3.8.2. Нарезание зубчатых колес методами копирования

В единичном и мелкосерийном производстве для нарезания зубьев цилиндрических, конических и червячных зубчатых колес иногда используют фрезерование профильными (модульными) дисковыми и концевыми фрезами.

Обработку выполняют на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках с использованием поворотных приспособлений с делительными устройствами. Каждый зуб фрезеруется отдельно. Для обработки следующего зуба заготовка поворачивается на часть оборота, соответствующую числу нарезаемых зубьев.

Поскольку размеры впадин между зубьями зависят от их числа, даже для одного модуля необходимо иметь набор фрез. На практике пользуются наборами фрез различного профиля из 8, 15 или 27 фрез для каждого модуля. Фрезы, входящие в набор, имеют свои номера и предназначены для нарезания колес с числом зубьев, входящим в интервал, указанный в маркировке инструмента. Для набора из восьми фрез (наиболее распространённого) предусмотрено следующее обозначение фрез в зависимости от числа зубьев изготовляемых колес (табл. 3.37).

Таблица 3.37

Номер фрезы	1	2	3	4	5	6	7	8
Интервал чисел зубьев нарезаемых колес	12...13	14...16	17...20	21...25	26...34	35...54	55... 134	135 и более

Рис. 3.230. Нарезание зубьев цилиндрического зубчатого колеса дисковой модульной фрезой (а) и дисковая модульная фреза (6)

Обычно нарезание зубьев колес производится дисковыми модульными фрезами (рис. 3.230) с затылованными зубьями, обеспечивающими сохранение профиля зуба при переточке по передней поверхности. Выпускают фрезы для колес с модулями 0,3.. .50.

Такими фрезами нарезают и конические зубчатые колеса (рис. 3.231). Профили зуба и впадины конического зубчатого колеса в отличие от цилиндрического имеют неодинаковую толщину и ширину. Ось колеса, установленного в делительной головке, должна располагаться так, чтобы дно впадины зуба заняло горизонтальное положение. Обработка каждой впадины зуба производится за три прохода. Первый проход может выполняться не модульной, а обычной трехсторонней дисковой или концевой фрезой. Второй и третий проходы делают с разворотом делительной головки на угол сбоя а модульной фрезой. Это обеспечивает правильность обработки сторон зуба. Угол сбоя определяется по формуле

.

Рис. 3.231. Фрезерование зубьев конического колеса дисковой модульной фрезой

Модульную фрезу выбирают из того же набора, что и для обработки цилиндрических зубчатых колес, но она должна быть на один-два номера меньше. Этот метод обработки имеет низкую производительность и качество обработки.

Дисковые профильные фрезы иногда используют и для нарезания червячных колес. В этом случае фреза должна иметь необходимый диаметр. Предварительно заготовка устанавливается относительно фрезы под углом наклона витков резьбы червяка. Обработка ведется с радиальной подачей.

Фрезерование дисковыми и пальцевыми модульными фрезами не обеспечивает высокой точности обработки вследствие накопления различных погрешностей: профиля фрезы, деления, установки инструмента относительно заготовки и др. Кроме того, подобное фрезерование имеет низкую производительность. Преимуществом является то, что не требуется специального зубонарезного оборудования — обработку выполняют на универсальных фрезерных станках.

В массовом производстве для нарезания цилиндрических прямозубых зубчатых колес методом копирования используют строгание резцовыми головками (рис. 3.232). При такой обработке реализуют следующие рабочие движения: А — возвратно-поступательное движение заготовки; Б — периодическая (после каждого двойного хода заготовки) радиальная подача резцов к центру головки; В — возврат резцов в исходное положение по завершении обработки.

Резцы расположены радиально, их количество соответствует числу впадин зубчатого колеса. Контур режущей части резца соответствует контуру впадины нарезаемого колеса. Обрабатываются колеса средних модулей и небольших размеров. Высокая производительность (в 8-10 раз выше, чем при других методах обработки) достигается одновременным строганием всех зубьев.

В массовом и крупносерийном производстве конические колеса с прямыми зубьями нарезают круговыми протяжками (рис. 3.233). Протягивание — наиболее производительный способ нарезания конических зубчатых колес.

В процессе обработки одной впадины заготовка остается неподвижной, а протяжка вращается вокруг оси и перемещается поступательно в направлении, совпадающем с линией основания ножки зуба, на высоту нарезаемого зуба.

Протяжка имеет две группы резцов: черновую и чистовую. Вначале работают черновые, а затем чистовые резцы. Резцы имеют разную толщину, что позволяет получать зубья, суживающиеся от большего торца к меньшему. Черновые резцы, работающие боковыми и наружными кромками, удаляют из впадины основную массу металла. Чистовые имеют только боковые режущие кромки и формируют требуемый профиль зуба. При работе черновых зубьев протяжки она перемещается с подачей вправо, а при обработке чистовыми резцами — влево.

Рис. 3.232. Строгание зубчатых колес резцовой головкой

Рис. 3.233. Нарезание конического зубчатого колеса круговой протяжкой

На участке протяжки, где отсутствуют резцы, производится поворот заготовки для обработки следующей впадины. Протяжка собирается из сегментов, имеющих несколько режущих зубьев.