RU2090341C1 - Device for working gear wheels - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has a support for a mandrel received in the chuck of a turner, the rear center being fixed, and working rollers. The rollers are mounted on the lateral support for permitting adjusting rotation about the vertical axis and reciprocation along the lateral support. The rollers can reciprocate in the direction of feeding with the use of the longitudinal support. The rollers are composed and consist of lip, strengthening, and output portions. The relationship between the height of the lip portion of the roller and the width of the gear wheel, the magnitude of the lip angle as well as the shape and height of the strengthening portion of the roller are defined by relationships presented in the invention description. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 3 dwg

Description

Описываемое изобретение относится к машиностроению и предназначено для калибрования с одновременным упрочнением эвольвентных поверхностей зубчатых колес. The described invention relates to mechanical engineering and is intended for calibration while strengthening the involute surfaces of the gears.

Известны способ обработки зубчатых колес с бочкообразным зубом и устройство для его осуществления [1] Устройство для обработки зубчатых колес включает справку для установки зубчатого колеса с возможностью вращения, укрепленную в шпинделе токарного станка, и непосредственно устройство, смонтированное на суппорте станка. Инструмент для обработки установлен в стакане, укрепленном на валу, который размещен в опорах поворотной плиты. Последняя опирается на основание и имеет привод. Инструмент также имеет привод возвратно-поступательного движения и систему торможения. A known method of processing gears with a barrel-shaped tooth and a device for its implementation [1] A device for processing gears includes a certificate for installing a gear wheel rotatably mounted in a spindle of a lathe, and directly a device mounted on a support of the machine. The processing tool is installed in a glass mounted on a shaft, which is placed in the supports of the turntable. The latter rests on the base and has a drive. The tool also has a reciprocating drive and braking system.

Известное устройство довольно сложно по конструкции, но основным его недостатком является его неуниверсальность, так как оно не обеспечивает обработку колес разных размеров. Объясняется это тем, что конструкция инструмента предусматривает охват обрабатываемого колеса, поэтому для зубчатых колес разных размеров должны быть и соответствующие инструменты. The known device is rather complicated in design, but its main drawback is its non-universality, since it does not provide processing of wheels of different sizes. This is explained by the fact that the design of the tool provides for the coverage of the machined wheel, therefore, for gears of different sizes there must be appropriate tools.

Известен также способ отделочной обработки зубчатых колес [2] Устройство для осуществления данного способа содержит опору для обрабатываемого колеса и смонтированные в подшипниковых опорах обрабатывающие инструменты в виде роликов, установленные с обеих сторон от заготовки. Обрабатывающие инструменты взаимосвязаны между собой посредством шарнирного четырехзвенника, состоящего из пары дисков (кривошипов), шатуна и привода, в свою очередь состоящего из электродвигателя и ременной передачи Перемещение обрабатываемого колеса осуществляют либо при помощи поворотного стола (при скрещивании осей колеса и инструментов), либо посредством гидроцилиндра (для создания окружного нагружения). There is also a method of finishing processing of gears [2] A device for implementing this method comprises a support for the machined wheel and machining tools mounted in bearing bearings in the form of rollers mounted on both sides of the workpiece. The processing tools are interconnected by means of a four-link articulated joint consisting of a pair of disks (cranks), a connecting rod and a drive, which in turn consists of an electric motor and a belt drive. The machined wheel is moved either by means of a rotary table (when crossing the axes of the wheel and tools), or by hydraulic cylinder (to create a circumferential load).

Данное устройство, как и предыдущее, имеет следующие недостатки: ограниченные возможности при обработке колес различного диаметра, а также сложность конструкции, в частности, наличие гидроцилиндра, перемещение цилиндра в котором требует установки следящих узлов, чтобы не пострадала точность обработки. This device, like the previous one, has the following disadvantages: limited capabilities when machining wheels of various diameters, as well as the complexity of the design, in particular, the presence of a hydraulic cylinder, the movement of the cylinder in which requires the installation of tracking units, so as not to affect the accuracy of processing.

Основной задачей описываемого устройства является расширение его функциональных возможностей путем обеспечения возможности обработки колес различных диаметров. Причем обработка предусматривает как калибрование, так и упорядочение путем поверхностно-пластического деформирования эвольвентных поверхностей зубчатых колес. Обе эти операции осуществляются последовательно за один приход ролика. Попутно решаемыми задачами являются упрощение конструкции устройства и повышение точности обработки. The main objective of the described device is to expand its functionality by providing the ability to handle wheels of various diameters. Moreover, the processing involves both calibration and ordering by surface-plastic deformation of the involute surfaces of the gears. Both of these operations are carried out sequentially in a single movie arrival. Along the way, the tasks to be solved are to simplify the design of the device and increase the accuracy of processing.

Поставленные результаты достигаются тем, что в устройстве для обработки зубчатых колес, включающем опору для справки с обрабатываемым колесом и смонтированные в подшипниковых опорах обрабатывающие инструменты в виде роликов, оправке с зубчатым колесом укреплена непосредственно в патроне токарного станка и зафиксирована его задним вращающимся центром, а обрабатывающие ролики смонтированы на поперечном суппорте с обеих сторон от патрона с возможностью поворота относительно вертикальной оси и возвратно-поступательного перемещения по горизонтали и выполнены состоящими из трех частей заборной, упрочняющей и выходной. The set results are achieved by the fact that in the device for processing gears, including a support for reference with the machined wheel and mounted in the bearing bearings processing tools in the form of rollers, a mandrel with a gear wheel is mounted directly in the lathe chuck and fixed by its rear rotating center, and the machining the rollers are mounted on the transverse support on both sides of the cartridge with the possibility of rotation about the vertical axis and reciprocating movement horizontal and made of three parts of the fence, reinforcing and output.

При этом заборная часть каждого ролика имеет высоту в пределах 0,5 1,0 ширины зубчатого колеса и угол заборного конуса β 2 8^o, упрочняющая его часть выполнена цилиндрической с высотой 3 5 мм, а выходная часть ролика аналогична заборной. Описываемое расположение обрабатывающих роликов позволяет одновременно обрабатывать как правые, так и левые эвольвентные поверхности зубьев, а также впадины зубчатого колеса.In this case, the intake part of each roller has a height within 0.5 to 1.0 of the width of the gear wheel and the angle of the intake cone β 2 8 ^o , its strengthening part is made cylindrical with a height of 3 5 mm, and the output part of the roller is similar to the intake. The described arrangement of the processing rollers allows to simultaneously process both the right and left involute surfaces of the teeth, as well as the valleys of the gear.

Кроме того, такое расположение роликов позволяет разгрузить шпиндель токарного станка и оправку с заготовкой от одностороннего приложения нагрузки (в отличие от применения одного ролика) а также дает возможность регулировать степень пластической деформации равномерно по обрабатываемым поверхностям зуба зубчатого колеса. In addition, this arrangement of the rollers allows you to unload the spindle of the lathe and the mandrel with the workpiece from unilateral application of the load (as opposed to the use of a single roller) and also makes it possible to adjust the degree of plastic deformation evenly along the machined surfaces of the gear tooth.

Выполнение каждого ролика сборным, состоящим из трех частей (заборной - калибрующей, упрочняющей выглаживающей и выходной) позволяет одновременно производить калибрование (шевенгование) и упрочнение (выглаживание) обрабатываемых поверхностей зубьев. The execution of each roller by an assembly consisting of three parts (intake - calibrating, strengthening smoothing and output) allows both calibration (sheving) and hardening (smoothing) of the machined tooth surfaces.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на А фиг.1 схематично изображен общий вид описываемого устройства; фиг.2 показан вид А на фиг.1; фиг.3 дан вид Б на фиг.2. The invention is illustrated by drawings, where in figure 1 schematically shows a General view of the described device; figure 2 shows a view of figure 1; figure 3 is a view of B in figure 2.

Предлагаемое устройство содержит оправку 1 для заготовки 2, токарный патрон 3, задний вращающийся центр 4, калибрующе-упрочняющие ролики 5 и 6, опоры роликов 7 и 8, валы 9 и 10, на которых укреплены ролики 5 и 6, каждых из которых имеет заборную (калибрующую) 11 часть, упрочняющую 12 и выходную 13 части, а также стружкоотделительные канавки 14 на калибрующей 11 части ролика для долбления стружки и снижения усилий калибрования. Позицией 15 показан поперечный суппорт токарного станка, а позицией 16 его продольный суппорт. The proposed device contains a mandrel 1 for the workpiece 2, a turning chuck 3, a rear rotating center 4, calibrating reinforcing rollers 5 and 6, bearings of the rollers 7 and 8, shafts 9 and 10, on which the rollers 5 and 6 are mounted, each of which has a fence (calibrating) 11 part, reinforcing 12 and output 13 parts, as well as chip separating grooves 14 on the calibrating 11 part of the roller for chipping chips and reducing calibration efforts. Position 15 shows the transverse support of the lathe, and position 16 shows its longitudinal support.

Заготовка (зубчатое колесо) 2 устанавливается на оправку 1. Оправка 1 зажимается в патроне 3 токарного станка и поджимается (для увеличения жесткости) задним вращающимся центром 4. Устройство с двумя калибрующе-упрочняющими (выплащивающими) роликами 5 и 6 закрепляется на поперечном суппорте 15 токарного станка. Калибрующе-упрочняющие ролики 5 и 6 консольно закреплены на валах 9 и 10. установленных в подшипниковых опорах. Оси валов 9 и 10 в вертикальной плоскости установлены по линии центров токарного станка 3. The workpiece (gear wheel) 2 is mounted on the mandrel 1. The mandrel 1 is clamped in the lathe chuck 3 and is pressed (to increase rigidity) by the rear rotating center 4. The device with two gauge-strengthening (flattening) rollers 5 and 6 is fixed on the transverse support 15 of the turning machine tool. Calibration-strengthening rollers 5 and 6 are cantilevered on the shafts 9 and 10. installed in the bearing bearings. The axis of the shafts 9 and 10 in a vertical plane are installed along the line of the centers of the lathe 3.

Для калибрования и упрочнения (выглаживания) эвольвентных поверхностей и впадин зубьев зубчатых колес калибрующе-упрочняющие ролики 5 и 6 выполнены сборными (см. фиг.2, вид А) и состоят на из трех частей: заборной 11 с углом заборного конуса b2 8^o и высотой, равной 0,5 1 ширины зубчатого колеса, упрочняюще-выглаживающей 12 высотой 3 5 мм. имеющей цилиндрическую форму, и выходной 13, идентичной заборной части 11. Заборная часть 11 предназначена для постепенного вхождения в зацепление с заготовкой (зубчатым колесом) и исправления погрешностей предыдущей обработки (зубодолбления, зубофрезерования и т.п.) зубьев путем снятия слоя (шевенгования) с обрабатываемых поверхностей зубьев заготовки. Часть 12 служит для упрочнения (выглаживания) эвольвентных поверхностей и впадин, обрабатываемых ранее заборной частью 11. Выходная часть 13 служит для плавного выхода ролика из работы и представляет собой точную копию заборной части 11, что расширяет технологические возможности инструмента. При износе или поломке заборной части 11 ролик может переставляться, и выходная часть 13 становится заборной. Для уменьшения усилия калибрования и дробления стружки заборная часть 11 (см. фиг.3, вид Б) имеет стружкоделительные канавки 14, глубиной f=0,5-0,6 мм с шагом t=1-3 мм и радиусом R.For calibration and hardening (smoothing) of involute surfaces and tooth cavities of the gears, the calibrating and strengthening rollers 5 and 6 are prefabricated (see Fig. 2, view A) and consist of three parts: intake 11 with an angle of the intake cone b2 8 ^o and height equal to 0.5 1 of the width of the gear wheel, hardening-smoothing 12 height of 3 5 mm having a cylindrical shape, and an output 13 identical to the intake part 11. The intake part 11 is intended for gradual engagement with the workpiece (gear) and to correct the errors of the previous processing (gear grinding, gear hobbing, etc.) of the teeth by removing the layer (shaving) from machined surfaces of the teeth of the workpiece. Part 12 serves to harden (smooth) involute surfaces and depressions previously treated with the intake part 11. The output part 13 serves to smoothly exit the roller and is an exact copy of the intake part 11, which extends the technological capabilities of the tool. If the intake part 11 is worn or broken, the roller can be rearranged, and the output part 13 becomes the intake. To reduce the calibration and crushing force of the chips, the intake part 11 (see FIG. 3, view B) has chip splitting grooves 14 with a depth of f = 0.5-0.6 mm with a pitch of t = 1-3 mm and radius R.

Опоры 7 и 8 с роликами 5 и 6 укреплены на поперечном суппорте 15 токарного станка с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения для обработки заготовки (зубчатых колес) разных диаметров, как прямозубых, так и косозубых колес. Регулировка осуществляется путем перемещения опор 7 и 8 вдоль поперечного суппорта 15 и поворота по лимбу на требуемый угол. The supports 7 and 8 with rollers 5 and 6 are mounted on the transverse support 15 of the lathe with the possibility of rotation and reciprocating movement for processing workpieces (gears) of different diameters, both spur and helical gears. Adjustment is carried out by moving the supports 7 and 8 along the transverse caliper 15 and turning on the dial at the desired angle.

Устройство работает следующим образом. После регулировки на требуемый диаметр заготовки и настройки на нужный угол зацепления ролики 5 и 6 заводят на 1/3 1/4 заходной их части 11 в зубья обрабатываемой заготовки 2 (колеса) и осуществляют вращение шпинделя станка с заготовкой со скоростью v. При этом роликам 5 и 6 сообщают продольную подачу при помощи продольного суппорта 16. По мере вхождения заборной (калибрующей) 11 и упрочняющей (выглаживающей) 12 частей роликов 5 и 6 в заготовку 2 происходит одновременное калибрование и упрочнение (выглаживание) эвольвентных поверхностей и впадин зубьев зубчатого колеса. The device operates as follows. After adjusting to the required diameter of the workpiece and adjusting to the desired angle of engagement, the rollers 5 and 6 are inserted 1/3 1/4 of their input part 11 into the teeth of the workpiece 2 (wheels) and the machine spindle is rotated with the workpiece at a speed v. In this case, the rollers 5 and 6 are informed of the longitudinal feed by means of the longitudinal support 16. As the intake (calibrating) 11 and hardening (smoothing) 12 parts of the rollers 5 and 6 enter the workpiece 2, the involute surfaces and tooth cavities are simultaneously calibrated and hardened (smoothed) gear wheels.

После того как упрочняющая (выглаживающая) часть 12 роликов 5 и 6 выйдет из зацепления с заготовкой 2 и войдет в зацепление с выходной их частью 13, обработка прекращается, затем обратным (ускоренным) ходом ролики 5 и 6 выводятся из зацепления с заготовкой 2 в исходное положение. Обработанное колесо снимают и устанавливают новую заготовку. Цикл обработки повторяется. After the hardening (smoothing) part 12 of the rollers 5 and 6 disengages from the workpiece 2 and engages with the output part 13, processing stops, then the rollers 5 and 6 are disengaged from the workpiece 2 in the initial (accelerated) motion position. The machined wheel is removed and a new workpiece is installed. The processing cycle is repeated.

Предложенное устройство позволяет производить высокопроизводительную калибровку с одновременным упрочнением эвольвентных поверхностей зубчатых колес, улучшает их качество (степень точности повышается на 1. 2 класса), что позволяет повысить эксплуатационный срок службы колес в сравнении с обычными типовыми методами обработки (шевенгованием, зубошлифованием) и т.п. The proposed device allows for high-performance calibration with simultaneous hardening of involute surfaces of gears, improves their quality (accuracy increases by 1. 2 classes), which allows to increase the operational life of the wheels in comparison with conventional standard processing methods (shaving, gear grinding), etc. P.

Claims (2)

1. Устройство для обработки зубчатых колес, содержащее опору для оправки с обрабатываемым колесом и смонтированные в подшипниковых опорах обрабатывающие инструменты в виде роликов, отличающееся тем, что оправка для размещения зубчатого колеса установлена в патроне токарного станка с фиксацией ее задним центром, а обрабатывающие ролики установлены на поперечном суппорте с возможностью регулировочного поворота относительно вертикальной оси и возвратно-поступательного перемещения вдоль поперечного суппорта, а также с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении подачи посредством продольного суппорта и выполнены составными из заборной, упрочняющей и выходной частей. 1. A device for machining gears, containing a support for a mandrel with a machined wheel and mounted in bearing bearings machining tools in the form of rollers, characterized in that the mandrel for accommodating the gear is mounted in the chuck of the lathe with its rear center fixing, and the machining rollers are installed on the transverse caliper with the possibility of adjusting rotation about the vertical axis and reciprocating movement along the transverse caliper, as well as with the possibility of Conversely translational movement in the feed direction through the longitudinal support and are made of composite intake, hardening and output parts. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что заборная часть каждого ролика имеет высоту в пределах 0,5 1,0 ширины зубчатого колеса и угол заборного конуса β = 2 - 8^°, упрочняющая часть его выполнена цилиндрической с высотой 3 5 мм, а выходная часть аналогична заборной.2. The device according to claim 1, characterized in that the intake part of each roller has a height within 0.5 1.0 of the width of the gear wheel and the angle of the intake cone β = 2 - 8 ^° , the hardening part is made cylindrical with a height of 3 5 mm , and the output part is similar to the fence.

Images