RU2146995C1 - Grinding device for fastening of wheel for working of wheels with round teeth - Google Patents

Abstract

FIELD: production of wheels with round teeth. SUBSTANCE: device has body with external and internal tapered surfaces and flange with tapered hole and external cylindrical surface. Body is inserted in flange hole. Cone angle of body external surface is equal to cone angle of flange hole. Axes of tapered external surface of body and flange tapered hole are positioned at an angle φ_max to axes of tapered hole of body and flange external cylindrical surface, respectively. The angle φ_max depends on module of wheel being ground and working wheel diameter. Advantage of working of wheels with round teeth by means of cup grinding wheel positioned at an angle in given device is comparative simplicity of motions and machine-tool construction, reduced thermal stress of process and improved conditions of cooling liquid supply to cutting zone. EFFECT: higher efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано в производстве колес с круговыми зубьями особенно из трудношлифуемых сталей. The invention relates to the processing of metals by cutting and can be used in the manufacture of wheels with circular teeth, especially from hard-grinding steels.

Известна сегментная головка для шлифования спирально-конических колес, содержащая планшайбу, на которой с помощью сухарей закреплены абразивные сегменты [1]. Known segment head for grinding spiral bevel wheels containing a faceplate on which abrasive segments are attached using crackers [1].

Недостатком данного инструмента являются обусловленные наличием впадин резкое уменьшение виброустойчивости, прочности и площади рабочей поверхности инструмента, что в свою очередь снижает размерную стойкость головки, качество и производительность обработки. Кроме того, различное в площадях контакта образующих поверхностей шлифовального круга с выпуклой и вогнутой сторонами зубьев обрабатываемой шестерни приводит к появлению прижогов на вогнутых поверхностях зубьев либо к снижению производительности обработки в результате установления режимов резания исходя из условий шлифования вогнутой стороны зубьев. The disadvantage of this tool is due to the presence of depressions, a sharp decrease in vibration resistance, strength and area of the working surface of the tool, which in turn reduces the dimensional stability of the head, quality and processing performance. In addition, differences in the contact areas of the forming surfaces of the grinding wheel with the convex and concave sides of the teeth of the gear being machined lead to the appearance of burns on the concave surfaces of the teeth or to a decrease in processing performance due to the establishment of cutting conditions based on the grinding conditions of the concave side of the teeth.

Наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату является шлифовальная сегментная головка для обработки колес с круговыми зубьями, содержащая корпус с закрепленными на нем абразивными сегментами, имеющими две образующие поверхности, профилирующие одновременно выпуклые и вогнутые стороны зубьев [2]. Кроме того, сегменты выполнены различной длины, причем длина сегмента, обрабатывающего вогнутую сторону зуба, меньше длины сегмента, обрабатывающего выпуклую сторону зуба, а максимальные площади контакта рабочей поверхности сегментов с различными сторонами зуба равны между собой. The closest in technical essence and the achieved result is a grinding segment head for machining wheels with circular teeth, comprising a housing with abrasive segments mounted on it, having two forming surfaces, profiling simultaneously convex and concave sides of the teeth [2]. In addition, the segments are made of different lengths, and the length of the segment processing the concave side of the tooth is less than the length of the segment processing the convex side of the tooth, and the maximum contact areas of the working surface of the segments with different sides of the tooth are equal to each other.

Однако известная шлифовальная сегментная головка имеет существенный недостаток, обусловленный наличием впадин и выступов, которые резко уменьшают виброустойчивость, прочность и площадь рабочей поверхности, что в свою очередь снижает размерную стойкость инструмента, качество и производительность обработки. However, the known grinding segment head has a significant drawback due to the presence of depressions and protrusions, which dramatically reduce vibration resistance, strength and surface area, which in turn reduces the dimensional stability of the tool, the quality and productivity of processing.

Задачей изобретения является повышение производительности зубошлифования колес из закаленных и особенно из трудношлифуемых склонных к дефектообразованиям сталей и сплавов. The objective of the invention is to increase the performance of gear grinding wheels made of hardened and especially hard-to-defect steels and alloys.

Поставленная задача решается с помощью шлифовального устройства для крепления круга для обработки колес с круговым зубом, содержащего неподвижный корпус с внутренней конической поверхностью, при этом оно снабжено подвижным фланцем с коническим отверстием, наружной цилиндрической поверхностью и сквозными отверстиями, установленной на фланце прижимной гайкой и размещенными в сквозных отверстиях фланца болтами с Г-образной головкой, корпус выполнен с наружной конической поверхностью и установлен в коническом отверстии фланца, при этом угол конуса наружной поверхности корпуса равен углу конуса отверстия фланца, а оси конической наружной поверхности корпуса и конического отверстия фланца выполнены под углом φ_max к оси соответственно конического отверстия корпуса и наружной цилиндрической поверхности фланца, причем угол φ_max определен по формуле:
φ_max = 0,5arctg(2m/D),
где m - максимальный модуль нарезаемой номенклатуры зубчатых колес;
D - номинальный диаметр круга.The problem is solved by using a grinding device for attaching a wheel for machining wheels with a circular tooth, containing a stationary body with an internal conical surface, while it is equipped with a movable flange with a conical hole, an external cylindrical surface and through holes installed on the flange with a clamping nut and placed in through holes of the flange with bolts with a L-shaped head, the housing is made with an outer conical surface and installed in a conical hole of the flange, while the cone angle of the outer surface of the housing is equal to the cone angle of the flange hole, and the conical outer surface of the axle housing flange and the conical hole formed at an angle φ _max respectively to the axis of the conical hole casing and the outer cylindrical surface of the flange, the angle φ _max determined by the formula:
φ _max = 0.5arctg (2m / D),
where m is the maximum modulus of the cut nomenclature of gears;
D is the nominal diameter of the circle.

На фиг. 1 показана схема обработки шлифованием круговых зубьев чашечным цилиндрическим кругом, установленным под углом φ относительно оси шпинделя инструмента; на фиг. 2 - схема двусторонней обработки шлифованием круговых зубьев чашечным цилиндрическим кругом, установленным под углом φ относительно оси шпинделя инструмента; на фиг. 3 приведена конструкция шлифовального устройства для крепления круга для обработки колес с круговым зубом в положении нулевого угла наклона шлифовального круга, элемент А на фиг. 1 и 2; на фиг. 4 - то же, с максимальным углом наклона; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 6 - изменение высоты наружной и внутренней производящих поверхностей инструмента за один его оборот. In FIG. 1 shows a processing diagram for grinding circular teeth with a cup cylindrical wheel mounted at an angle φ relative to the axis of the tool spindle; in FIG. 2 is a diagram of a two-sided treatment by grinding circular teeth with a cup cylindrical wheel mounted at an angle φ relative to the axis of the tool spindle; in FIG. 3 shows the design of a grinding device for securing a wheel for machining wheels with a circular tooth in a zero-angle position of the grinding wheel, element A in FIG. 1 and 2; in FIG. 4 - the same, with a maximum angle of inclination; in FIG. 5 is a view B in FIG. 3; in FIG. 6 - change in the height of the outer and inner producing surfaces of the tool in one revolution.

Для изготовления закаленных колес 7 и выше степеней точности в качестве финишной обработки применимо зубошлифование. Шлифование круговых зубьев чашечными цилиндрическими кругами 1 (фиг. 1 и 2) является одним из основных способов финишной обработки колес с круговым зубом. For the manufacture of hardened wheels of 7 and higher degrees of accuracy, gear grinding is applicable as a finishing treatment. Grinding of circular teeth with cup cylindrical circles 1 (Figs. 1 and 2) is one of the main methods for finishing wheels with a circular tooth.

Устройство для крепления шлифовального чашечного цилиндрического круга для обработки колес 2 и 3 с круговым зубом состоит из неподвижного корпуса 4 (фиг. 3 - 5), выполненного в виде втулки, наружная и внутренняя поверхности которого являются усеченными конусами с пересекающимися осями O_к и O₁ под углом φ_max, равным половине максимального угла наклона круга и определяемым по формуле:
φ_max = 0,5arctg(2m/D),
где m - максимальный модуль нарезаемой номенклатуры зубчатых колес;
D - номинальный диаметр шлифовального круга.A device for attaching a grinding cup to a cylindrical wheel for machining wheels 2 and 3 with a circular tooth consists of a fixed body 4 (Fig. 3 - 5), made in the form of a sleeve, the outer and inner surfaces of which are truncated cones with intersecting axes O _to and O ₁ at an angle φ _max equal to half the maximum angle of inclination of the circle and determined by the formula:
φ _max = 0.5arctg (2m / D),
where m is the maximum modulus of the cut nomenclature of gears;
D is the nominal diameter of the grinding wheel.

С корпусом сопрягается подвижный фланец 5 коническим отверстием, ось O_к которого пересекается под углом φ_max с осью O₂ наружной цилиндрической поверхности, служащей базовой для установки шлифовального круга, последний закрепляется гайкой 6.Since the housing 5 is mated movable flange tapered bore, the axis O _to which intersect at an angle φ _max with the axis O ₂ of the outer cylindrical surface serving as a base for mounting the grinding wheel, the latter is fixed a nut 6.

Для фиксации фланца 5 на корпусе 4 применены болты 7 с Г-образными головками, которые расположены в сквозных отверстиях фланца. При завертывании гайки 8 с шайбой 9 болт Г-образной головкой, производя осевое смещение фланца 5, оказывает давление последним на корпус 4. Для отсчета угла наклона круга служит шкала 10, нанесенная на торце фланца 5, и нулевая отметка 11 - на торце корпуса 4 (фиг. 5). To fix the flange 5 to the housing 4, bolts 7 with L-shaped heads are used, which are located in the through holes of the flange. When screwing the nut 8 with the washer 9, the L-shaped bolt, making an axial displacement of the flange 5, exerts pressure on the casing 4 last. For counting the angle of inclination of the circle, use the scale 10 on the end of the flange 5 and the zero mark 11 on the end of the casing 4 (Fig. 5).

Введенный в конструкцию устройства корпус 4 с осью O_к конической наружной поверхностью позволяет плавно регулировать угол наклона шлифовального круга от нуля при совпадении осей O₁ и O₂ (фиг. 3) до φ = 2φ_max, когда оси O₁ и O₂ диаметрально расположены относительно оси O_к (фиг. 4).The body 4 introduced into the device’s design with the O axis _{to the} conical outer surface allows smooth adjustment of the angle of inclination of the grinding wheel from zero when the O ₁ and O ₂ axes coincide (Fig. 3) to φ = 2φ _max when the O ₁ and O ₂ axes are diametrically located relative to the axis O _to (Fig. 4).

Собранное со шлифовальным кругом устройство крепится на шпинделе 12 станка. The device assembled with the grinding wheel is mounted on the spindle 12 of the machine.

Сборку, регулировку устройства и правку шлифовального круга осуществляют в следующей последовательности. Фланец 5 с установленным между прокладками по ГОСТ 12.3.028 80 и закрепленным гайкой 6 шлифовальным кругом 1 насаживают на корпус 4. По шкале 10 фланец и корпус, проворачивая друг относительно друга, взаимно ориентируют и фиксируют болтами 7, затягивая гайки 8. Все устройство закрепляют на шпинделе 12. Перед обработкой производят правку и профилирование производящих поверхностей на базе исходной рейки в условиях обката. После правки круг обязательно балансируют путем установки балансировочных грузиков (не показаны). Assembly, adjustment of the device and dressing of the grinding wheel is carried out in the following sequence. A flange 5 with a grinding wheel 1 mounted between the gaskets in accordance with GOST 12.3.028 80 and fixed with a nut 6 is mounted on the housing 4. On a scale of 10, the flange and the housing, turning relative to each other, are mutually oriented and fixed with bolts 7, tightening the nuts 8. The whole device is fixed on the spindle 12. Before processing, dressing and profiling of the producing surfaces on the basis of the original rail in the conditions of rolling. After editing, the circle must be balanced by installing balancing weights (not shown).

Для изменения угла наклона шлифовального круга достаточно отпустить гайки 8 и провернуть фланец 5 с шлифовальным кругом при неподвижном корпусе 4 и шпинделе 12. По шкале 10 устанавливают угол наклона круга и закрепляют все устройство, затягивая гайки 8. Производят правку и профилирование производящих поверхностей на базе исходной рейки в условиях обката и балансировку круга. To change the angle of inclination of the grinding wheel, it is enough to loosen the nuts 8 and turn the flange 5 with the grinding wheel with the housing 4 and the spindle 12. On the scale 10, set the angle of the wheel and fix the whole device by tightening the nuts 8. Edit and profiling the producing surfaces on the basis of the original racks in the conditions of break-in and balancing the circle.

Предлагаемое шлифовальное устройство для крепления круга работает следующим образом. The proposed grinding device for attaching a circle works as follows.

Обработку цилиндрических колес с круговыми зубьями осуществляют чашечным цилиндрическим кругом 1, закрепленным на предлагаемом устройстве, ось O₁ вращения (фиг. 1 и 2) которого со скоростью ω перпендикулярна направлению обката заготовки 2 и в случае двусторонней обработки - двух заготовок 2 и 3. При этом для предотвращения прижогов на рабочих поверхностях зубьев зона контакта инструмента 1 с заготовкой 2 или 3 плавно прерывается благодаря установке чашечного цилиндрического круга 1 с осью O₂ под углом φ к оси O₁. Такая установка круга позволяет его наружной H и внутренней В производящим поверхностям плавно изменяться по высоте за один оборот инструмента (фиг. 6). За каждый угол, например, π/4 поворота главного движения инструмента относительно оси O₁ высоты наружной H и внутренней В производящих поверхностей изменятся на величину, равную 1/4(2m), при угле φ установки круга, определяемом по формуле:
φ = arctg(2m/D).
За пол-оборота круга (с положения см. фиг. 1 до положения на фиг. 2) высоты H и B уменьшатся на полную расчетную величину (2m), произойдет плавное прерывание контакта заготовки с инструментом и зоны резания; за вторые пол-оборота высоты H и B увеличатся на полную расчетную величину (2m) - резание продолжится.The processing of cylindrical wheels with circular teeth is carried out by a cup-shaped cylindrical circle 1 mounted on the proposed device, the axis _of rotation O ₁ (Figs. 1 and 2) of which at a speed ω is perpendicular to the rolling direction of the workpiece 2 and, in the case of two-sided processing, two workpieces 2 and 3. When this, to prevent burns on the working surfaces of the teeth, the contact zone of the tool 1 with the workpiece 2 or 3 is smoothly interrupted due to the installation of a cup cylindrical circle 1 with the axis O ₂ at an angle φ to the axis O ₁ . This installation of the circle allows its outer H and inner In producing surfaces to smoothly change in height for one revolution of the tool (Fig. 6). For each angle, for example, π / 4 of the rotation of the main movement of the tool relative to the axis O _{1, the} heights of the outer H and inner B of the producing surfaces will change by an amount equal to 1/4 (2m), with an angle φ of setting the circle, determined by the formula:
φ = arctan (2m / D).
Over a half-turn of the circle (from the position, see Fig. 1 to the position in Fig. 2), the heights H and B will decrease by the full calculated value (2m), the contact of the workpiece with the tool and the cutting zone will be gradually interrupted; in the second half turn, the heights H and B will increase by the full calculated value (2m) - cutting will continue.

Таким образом, предлагаемое устройство для обработки цилиндрических колес с круговыми зубьями позволяет производить шлифование с определенными интервалами, которые снижают температуру в рабочей зоне. Причем продолжительность резания между этими интервалами равна времени разрыва процесса. Тепловое насыщение металла прекращается и за время разрыва поверхность заготовки охлаждается. Под тепловым насыщением понимается такое состояние поверхности, когда ее температура достигает максимума и сохраняется определенное время. При этом состоянии возможно образование дефектов, ухудшающих эксплуатационные свойства деталей. За счет интервалов разрыва процесса удается заметно снизить температуру в зоне резания и избежать появления дефектов шлифования. Thus, the proposed device for the processing of cylindrical wheels with circular teeth allows grinding at certain intervals, which reduce the temperature in the working area. Moreover, the cutting time between these intervals is equal to the time the process breaks. The thermal saturation of the metal stops and during the break the surface of the workpiece is cooled. By thermal saturation is meant a state of the surface when its temperature reaches a maximum and a certain time is retained. In this condition, the formation of defects that degrade the operational properties of parts is possible. Due to the intervals of the process rupture, it is possible to significantly reduce the temperature in the cutting zone and to avoid the occurrence of grinding defects.

Обработка шлифовальным кругом, закрепленным в предлагаемом устройстве, выгодно отличается повышенной виброустойчивостью благодаря плавному и безударному входу и выходу режущей абразивной поверхности в зону резания, высокой прочностью инструмента ввиду отсутствия впадин и выступов на рабочей поверхности, хотя сам процесс прерывистый, что повышает размерную стойкость инструмента, предотвращает поломку и выкрашивание абразива, а снижение температуры в зоне шлифования позволяет повысить интенсивность процесса, производительность и качество обработки. Processing with a grinding wheel fixed in the proposed device compares favorably with increased vibration resistance due to the smooth and shockless entry and exit of the cutting abrasive surface into the cutting zone, high tool strength due to the absence of depressions and protrusions on the working surface, although the process itself is intermittent, which increases the dimensional stability of the tool, prevents breakage and chipping of the abrasive, and lowering the temperature in the grinding zone can increase the intensity of the process, productivity and processing honors.

Преимуществом обработки цилиндрических колес с круговыми зубьями чашечным цилиндрическим кругом, установленным в предлагаемом устройстве под углом, является сравнительная простота движений, а следовательно, простота конструкции станка и простота настройки. При шлифовании широковенцовых колес с увеличенной зоной контакта круга с заготовкой зона резания прерывается, и хотя сила резания возрастает, но снижается теплонапряженность процесса и улучшаются условия подвода охлаждающей жидкости в зону резания. В результате гарантируется бесприжоговая обработка поверхности зубьев, повышение производительности и точности зубообработки. Вследствие этого появляется возможность интенсивности процесса. The advantage of machining cylindrical wheels with circular teeth with a cup cylindrical wheel mounted at an angle in the proposed device is the comparative simplicity of movements, and therefore, the simplicity of the design of the machine and ease of setup. When grinding wide-crown wheels with an enlarged zone of contact between the wheel and the workpiece, the cutting zone is interrupted, and although the cutting force increases, the heat intensity of the process decreases and the conditions for supplying coolant to the cutting zone are improved. As a result, non-burr treatment of the tooth surface, increase in productivity and accuracy of tooth treatment are guaranteed. As a result, the possibility of the intensity of the process.

Claims (1)

Шлифовальное устройство для крепления круга для обработки колес с круговым зубом, содержащее неподвижный корпус с внутренней конической поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено подвижным фланцем с коническим отверстием, наружной цилиндрической поверхностью и сквозными отверстиями, установленной на фланце прижимной гайкой и размещенными в сквозных отверстиях фланца болтами с Г-образной головкой, корпус выполнен с наружной конической поверхностью и установлен в коническом отверстии фланца, при этом угол конуса наружной поверхности корпуса равен углу конуса отверстия фланца, а оси конической наружной поверхности корпуса и конического отверстия фланца выполнены под углом φ_max к оси соответственно конического отверстия корпуса и наружной цилиндрической поверхности фланца, причем угол φ_max определен по формуле
φ_max = 0,5 arctg(2m/D),
где m - максимальный модуль нарезаемой номенклатуры зубчатых колес;
D - номинальный диаметр круга.A grinding device for attaching a wheel for machining wheels with a circular tooth, comprising a stationary body with an internal conical surface, characterized in that it is provided with a movable flange with a conical hole, an external cylindrical surface and through holes, a clamping nut mounted on the flange and placed in the through holes of the flange bolts with a L-shaped head, the housing is made with an outer conical surface and installed in a conical hole in the flange, while the angle of the cone is outer on top of the housing is equal to the cone angle of the flange hole, and the axis of the conical outer surface of the housing and the conical hole of the flange are made at an angle φ _max to the axis of the conical hole of the housing and the outer cylindrical surface of the flange, and the angle φ _{max is} determined by the formula
φ _max = 0.5 arctg (2m / D),
where m is the maximum modulus of the cut nomenclature of gears;
D is the nominal diameter of the circle.

Images