икареткой 15, путем различного сжатия пружины 20 гайкой 21.Основание 18 жестко закреплено на стволе 22 фрезерного станка.Для обработки зубчатых колес с разным модулем используется деформирующий ролик, состоящий из двух конических деформирующих элементов 23 высотой Ь и регулируемой прокладки 24 между ними из обычной конструкционной стали,Угол профиля деформирующих роликов4, обрабатывающих эвольвенту, определяется из выражения 25 а= агссоз - ,г Р = 2 ат,.,2 55где Р сила вдавливания деформирующего ролика в деталь (зубчатое колесо);глубина двформированиопо слоя; предел текучести материала зубчатого колеса;коэффициент, зависящий от суммарной кривизны в точке контакта, равныйт -- 1+0,07 Р а - а, -60 т -ь 5 где а - угол давления в точке контактадеформирующего ролика и зуба зо колеса;г, - радиус основной окружности обрабатываемого зубчатого колеса;г - расстояние по радиусу междуцентром обрабатываемого коле . са и точкой контакта деформирующего ролика с эвольвентойзуба.Величина радиуса гизменяется от радиуса Р; окружности впадин до радиуса 40 Ре окружности выступов.Улучшение качества поверхностногослоя зубьев зубчатого колеса обеспечивается получением одинаковой глубины деформированного слоя, что достигается измене нием силы вдавливания деформирующихроликов 4 в деталь (зубчатое колесо) путем их установки на расчетные радиусы Р,;Р 2РпИзвестно, что усилие вдавливания де формирующего ролика в деталь определяется формулой737087 Р, Рь, 1 Я Т 1 Т где е - разность в мм между радиусамиустановками первого и второго деформируюц;их роликов,15 Р;, - разность между расчетными усилиями вдавливания второго и первого дефор,мирующих роликов;Т - угол подъема нагрузочной харак теристиии пружины.Отсюда радиус установки второго деформирующего ролика будет равен Рь Юг= Р+ФТ25 1гдеК или в общем виде в точке контакта ролика диаметром Й,;30 Руа Расстояние 1 между роликами 5, установленными под углом р, и следующим деформирующим роликом диаметром О, вы бирается с учетом возможности поворотазубчатого:колеса на один шаг. Это расстояние примерно равно ширине обрабатываемого колеса Ь, т. е. Л,=Ь,1 Ак40 Угол наклона р ролика 5 к вертикальной оси инструмента берется из условия плавного захода ролика в зацепление с зубчатым колесом,Угол наклона Р зависит от профиля ро лика 5 и от параметров обрабатываемогозубчатого колеса 14. Устройство работает следующим образом.50 На оправку 18 подвижной каретки 15,прижатой с помощью пружины 1 б к упору 19, устанавливают и затормаживаютпружиной 20 и гайкой 21 обработанное сокончательным чистовым размером, напри 55 мер, цилиндрическое прямозубое зубчатоеколесо 14,Перемещением стола фрезерного станка22 совмещают ось деформирующего ролика4 с осью зубчатого колеса 14, как показа 60 но на фиг. 1 и фиг, 2. При этом деформирующий ролик 4, установленный на радиусеЙь вводят во впадину между зубьями обрабатываемого колеса 14 до получения зазора Л, между подвижной кареткой 15 и65 упором 19, В этом случае усилие вдавлигде Я, - приведенный радиус кривизныконтактируемых тел в точке контакта,Из формулы (1) следует, что получить одинаковую глубину деформированного слоя а можно при равенстве коэффициента т, и предела текучести о материала колеса в разных сечениях зуба. Обычно для партии зубчатых колес о, колеблется в небольших пределах и может быть принят постоянным, а коэффициент т, зависит от величины приведенного радиуса Я, кривизны и будет переменным.Для случая обработки конического прямозубого зубчатого колеса приведенные радиусы кривизны в точках контакта деформирующих роликов диаметрами О, и Осоответственно равны 1 2 1 1 1- р + + +1 2 1, 1 1р =о+ 1 +л приведенный радиус кривизны радиус кривизны профиля зуба в точке контакта роликадиаметром Х); приведенный радиус кривизны в точке контакта ролика диаметром В,; 1-- радиус кривизны профиля зуРзба в точке контакта ролика диаметром .О,.При обработке конического прямозубого зубчатого колеса наибольшее значение коэффициент т имеет при обработке вершины зуба у торца е и наименьшее - при обработке ножки зуба у торца и (см. фиг.7).Следовательно, чтобы гюлучить постоянную глубину деформированного слоя по всей длинеи ширине зуба при обработке, например, ножки зуба у торца и требуется сила вдавливания Рь а при обработке вершины зуба у торца е - значительно большая сила Р.Сила вдавливания деформирующих роли)ков в обрабатываемую поверхность находится в пропорциональной зависимости от величины растяжения (деформации) пружины 1 б (см, фиг. 1). Эта зависимость выражается нагрузочной характеристикой пружины, показанной на фиг. 9, из юторой следует, что с увеличением растяжения пружины 1 б с Л, до Лг мм сила вдавливания возрастает с Р, до Р,Разные степени деформации пружины достигаются установкой деформирующих роликов на радиусы Яй(см. фиг. 2).Разность между радиусами установки деформирующих роликов, например первого с радиусом Я и второго с радиусом Ропределяется выражениемвания Р (усилие предварительно деформированной) пружины 1 б, рассчитанное по формуле (1), будет действовать в контакте деформирующий ролик - эвольвента зуба.Вращение шпинделя 2 фрезерного станка со скоростью о передается через шпонку 10 корпусу инструмента 1 и деформирующим роликам 4, которые будут периодически входить в контакт с зубьями колеса с расчетными усилиями Р Р Р. При этом каждый деформирующий ролик 4 обрабатывает определенный участок эвольвенты и переходную, кривую и окружность впадин.После выхода из зацепления деформирующего ролика 4, установленного на радиусе Р, к обрабатываемому зубчатому колесу подходит ролик 5, установленный под углом Р. Ролик б входит в зацепление с зубом о колеса,и поворачивает его со скоростью о, на половину шага. Зубчатое колесо 14, повернутое Роликом 5 на половину шага, условно показано пунктиром. Второй ролик Б после поворота инструмента со скоРостью о (см. фиг. 6) на угол Оц, входит в контакт с зубом и (фиг. 1, 5) и поворачива.т зубчатое колесо еще на половину шага. В результате действия роликов б на зуб д и на зуб и зубчатое колесо поворачивается на полный шаг.Следующий деформирующий ролик, установленный на радиусе Явходит в следующую впадину между зубьями д и а и вместе с деформирующими роликами 4 обрабатывает участок профиля зуба. Затем весь процесс обработки повторяется.Для предотвращения .поворота обрабатываемого зубчатого колеса 14 более чем на один шаг 1, зубчатое колесо вращается с некоторым усилием, создаваемым пружиной 20.За один оборот корпуса 1 инструмента обрабатывается определенной длины участок колеса. Для обработки колеса по всей ширине столу фрезерного станка 22 сообщают поперечную подачу 5, Величина подачи 5 выбирается из условия перекрытия следов обработки после одного оборота колеса.Погрешности изготовления и установки устройства и обрабатываемого колеса компенсируются в процессе обработки за счет возвратно-поступательных перемещений 5, подвижной каретки 15 и поворота колеса вокруг своей оси с круговой подачей 5 в одну или,другую сторону, при этом перемещения , и 5 обеспечивают расчетное усилие вдавливания Р; в контакте деформирующий ролик - эвольвента зуба.Для обработки конического прямозубого зубчатого колеса достаточно повернуть подвижную каретку 1 Б с основанием 18 на угол конуса впадин так, чтобы поверхность впадины по ширине обрабатываемого зубчатого колеса 14 была параллельна направлению подачи 5, и произвести обработкуФор мула изобр етения 251. Устройство для обкатки зубьев зубчатых колес, содержащее инструмент, выполненный в виде диска и установленных последовательно по периферии диска деформирующих роликов, имеющих изменяющийся от одного к другому профиль, а также подпружиненную в направлении к диску оправку для установки зубчатого колеса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улуч.35шения качества поверхностного слоя зубьев, деформирующие ролики установлены на разных расстояниях от оси диска, причем расстояние каждого последующего ролика от оси диска определено из соотношения 40 Р;,й;=Лс +1 дгде Й;45Ру расстояние предшествующего ролика от оси диска;расстояние последующего ро.лика от оси диска;разность между расчетными усилиями вдавливания последующего и предшествующего роликов;угол подъема нагрузочной ха рактеристики пружины. 50 55 2. Устройство по п. 1, о тл ич а ю ще еся тем, что, с целью обеспечения автома.тического поворота зубчатого колеса, оно снабжено по меньшей мере одним допол.нительным роликом, установленным на дис ке за деформирующими роликами по ходуобкатки и имеющими ось, расположенную наклонно к оси диска,3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю ще- ес тем, что, с целью расширения типораз.меров обкатываемых зубчатых колес, дев тои же последовательности, как и при обработке цилиндрического прямозубогозубчатого колеса.5Известно, что с изменением модуля зацепления изменяется высота и толщиназуба колеса, а угол адавления остаетсяпо сто янныы,Для обработки зубчатых колес разногомодуля достаточно изменить толщину ре 1 Оцгулируемои прокладки 24 деформирующегоролика, при этом высота Ь конической части деформирующих элементов 23 роликавыбирается из возможности обработки з бчатзу5а ого колеса с максимальным модулем изпринятого для обработки диапазона модулей,Предлагаемое устройство обеспечиваетвысокое качество поверхностного слоя зубьев и высокую производительность обработкии.737087 формирующие ролики выполнены составными из двух конусных элементов и регулируемой по толщине прокладки, размещенной между кюнусными элементами. 10 Источник информации, принятый во внимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР ЪЪ 432958, кл. В 21 Н 5/04, 1970."1 1 раг,8г,7Составитель Т. Яковлева едактор Т, Морозова Техред В. Серякова Корректор С. Файн Заказ 578/710 Изд, Мг 302 Тираж 995 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ип. Харьк. фил, пред. Патент