RU2369469C1

RU2369469C1 - Method of machining spur gear wheels by shaving-rolling together

Info

Publication number: RU2369469C1
Application number: RU2008107066/02A
Authority: RU
Inventors: Андрей Андреевич Маликов (RU); Андрей Андреевич Маликов; Евгений Николаевич Валиков (RU); Евгений Николаевич Валиков; Александр Сергеевич Ямников (RU); Александр Сергеевич Ямников; Андрей Викторович Сидоркин (RU); Андрей Викторович Сидоркин
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-10-10

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: method is intended for machining gear wheels with circular or arc-like tooth shape and comprises free rolling of tool that features cutting edges offset along helical surface, and machined gear wheel. Note that the tool engages gear wheel to be machined out-of-pole, machining being carried out during intermittent radial feed after each of 2 to 4 machining cycles that include turning the tool back and forth for the number of revolutions equal to that of the gear wheel teeth. Aforesaid cycles do not comprise radial feed during 1 to 2 rolling cycles that include turning the tool back and forth for the number of revolutions equal to that of the gear wheel teeth. Note here that the tool has the number of teeth with no common multipliers with the number of machined gear teeth, except for unity. Tool and gear wheel are located on axes intersecting at 90°. Machining is performed with the tool with circular or arc-like tooth shape. Note that cutting edges of aforesaid teeth are located on flat cutting wheel.

EFFECT: perfected method.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке круговых или арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.The invention relates to the field of engineering, in particular to the processing of circular or arched teeth of spur gears.

Известен способ нарезания круговых зубьев зубчатых колес инструментом в виде двух планшайб с равномерно расположенными по окружности выступами, на которых размещают по одинаково направленным спиралям режущие элементы, при этом планшайбам сообщают вращение в противоположном направлении с постоянным сдвигом фаз на угол

, где z - число выступов каждой впадины [А.с. СССР №1296327, В23F 9/02, Бюл. №10, 1987].A known method of cutting circular gear teeth with a tool in the form of two faceplates with protrusions uniformly spaced around the circumference, on which the cutting elements are placed in the same direction of the spirals, while the facets are informed of rotation in the opposite direction with a constant phase shift by an angle

where z is the number of protrusions of each cavity [A.S. USSR No. 1296327, B23F 9/02, Bull. No. 10, 1987].

Недостатком способа является то, что он позволяет обрабатывать только бочкообразные зубья, линия которых отличается от дуги окружности.The disadvantage of this method is that it allows you to process only barrel-shaped teeth, the line of which differs from the arc of a circle.

Известен способ обработки круговых зубьев колес цилиндрических и винтовых передач методом непрерывного деления, инструментом со спиральной формообразующей поверхностью, при этом угол скрещивания осей инструмента и заготовки равен 90° [А.с. СССР №429909, В23F 9/02, В23F 9/08, Бюл. №20, 1974]. Инструмент или заготовку приводят в относительное прямолинейное движение в направлении, перпендикулярном оси заготовки или инструмента, либо в круговое движение вокруг оси производящего колеса и сообщают заготовке или инструменту дополнительное движение подачи вдоль оси инструмента.A known method of processing the circular teeth of the wheels of cylindrical and helical gears by the method of continuous division, a tool with a spiral forming surface, while the angle of intersection of the axes of the tool and the workpiece is 90 ° [A. USSR No. 429909, B23F 9/02, B23F 9/08, Bull. No. 20, 1974]. The tool or workpiece is brought into relative rectilinear motion in a direction perpendicular to the axis of the workpiece or tool, or in a circular motion around the axis of the producing wheel and the workpiece or tool is informed of an additional feed movement along the tool axis.

Недостатком способа является то, что он не позволяет обрабатывать круговые симметричные зубья.The disadvantage of this method is that it does not allow to process circular symmetrical teeth.

Известен способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием, включающий свободный обкат шевера-прикатника, имеющего режущие кромки, смещенные по винтовой поверхности, и обрабатываемого колеса, установленных на параллельных осях, при этом зацепление шевера-прикатника с обрабатываемой колесом выполняют внеполюсным, а обработку ведут с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов, включающих поворот шевера-прикатника в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания, включающих поворот шевера-прикатника в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, при этом используют шевер-прикатник, число зубьев которого не имеет общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса, кроме единицы [Пат. РФ №2224624, МПК⁷ В23F 19/06, Бюл. №6, 2004].A known method of processing cylindrical gears by shewing-rolling, including a free run-in of a shaver-prikatnik having cutting edges offset along a helical surface, and a machined wheel mounted on parallel axes, wherein the engagement of the shaver-prikatnik with the machined wheel is performed out of pole, and the processing is carried out with periodic radial feed after each of 2-4 working cycles, including turning the shaver-prikatnik in forward and reverse directions by the number of revolutions equal to the number of memory beat the machined wheel, and without radial feed for 1-2 nursing cycles, including turning the shaver-prikatnik in the forward and reverse directions by the number of revolutions equal to the number of teeth of the machined wheel, using a shaver-prikatnik, the number of teeth of which does not have common factors with the number of teeth of the machined wheel, except for a unit [Pat. RF №2224624, IPC ⁷ В23F 19/06, Bull. No. 6, 2004].

Недостатком способа является ограничение минимального числа зубьев обрабатываемой заготовки. Это объясняется тем, что при малых числах зубьев заготовки невозможно обеспечить требуемое условие внеполюсного зацепления между инструментом и заготовкой из-за заострения зубьев инструмента.The disadvantage of this method is the limitation of the minimum number of teeth of the workpiece. This is because with small numbers of teeth of the workpiece, it is not possible to provide the required condition for out-of-pole engagement between the tool and the workpiece due to the sharpening of the teeth of the tool.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей способа обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием, создание возможности обработки зубчатых колес с малым числом зубьев.The objective of the invention is the expansion of technological capabilities of the method of processing cylindrical gears by shewing-rolling, creating the possibility of processing gears with a small number of teeth.

Поставленная задача решается тем, что способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием включает свободный обкат инструмента, имеющего режущие кромки, смещенные по винтовой поверхности, и обрабатываемого колеса, при этом зацепление инструмента с обрабатываемой колесом выполняют внеполюсным, а обработку ведут с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, при этом используют инструмент, число зубьев которого не имеет общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса, кроме единицы, причем инструмент и заготовку-колесо устанавливают на пересекающихся под углом 90° осях, обработку производят инструментом, линия зубьев которого имеет круговую или арочную форму, а режущие кромки круговых или арочных зубьев инструмента расположены на плоском производящем колесе.The problem is solved in that the method of processing cylindrical gears by shewing-rolling involves free rolling in a tool having cutting edges offset along a helical surface and a machined wheel, while engaging the tool with the machined wheel is performed out-of-pole, and processing is carried out with periodic radial feed after each of 2-4 operating cycles, including turning the tool in the forward and reverse directions by the number of revolutions equal to the number of teeth of the machined wheel and without radial feed for 1-2 nursing cycles, including turning the tool in the forward and reverse directions by the number of revolutions equal to the number of teeth of the machined wheel, using a tool whose number of teeth does not have common factors with the number of teeth of the machined wheel, except units, and the tool and the workpiece-wheel are mounted on axes intersecting at an angle of 90 °, the treatment is performed with a tool whose tooth line has a circular or arched shape, and the cutting edges are circular or arched tool teeth are located on the flat producing wheel.

На чертеже изображена схема способа обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием.The drawing shows a diagram of a method of processing cylindrical gears by shewing-rolling.

Инструмент 1 выполнен в виде плоского производящего колеса, установленного на цилиндрическую оправку 2, и жестко закреплен на ней гайкой 3. Заготовка-колесо 4 установлена свободно на цилиндрическую оправку 5.The tool 1 is made in the form of a flat producing wheel mounted on a cylindrical mandrel 2, and is rigidly fixed to it by a nut 3. The blank-wheel 4 is mounted freely on a cylindrical mandrel 5.

Способ обработки цилиндрических зубчатых колес шевингованием-прикатыванием пригоден для обработки заготовки-колеса с предварительно формообразованными высокопроизводительными методами: литья, пластического деформирования, механической обработки и др. зубьями. Согласно способу инструмент 1 устанавливают на цилиндрическую оправку 2 и фиксируют гайкой 3. Заготовку-колесо 4 устанавливают свободно на цилиндрическую оправку 5 и вводят в плотное (беззазорное по боковым сторонам) зацепление с инструментом 1. После чего инструменту 1 сообщают вращательное движение - движение обката в прямом и обратном направлениях с угловой скоростью ω₀. При этом заготовка-колесо 4 вращается со скоростью ω. Указанное движение является рабочим потому, что при нем осуществляется срезание тонких слоев стружки и выглаживание боковых поверхностей зубьев заготовки-колеса 4 за счет профильного скольжения режущих кромок инструмента 1 по боковым поверхностям зубьев заготовки-колеса 4. Обработка боковых поверхностей зубьев по всей их длине обеспечивается при соблюдении двух условий: во-первых, наличием режущих кромок, смещенных на соседних зубьях инструмента 1 друг относительно друга, образованных в результате пересечения боковых поверхностей его зубьев с винтовыми поверхностями стружечной канавки; во-вторых, отсутствием общих множителей чисел зубьев инструмента и обрабатываемой заготовки-колеса 4. Формообразование боковых поверхностей зубьев обрабатываемой заготовки-колеса 4 совершается за количество оборотов инструмента 1, равное числу зубьев обрабатываемой заготовки-колеса 4. Заготовка-колесо 4 при этом совершает количество оборотов, равное числу зубьев инструмента 1. Далее производят врезание - сближение пересекающихся под углом 90° осей инструмента 1 и заготовки-колеса 4, с прерывистой подачей S_вp на величину 0,03…0,05 мм. Так завершается один рабочий цикл. За полный цикл обработки, для удаления всего припуска с боковых поверхностей зубьев заготовки-колеса 4 необходимо осуществить от двух до пяти рабочих циклов. При достижении номинального межосевого расстояния a_w подачу врезания S_вp прекращают. Для улучшения качества обработки, после окончания рабочих циклов, осуществляют выхаживание - вращение инструмента в прямом и обратном направлениях на номинальном межосевом расстоянии и на пересекающихся под углом 90° осях.The method of machining cylindrical gears by shaving-rolling is suitable for machining a billet-wheel with pre-shaped highly productive methods: casting, plastic deformation, machining, and other teeth. According to the method, the tool 1 is mounted on a cylindrical mandrel 2 and fixed with a nut 3. The billet-wheel 4 is mounted loosely on a cylindrical mandrel 5 and is engaged in a tight (clearance-free on the sides) engagement with tool 1. After that, the rotational movement is reported to tool 1 — rolling motion in forward and reverse directions with an angular velocity ω ₀ . In this case, the workpiece-wheel 4 rotates with a speed ω. The specified movement is working because it cuts thin layers of chips and smooths the side surfaces of the teeth of the workpiece-wheel 4 due to the profile sliding of the cutting edges of the tool 1 along the side surfaces of the teeth of the workpiece-wheel 4. Processing of the side surfaces of the teeth along their entire length is provided when two conditions are met: firstly, by the presence of cutting edges offset on adjacent teeth of the tool 1 relative to each other, formed as a result of the intersection of its side surfaces teeth with helical surfaces of the chip groove; secondly, the absence of common factors of the number of teeth of the tool and the workpiece-wheel 4. The lateral surfaces of the teeth of the workpiece-wheel 4 are formed for the number of revolutions of the tool 1, equal to the number of teeth of the workpiece-wheel 4. The workpiece-wheel 4 makes the number revolutions equal to the number of teeth of the tool 1. Next, make a cutting - the approach of the axes of the tool 1 and the wheel blank 4 intersecting at an angle of 90 °, with intermittent feed S _bp by 0.03 ... 0.05 mm. This completes one work cycle. For a complete processing cycle, to remove the entire allowance from the side surfaces of the teeth of the workpiece-wheel 4, it is necessary to carry out from two to five duty cycles. When the nominal center distance a _{w is} reached, the infeed S _{b p is} stopped. To improve the quality of processing, after the end of the working cycles, nursing is carried out - the tool is rotated in the forward and reverse directions at the nominal center distance and on axes intersecting at an angle of 90 °.

Для обеспечение высоких параметров производительности и качества обработки число зубьев z₀ инструмента 1 должно иметь наибольшее возможное значение, а также определяться рациональными размерами его внешнего диаметра d₀. Диаметр начальной окружности заготовки колеса d_w выбирается таким, чтобы он находился за пределами его активного участка профиля, то есть обеспечивалось предполюсное или заполюсное зацепление Р. В этом случае на всем рабочем участке профиля зубьев будут отсутствовать точки, на которых скорость скольжения равна нулю.To ensure high parameters of productivity and quality of processing, the number of teeth z _{0 of the} tool 1 should have the greatest possible value, as well as be determined by the rational dimensions of its outer diameter d ₀ . The diameter of the initial circumference of the wheel blank d _w is chosen so that it is outside the limits of its active section of the profile, i.e., pre-polar or polar gearing P. is provided. In this case, there will be no points at which the sliding speed is zero over the entire working section of the tooth profile.

Предлагаемый способ был реализован при обработке цилиндрического зубчатого колеса с круговыми зубьями с модулем m=2 мм, числом зубьев z=l1, коэффициентом смещения исходного контура χ=0, номинальным радиусом кривизны арки зуба R=20 мм, выполненного из стали 20Х. Предварительное формообразование зубьев заготовки-колеса осуществлялось одной резцовой головкой. Окончательная обработка велась инструментом со следующими параметрами: модуль m₀=2 мм, число зубьев Z_o=31, коэффициент смещения исходного контура χ₀=1,909 мм. Режимы обработки: снимаемый припуск, определяемый по развертке начального цилиндра в среднем сечении зуба, - 0,12 мм, частота вращения инструмента n=125 мин^-1, подача врезания 0,03 мм на рабочий цикл, количество рабочих циклов - 4, количество циклов выхаживания - 2.The proposed method was implemented when processing a cylindrical gear with circular teeth with a module m = 2 mm, the number of teeth z = l1, the displacement coefficient of the original contour χ = 0, the nominal radius of curvature of the tooth arch R = 20 mm, made of steel 20X. Preliminary shaping of the teeth of the billet-wheel was carried out by one incisor head. The final processing was carried out with a tool with the following parameters: module m ₀ = 2 mm, number of teeth Z _o = 31, displacement coefficient of the initial contour χ ₀ = 1,909 mm. Processing modes: removable allowance, determined by the scan of the initial cylinder in the middle section of the tooth, - 0.12 mm, tool rotation speed n = 125 min ^-1 , infeed feed 0.03 mm per working cycle, number of working cycles - 4, number of cycles nursing - 2.

Кинематическая точность зубчатого колеса после обработки шевингованием-прикатыванием повышается на 1 степень, а нормы плавности - на 2-3 степени.The kinematic accuracy of the gear after processing by shewing-rolling increases by 1 degree, and the norms of smoothness - by 2-3 degrees.

Представленные данные свидетельствуют о возможности применения предлагаемого способа для эффективной обработки цилиндрических зубчатых колес с малым числом зубьев, а также о высокой производительности и исправляющей способности предлагаемого способа.The presented data indicate the possibility of applying the proposed method for the effective processing of cylindrical gears with a small number of teeth, as well as high productivity and correcting ability of the proposed method.

Claims

Способ обработки цилиндрических зубчатых колес с круговой или арочной формой зуба шевингованием-прикатыванием, включающий свободный обкат инструмента, имеющего режущие кромки, смещенные по винтовой поверхности, и обрабатываемого колеса, при этом зацепление инструмента с обрабатываемым колесом выполняют внеполюсным, а обработку ведут с периодической радиальной подачей после каждого из 2-4 рабочих циклов, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, и без радиальной подачи в течение 1-2 циклов выхаживания, включающих поворот инструмента в прямом и обратном направлениях на количество оборотов, равное числу зубьев обрабатываемого колеса, при этом используют инструмент, число зубьев которого не имеет общих множителей с числом зубьев обрабатываемого колеса кроме единицы, инструмент и заготовку-колесо устанавливают на пересекающихся под углом 90° осях, обработку производят инструментом, линия зубьев которого имеет круговую или арочную форму, а режущие кромки круговых или арочных зубьев инструмента расположены на плоском производящем колесе. A method of processing cylindrical gears with a circular or arched tooth shape by shearing-rolling, including a free run-in of a tool having cutting edges displaced along a helical surface and a machined wheel, while engaging the tool with the machined wheel is performed out-of-pole, and processing is carried out with periodic radial feed after each of 2-4 working cycles, including turning the tool in the forward and reverse directions by the number of revolutions equal to the number of teeth of the machined wheel, and without radial feed for 1-2 nursing cycles, including turning the tool in the forward and reverse directions by the number of revolutions equal to the number of teeth of the machined wheel, using a tool whose number of teeth does not have common factors with the number of teeth of the machined wheel except one, the tool and the wheel blank are mounted on axes intersecting at an angle of 90 °, the treatment is carried out with a tool whose tooth line has a circular or arched shape, and the cutting edges of circular or arched teeth tools are located on a flat producing wheel.