RU2060117C1 - Method of processing arched teeth of gear wheels with involute profile - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: arched teeth of gear wheels forming cylindrical pair are processed by instrumental heads with face cutting members of zero profile. Under conditions of coordinated displacements of tool and blank, cutting members form with blank machine-tool engagement of instrumental rack on outer diameter when concave sides of teeth are processed and on internal diameter when convex sides of teeth are processed, correspondingly. Rated radius of instrumental heads forms profile arc of arched teeth. Reciprocal displacements of both members of machine-tool pair are carried out in direction parallel to machine-tool initial plane till all profiling points of active arc intersect cutting edge of instrumental head of machine-tool engagement surface and at the same time they convey radial feed in direction perpendicular to surface of machine-tool engagement. EFFECT: enhanced geometric accuracy of arched teeth at standard and increased angles of transmission engagement. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых и кинематических цилиндрических зубчатых передачах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in power and kinematic cylindrical gears.

Известна (авт.св. N 785569, кл. F 16 H 1/08, 1980), цилиндрическая зубчатая передача с продольной линией зуба, выполненной в виде дуги окружности с эвольвентным профилем зубьев, у которой основная и делительная окружности совмещены и расположены вблизи окружности нижних активных точек. Known (ed. St. N 785569, class F 16 H 1/08, 1980), a cylindrical gear with a longitudinal line of the tooth, made in the form of an arc of a circle with an involute tooth profile, in which the main and pitch circles are aligned and located near the circle lower active points.

Недостатком указанной арочной цилиндрической передачи и способа ее нарезания путем тангенциальной подачи обрабатывающих головок с нулевым профилем резцов к основному цилиндру является низкая контактная несущая способность вследствие небольшого угла зацепления и малых значений радиусов кривизны активных поверхностей зубьев. The disadvantage of this arched cylindrical gear and the method of cutting it by tangential feed of the machining heads with a zero profile of the cutters to the main cylinder is the low contact bearing capacity due to the small engagement angle and small values of the radii of curvature of the active surfaces of the teeth.

Известен также способ изготовления сопряженной пары зубчатых колес с круговыми зубьями [2] заключающийся в том, что вогнутую и выпуклую стороны зубьев обрабатывают резцовыми головками с нулевым профилем инструментальной рейки соответственно на внешнем и внутреннем диаметрах путем прямолинейного перемещения резцовых головок по линии зацепления изделие-инструмент так, чтобы точка режущей кромки находилась на касательной к эвольвентной поверхности зуба. Угол установки резцовых головок по отношению к оси изделия может быть равен 90^о или несколько меньше 90^о.There is also a method of manufacturing a mating pair of gears with circular teeth [2] consisting in the fact that the concave and convex sides of the teeth are treated with cutter heads with a zero profile of the tool rack, respectively, on the outer and inner diameters by rectilinear movement of the cutter heads along the line of engagement of the product-tool so so that the point of the cutting edge is tangent to the involute surface of the tooth. The installation angle of the cutter heads with respect to the axis of the product can be equal to 90 ^about or slightly less than 90 ^about .

Недостатком этого способа является искажение геометрии арочных зубьев по отношению к теоретически точной вследствие того, что часть профилирующих точек активной дуги инструмента перемещается не по поверхности зацепления, а в компланарных к ней плоскостях. The disadvantage of this method is the distortion of the geometry of the arched teeth in relation to theoretically accurate due to the fact that part of the profiling points of the active arc of the tool does not move along the engagement surface, but in planes coplanar to it.

Технический результат изобретения состоит в том, что обеспечивается геометрическая точность арочных зубьев при стандартном и увеличенном углах зацепления передачи. The technical result of the invention lies in the fact that the geometric accuracy of the arched teeth is ensured at standard and increased gear engagement angles.

Технический результат достигается тем, что обрабатывающий инструмент выполняется в виде вращающихся вокруг своих центральных осей круглых головок с торцовыми резцами (снабженными эльборовыми или кераматическими пластинами, или в виде стальных чашеобразных шлифовальных кругов с тонким слоем абразива на радиальной поверхности), имеет нулевой профиль по внешнему диаметру при чистовой обработке вогнутой стороны зуба и нулевой профиль по внутреннему диаметру и при чистовой обработке выпуклой стороны зуба, последовательно формирует рабочие поверхности арочных зубьев методом единичного деления и обката путем многократного возвратно-поступательного движения его (инструмента) в плоскостях, компланарных станочно-начальной плоскости при инструментально-станочном зацеплении обрабатываемого колеса, которое обеспечивает постоянное равенство тангенциальных скоростей делительной окружности колеса и инструмента так, что все точки активной профилирующей дуги окружности его (инструмента) многократно пересекают поверхность станочного зацепления при дополнительном, независимом от станочного перемещения центра профилирующей окружности инструмента по направлению оси, перпендикулярной поверхности станочного зацепления в пределах от контакта активной профилирующей дуги с цилиндром выступов на поверхности станочного зацепления цилиндра нижних активных точек боковых поверхностей зубьев с учетом допуска на колебание централи на поверхности станочного зацепления как в прямом, так и обратном направлениях. The technical result is achieved in that the processing tool is made in the form of round heads rotating around their central axes with end cutters (equipped with elbor or keramatic plates, or in the form of steel bowl-shaped grinding wheels with a thin layer of abrasive on a radial surface), has a zero profile in outer diameter when finishing the concave side of the tooth and the zero profile along the inner diameter and when finishing the convex side of the tooth, it sequentially forms the work the surface of the arch teeth by the method of single division and rolling around by repeatedly reciprocating its (tool) motion in planes coplanar to the machine-initial plane with the tool-machine engagement of the machined wheel, which ensures constant equality of the tangential velocities of the pitch circle of the wheel and the tool so that all the points of the active profiling arc of the circle of it (the tool) repeatedly intersect the surface of the machine engagement with an additional, independent from the machine movement of the center of the profile circle of the tool in the direction of the axis perpendicular to the surface of the machine engagement within the range from the contact of the active profile arc with the cylinder of protrusions on the surface of the machine engagement of the cylinder of the lower active points of the tooth flanks, taking into account the tolerance for the central line to oscillate on the surface of the machine gear in the opposite direction.

На фиг. 1 приведена схема движений инструмента при обработке вогнутой стороны зуба; на фиг. 2 схема движений инструмента при обработке выпуклой стороны арочного зуба. In FIG. 1 shows a diagram of the movements of the tool when processing the concave side of the tooth; in FIG. 2 diagram of the movements of the tool when processing the convex side of an arched tooth.

Инструментальная головка 1 с нулевым профилем по внешнему диаметру совершает независимое от станочного зацепления технологическое обрабатывающее движение вращения вокруг центральной оси АХ. Плоскость профилирующей окружности инструмента радиуса R_и параллельна станочно-начальной плоскости. Для лучшего представления кинематики движений инструментальная головка отведена от обрабатываемого зубчатого колеса 2 на расстояние С_иС_а по направлению оси АХ. На фиг. 1 показан лишь торцовый вид обрабатываемого арочного зубчатого колеса 2. Линия К_а, проходящая через полюс Р_о, находится на поверхности станочного зацепления, которая наклонена по отношению к станочно-начальной плоскости на стандартный угол α=20^о. В инструментальном станочном зацеплении радиус R_w станочно-начального цилиндра равен радиусу R делительного цилиндра. Поскольку станочно-начальная плоскость инструмента и станочно-начальный (делительный) цилиндр обрабатываемого зубчатого колеса катятся друг по другу без скольжения, тангенциальная скорость делительного цилиндра ω R и скорость перемещения инструментальной головки V в станочном зацеплении всегда равны между собой как при прямом, так и обратном движениях. При этом соприкосновение точек активной профилирующей дуги инструмента, под которой подразумевается участок КС_иК (фиг. 1), ограниченный шириной венца b_w, с рабочей поверхностью арочного зуба будет происходить лишь на поверхности зацепления на участке К_пК_а. Чтобы произвести обработку арочных зубьев с вогнутой стороны и получить теоретически точную их геометрию, необходимо после совмещения точек С_и, К инструментальной головки 1 соответственно с точками С_а, К_а на обрабатываемом колесе 2, перемещать ее возвратно-поступательно в станочном зацеплении в плоскостях, компланарных станочно-начальной, так, чтобы все точки активной профилирующей дуги КС_иК инструмента пересекали поверхность станочного зацепления NP_oK_a с медленным независимым от инструментально-станочного зацепления перемещением в прямом и обратном направлениях центра вращения А профилирующей окружности по направлению линии АВ, перпендикулярной поверхности стандартного инструментально-станочного зацепления в пределах от цилиндра выступов радиуса R_a до цилиндра нижних активных точек рабочих поверхностей арочных зубьев радиуса R_к.The tool head 1 with a zero profile in outer diameter performs an independent machining rotation motion around the central axis AX independent of machine engagement. The plane of the profiling circle of the tool of radius R _and parallel to the machine-starting plane. For a better representation of the kinematics of the movements of the tool head assigned machined toothed wheel 2 by a distance C _and C _and the direction of the axis AX. In FIG. 1 shows only the end view of the machined arch gear 2. The line K _a passing through the pole P _o is located on the surface of the machine engagement, which is inclined with respect to the machine-starting plane by a standard angle α = 20 ^о . In machine tool engagement, the radius R _{w of the} machine-starting cylinder is equal to the radius R of the dividing cylinder. Since the machine-initial plane of the tool and the machine-initial (dividing) cylinder of the gear being machined roll non-slip along each other, the tangential speed of the dividing cylinder ω R and the speed of movement of the tool head V in the machine engagement are always equal to each other both for the forward and reverse movements. In this case, the contact points of the active profiling arc of the tool, which means the section KS _and K (Fig. 1), limited by the width of the crown b _w , with the working surface of the arched tooth will occur only on the engagement surface on the site K _p K _a . In order to process the arch teeth from the concave side and obtain their theoretically exact geometry, it is necessary, after combining the points C _and K of the tool head 1 with the points C _a , K _a on the machined wheel 2, to move it reciprocating in machine engagement in planes, machining start-coplanar so that all points of the active arc contouring tool K _and COP surface cross linking machine NP _o K _a slow independent of the tool-engaging movement of the machine in the forward and reverse directions of rotation center A contouring circumference direction of the line AB, perpendicular to the surface of a standard machine tool-engaging between the projections of the cylinder radius R _a of the lower cylinder to active points of the working surfaces of the teeth arch radius R _k.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

На фиг. 1 движение точки С_и вершины профилирующей дуги инструмента 1 показано стрелками. Точка С_и с момента соприкосновения с цилиндром выступов радиуса R_a на поверхности инструментально-станочного зацепления NP_oK_a перемещается от положения К_а до С_а, затем возвращается назад на поверхность инструментально-станочного зацепления, но со смещением перпендикулярно этой плоскости и снова устремляется вперед, как показано стрелками фиг. 1. Такие движения точки С_и совершает до тех пор, пока не коснется цилиндра нижних активных точек рабочих поверхностей арочных зубьев. После этого точка С_и может повторить движения в обратном направлении до выхода инструмента из зацепления с обрабатываемым зубчатым колесом. В этот момент происходит поворот обрабатываемого колеса на один шаг по делительному цилиндру и движения точки С_и повторяются при чистовой обработке вогнутой рабочей поверхности второго арочного зуба.In FIG. 1, the motion of point C _{and the} top of the profiling arc of tool 1 is shown by arrows. Point C _and from the moment of contact with the cylinder of protrusions of radius R _a on the surface of the machine tool engagement NP _o K _a moves from the position K _a to C _a , then returns back to the surface of the machine tool engagement, but with an offset perpendicular to this plane and rushes again forward, as shown by the arrows of FIG. 1. Such movement of the point C _and makes up until the cylinder touches the lower active points Surface arch of teeth. After that point C _and can repeat the movement in the opposite direction to release the tool from engagement with a workpiece gearwheel. At this point, the processed wheel rotation by one step of a separating cylinder and movement of the point C _and repeated for finishing working the concave surface of the second arched tooth.

Аналогично производится обработка выпуклой стороны арочного зуба (фиг. 2). Отличие заключается лишь в том, что инструмент (например, чашечный шлифовальный круг) имеет нулевой профиль по внутреннему цилиндру радиуса R_и. Точка К инструмента перемещается возвратно-поступательно от поверхности инструментально-станочного зацепления до подхода к ней точки С_и и обратно в плоскостях, компланарных станочно-начальной с одновременным движением центра А по направлению АБ, перпендикулярному поверхности С_иР_о. После завершения обработки рабочей поверхности выпуклой стороны зуба происходит отвод инструмента из зацепления, поворот обрабатываемого колеса 2 на один шаг по делительной окружности и начинается обработка рабочей поверхности второго арочного зуба.Similarly, the convex side of the arched tooth is processed (Fig. 2). The only difference is that the tool (for example, a cup grinding wheel) has a zero profile along the inner cylinder of radius R _and . Point K tool is reciprocated by surface-machining instrumentally engagement to approach thereto _and point C and back in planes coplanar stanochnyh-starting with the simultaneous movement of the center A of the AB direction perpendicular to the surface of the C _and P _o. After the processing of the working surface of the convex side of the tooth is completed, the tool is retracted from the mesh, the machined wheel 2 is rotated one step along the pitch circle and the working surface of the second arched tooth begins.

На специализированном станке обе инструментальные головки (для обработки выпуклой и вогнутой сторон зуба) могут работать совместно, благодаря чему значительно ускоряется процесс фанишной отделки арочных эвольвентных зубчатых колес по сравнению с обычными шлифовальными станками. On a specialized machine, both tool heads (for machining the convex and concave sides of the tooth) can work together, which greatly speeds up the process of finishing the arched involute gears compared to conventional grinding machines.

Claims (1)

Способ обработки арочных зубьев зубчатых колес с эвольвентным профилем, образующих цилиндрическую передачу, инструментальными головками с торцевыми режущими элементами нулевого профиля, образующими в условиях согласованных перемещений с заготовкой станочное зацепление инструментальной рейки на внешнем диаметре при обработке вогнутых сторон зубьев и на внутреннем диаметре при обработке выпуклых сторон зубьев соответственно, причем номинальный радиус инструментальных головок образует дугу профиля арочных зубьев, отличающийся тем, что обоим элементам станочной пары сообщают возвратно-поступательное перемещение в направлении, параллельном станочной начальной плоскости, до пересечения всеми профилирующими точками активной дуги режущей кромки инструментальной головки поверхности станочного зацепления и одновременно сообщают радиальную подачу в направлении, перпендикулярном к поверхности станочного зацепления. A method of processing arched teeth of gears with an involute profile forming a cylindrical gear, with tool heads with end cutting elements of zero profile, forming, under conditions of coordinated movements with the workpiece, machine gear engagement of the tool rack on the outer diameter when machining the concave sides of the teeth and on the inner diameter when machining the convex sides teeth, respectively, and the nominal radius of the tool heads forms an arch profile arched teeth, characterized in that the reciprocating movement is reported to both elements of the machine pair in a direction parallel to the machine start plane, until all the profiling points of the active arc intersect the cutting edge of the tool head of the machine engagement surface and at the same time report the radial feed in the direction perpendicular to the surface of the machine engagement.

Images