7.4 Зубошевинговальные станки

Принцип отделочной обработки зубьев при шевинговании

Чистовая обработка зубьев становится необходимой, когда зубчатые колеса передают большие нагрузки, работают на высоких скоростях, требуется бесшумная и плавная работа и т.д. Такие зубчатые колеса должны иметь высокую точность и малую шероховатость поверхности на профилях зубьев. Шевингование основано на снятии с боковых поверхностей зубьев стружки толщиной от 0,005 до 0.1 мм режущими кромками инструмента при относительном скольжении профилей зубьев обрабатываемого колеса и инструмента – шевера.

Шевингование является эффективным и широко применяемым методом чистовой обработки зубьев незакаленных (до твердости HRC 32) прямозубых и косозубых цилиндрических колес с внешним и внутренним зацеплением после зубофрезерования или зубодолбления. Шевер 1 и обрабатываемое колесо 3, находясь в беззазорном зацеплении, представляют собой винтовую передачу, у которой оси вращения скрещиваются в одной точке (рис.160). Скрещивание осей шевера с зубчатым колесом при зацеплении вызывает движение скольжения в направлении длины зуба и снятие стружки режущими зубчиками 2 шевера. Снятие стружки в процессе шевингования осуществляется результирующей скоростью скольжения R, которая складывается из продольного скольжения R1 и скольжения по высоте профиля зуба R2. Срезаемая с боковых поверхностей зубьев стружка имеет тонкую волосовидную форму.

Радиальная подача стола позволяет сблизить боковые поверхности зубьев колеса и шевера, тем самым создается необходимое для снятия стружки усилие прижима. Прижим увеличивает теоретическую точку контакта, превращая ее в эллипс касания.

Чтобы обработать всю ширину зубчатого венца, необходимы продольная подача стола или соответствующая конструкция шевера. В процессе обработки шевер не только срезает металл своими режущими кромками зубчиков, но и давит на обрабатываемую поверхность задней поверхностью зубчиков, сглаживая ее.

Образованием бочкообразной формы зуба можно исключить концентрацию нагрузки на концах зубьев во время передачи нагрузки. Модификация эвольвентного профиля зубьев колеса позволяет уменьшить уровень шума зубчатых колес, а также увеличить их срок службы.

Точность зубчатых колес в процессе шевингования зависит главным образом от точности зубчатых колес перед шевингованием, после зубофрезерования или зубодолбления и степени перекрытия шевера с обрабатываемым колесом. Хорошо исправляются погрешности шага и профиля, в меньшей степени радиальное биение, погрешности направления зуба и колебания длины общей нормали.

Зубчатое колесо и шевер устанавливаются под углом наклона, равным алгебраической разности (или сумме) углов наклона зуба заготовки β и угла наклона зуба шевера β_и: γ= β± β_и. Знак плюс ставится при одноименном наклоне зубьев колеса и шевера, знак минус – при разноименном их направлении.

Методы зубошевингования

Применяются четыре основных метода шевингования: параллельное, диагональное, касательное (тангенциальное) и врезное, которые различаются между собой временем обработки и конструкцией применяемого инстру­мента.

Параллельное шевингование. Подача 3 направлена параллельно оси обрабатываемого колеса 2 (рис.161, а). Преимущество метода заключается в его универсальности; зубчатые колеса любой ширины можно обрабатывать узким шевером. Производительность станка и период стойкости шевера 1 при этом методе ниже, чем при других методах. Точка пересечения осей остается всегда в среднем сечении шевера, вследствие чего износ концентрируется в этой точке.

При параллельном шевинговании обрабатываемое колесо совершает возвратно-поступательное движение в направлении своей оси и в конце каждого хода перемещается радиально на шевер. Последние несколько воз­вратно-поступательных ходов (рис.162, а) совершаются без радиальной подачи (калибрующие ходы).

В последнее время появилось новое направление в обработке на шевинговальных станках. Последние калибрующие ходы совершаются при небольшом увеличении расстояния между осями шевера и обрабатываемого колеса для ослабления зацепления между зубьями. Этот метод позволяет при чистовой обработке выхаживанием устранить следы, образованные зубчиками шевера, и таким образом улучшить шероховатость поверхности на профилях зубьев колеса. Величина, на которую опускается стол с обрабатываемым коле сом для увеличения межосевого расстояния, находится в пределах 0 ... 0,05 мм.

Необходимо отметить и другое направление. При обычном шевинговании продольная подача детали при всех ходах стола одинаковая. В новых станках при помощи специального приспособления первые несколько ходов осуществляются с черновой подачей, которая в 1,5 ... 2 раза больше, чем чистовая, применяемая на последних ходах. Этот метод, получивший название шевингование с черновой и чистовой подачей, позволяет сократить время обработки до 25%. Шевингование с черновой и чистовой подачей можно применять и при диагональном шевинговании, особенно этот метод эффективен при шевинговании зубчатых колес с широкими венцами.

Длина возвратно-поступательного хода стола при параллельном шевинговании выбирается равной ширине зубчатого венца обрабатываемого колеса плюс один модуль. Параллельное шевингование рекомендуется для мелкосерийного производства, а также при обработке зубчатых колес с большой шириной зубчатого венца (примерно свыше 50 мм).

Диагональное шевингование. Подача 3 направлена под углом к оси обрабатываемого колеса 2 (рис.161, б). Угол, определяющий направление движения подачи, называют диагональным. Преимущество этого метода по сравнению с параллельным состоит в том, что направление подачи под углом к оси колеса делает путь подачи короче. С увеличением угла диагонали и ширины шевера время обработки сокращается, производительность станка повышается до 50%. Одновременно с подачей точка скрещивания осей колеса и шевера смещается вдоль зубьев шевера, этим достигается равномерный его износ. При диагональном шевинговании любое сечение шевера является калибрующим, вследствие чего период стойкости шевера повышается на 50 ... 80%. Угол диагонали е, зависящий от ширины шевера и ширины зубчатого венца колеса, определяют по формуле

где В — ширина шевера, мм; b — ширина зубчатого венца колеса, мм; ү — угол скрещивания осей колеса и шевера.

При диагональном шевинговании угол диагонали находится в пределах 30 ... 60°. Практически угол диагонали в диапазоне 35 ... 40° создает оптимальные условия резания и качество обрабатываемой поверхности. При угле диагонали свыше 60° требуется применение специального шевера со смещенными зубчиками, а до 60° вполне приемлемо использование стандартных шеверов.

Длину хода стола L (мм) находят по формуле

Практически расчетная длина хода стола больше на величину (1 ... 2) m_n для осуществления врезания шевера и его перебега. Так как ширина венца шевера зависит от ширины зубчатого венца колеса, диагональное шевинго­вание экономически выгодно применять для обработки зубчатых колес с шириной венца не более 50 мм. Бочкообразная форма зуба, так же как при параллельном шевинговании, достигается качанием стола станка от копира. Диагональное шевингование широко применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Касательное шевингование. Движение подачи 3 направлено перпендикулярно к оси обрабатываемого колеса (рис.161, в). Этот метод применим для шевингования зубчатых колес с узкими и закрытыми венцами. Ширина шевера должна быть больше ширины зубчатого венца колеса 2. На шеверах для касательного шевингования режущие канавки на боковых поверхностях должны быть смещены от зуба к зубу шевера в плоскости вращения по винтовой линии, чтобы заменить отсутствие продольной подачи при снятии стружки. Касательное шевингование при небольшом припуске выполняется при постоянном межосевом расстоянии, однако возможна ра­бота и за несколько ходов стола. Бочкообразная форма на зубьях колеса получается посредством шевера, зубья которого в продольном направлении имеют вогнутую форму.

Этот метод шевингования является более производительным, чем перечисленные выше, шероховатость поверхности несколько хуже

Врезное шевингование. Подача в плоскости оси заготовки, в отличие от других методов, отсутствует, шевер перемещается к заготовке только радиально (рис.161, г). Чтобы инструмент полностью прилегал к поверхности зуба обрабатываемого колеса 2, зубья шевера в продольном направлении имеют вогнутую форму; при этом, если необходимо, учитывается бочкообразность на зубьях. При врезном шевинговании обрабатывается вся поверхность зуба одновременно. Чтобы не оставались участки необработанных поверхностей на зубьях колеса, режущие кромки зубчиков шевера, так же как при касательном шевинговании, расположены по винтовой линии.

Ширина шевера больше ширины зубчатого венца колеса. Цикл врезного шевингования происходит в следующей последовательности: быстрый подвод шевера к детали, подача врезания до заранее определенного межосевого расстояния, выдержка для реверсирования шевера, продолжение подачи врезания, выхаживание при отходе шевера назад на величину 0 ... 0,04 мм, быстрый отвод инструмента в исходное положение. Изменение вращения шевера необходимо для того, чтобы с обеих боковых поверхностей зубьев обрабатываемого колеса снять одинаковое количество металла, поскольку ведущая сторона зуба шевера снимает металл больше, чем ведомая. В конце цикла обработки подача еще раз выключается и происходит увеличение межосевого расстояния на небольшую величину. В этом положении шевер продолжает вращаться с тем, чтобы удалить отпечатки зубчиков шевера на боковых поверхностях зубьев колеса.

Производительность при врезном шевинговании в 2 ... 4 раза выше, чем при диагональном. Высокая производительность позволяет широко использовать этот метод на предприятиях массового производства для об­работки зубчатых колес с модулем менее 5 мм и шириной зубчатого венца не более 40 мм.

Дисковый шевер и его заточка

Шевер представляет собой зубчатое колесо, которое имеет на боковых поверхностях зубьев режущие кромки, образованные поперечными канавками. Шевер (рис.160) является закаленным и шлифованным инструментом высокой точности с углом профиля исходного контура рейки 20°, с номинальным делительным диаметром: 180 мм - для модулей 1,25 ... 6 мм и 240 мм - для модулей 2 ... 8 мм. Зубчики на боковых поверхностях зубьев шевера расположены по всей высоте зуба - параллельно торцу, имеют постоянную глубину и заканчиваются у отверстия в основании зубьев. Эти отверстия служат для свободного выхода гребенки при изготовлении канавок, прохождения потока охлаждающей жидкости и быстрого удаления стружки во время шевингования.

Теоретически один шевер может шевинговать все зубчатые колеса с одинаковым модулем и углом профиля независимо от числа зубьев. Отличия будут в основном в форме эвольвенты. Наибольшие отклонения имеют место при шевинговании прямозубых и колес с небольшим числом зубьев. Для ремонтных работ используют два и три шевера при обработке всего ряда зубчатых колес. Например, для колес с модулем 2 ... 3,5 мм применяют три шевера. Первый - для колес с числом зубьев 14 ... 18, второй - для колес 17 ... 29 зубьев и третий - для колес, имеющих 27 и более зубьев.

В массовом производстве, когда необходимо отклонение от эвольвентной формы для компенсации деформации после термообработки или модификации эвольвенты для снижения уровня шума, целесообразно для каждого или ограниченной группы колес применять отдельный шевер.

Угол наклона линии зуба шевера выбирается в зависимости от угла скрещивания осей шевера и обрабатываемого колеса. Угол скрещивания для прямозубых колес рекомендуется в пределах 5 ... 15°, для косозубых колес - 5 ... 12°. Зубчатые колеса с углом наклона линии зуба 5 ... 18° могут быть шевингованы прямым шевером.

Диаметр шевера следует выбирать максимально возможным по размерам шевинговального станка: при этом повышается стойкость шевера и точность обработки, особенно прямозубых колес с малым числом зубьев. Для повышения точности по шагу число зубьев шевера не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Ширина режущего зубчика выбирается в зависимости от модуля: для т до 4,49 мм ширина зубчика равна 0,8 мм, для т = 4,5 ... 8 мм - 0,9 мм. Ширина канавки между зубчиками должна быть более 1 мм, обычно ее принимают в пределах 1,2 ... 1,3 мм.

Профиль зубьев шевера не всегда делается чисто звольвентным, очень часто его приходится модифицировать.

При заточке шевера с каждой стороны зуба снимают минимальное количество материала, примерно 0,05 мм. Шевер затачивают до тех пор, пока не будут устранены все следы затупления или повреждения. Существенно важно снимать припуск симметрично с обеих сторон зуба шевера. Обычно шевер затачивают до тех пор, пока высота зубчиков на зубьях шевера уменьшится примерно до 0,3 ... 0,4 мм. Практически шевер перетачивают 5 ... 8 раз. После заточки каждый шевер подвергается размагничиванию.

Затупление шевера обычно выражается ухудшением эвольвентного профиля зубьев колеса — утолщение на головке зуба. Для своевременного определения износа шевера в начале его работы погрешность профиля контролируют на четырех зубьях колеса прибором с записывающим устройством через каждые четыре часа. При появлении признаков положительного отклонения профиля от эвольвенты на головке зуба колеса проверку производят чаще — через каждый час, пока не будут достигнуты предельные границы допуска. Имеются и другие критерии: количество деталей, которое может обработать шевер до затупления (устанавливается опытным путем); шероховатость поверхности и колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе.

Опыт показывает, что часть шеверов после их изготовления или заточки не обеспечивает требуемой точности. Поэтому кроме поэлементной проверки вводят дополнительный контроль по точности обрабатываемого колеса. Каждым шевером обрабатывают зубчатое колесо, которое затем контролируют в паре с измерительным колесом на контрольном приспособлении и на контрольно-обкатном станке по шуму и пятну контакта. Обработка ведется на специально выделенном шевинговальном станке опытным специалистом. Шеверы, не обеспечивающие требуемого качества, отправляют на перешлифовку. Данный способ контроля значительно повышает качество обработки зубчатых колес и стабильность процесса шевингования.

Зубошевинговальные станки и их основные характеристики

Зубошевинговальные станки предназначены для чистовой обработки незакаленных цилиндрических колес с прямыми и спиральными зубьями. Для шевингования зубчатых колес средних размеров выпускаются станки мод. 5702 и 5А702Г с горизонтальным расположением оси шевера и обрабатываемого колеса и станки мод. 5А702, 5А703, 5717С-2 и 5717 с вертикальным расположением оси шевера и колеса. Для обработки зубчатых колес больших размеров выпускаются станки с горизонтальной компоновкой мод. 5706 и 5708. Станки с горизонтальной компоновкой изготовляют двух типов: с верхним расположением шевера (мод. 5702) и с задним расположением шевера (мод. 5А702Г). На станках обоих типов ведущим элементом является шевер.

На станках мод. 5А702Г стол с обрабатываемым колесом неподвижен, продольная подача осуществляется инструментом - шевером. Станки мод. 5А702 и 5А703 имеют привод от детали, благодаря чему на них можно обрабатывать тяжелые детали.

В станках мод. 5706 и 5708 ведущим элементом является заготовка, которая устанавливается в люнетах на свои шейки. В процессе резания шевинговальная головка перемещается вдоль оси заготовки. На этих станках возможны два метода обработки: шевингование с радиальным нагружением (в распор) и с окружным нагружением от тормоза на постоянном межосевом расстоянии.

Зубошевинговальный станок модели 5702

Шевинговальный станок модели 5702 (рис.163) универсален, широко применяется в массовом производстве. На станках этой модели можно обрабатывать цилиндрические зубчатые колеса с прямыми и косыми зубьями, внешнего и внутреннего зацепления тремя методами шевингования: параллельным, диагональным и касательным. Для шевингования зубчатых колес внутреннего зацепления станок оснащают специальной шевинговальной головкой и бабкой для крепления заготовки. Конструкция этой модели станка постоянно совершенствуется в отношении повышения жесткости, точности обработки и производительности. На базе этого станка созданы автоматы для обработки в автоматическом цикле, как колес-дисков, так и колес-валов.

Станок имеет жесткий корпус станины 1, отлитый из чугуна заодно с основанием (для восприятия основных динамических и статических усилий, возникающих в процессе шевингования). К верхней плоскости станины привертывается корпус 8 с шевинговальной головкой 6, которая может повертываться на угол скрещивания осей. По вертикальным направляющим станины перемещается консоль 2 механизма подач. Стол 3 перемещается по горизонтальным направляющим консоли. В механизме стола имеется поворотная плита для установки угла диагонали и узел бочкообразования. На столе установлены правая и левая бабки 4 для зажима заготовки. Зажим может осуществляться вручную или гидравлически. Во время обработки зона резания закрывается кожухом 5. Панель управления 7 расположена на корпусе шевинговальной головки.

Кинематическая схема шевинговального станка (рис.164) состоит из трех независимых кинематических цепей: вращения шевера, продольной подачи стола и радиальной подачи консоли со столом.

Цепь вращения шевера. От электродвигателя М1 привода шевера (N=3 кВт, n=1365 об/мин) и упругой муфты вращения получают червячная передача 3/28, сменные колеса гитары скорости a/b, конические колеса 30/32, 32/30, цилиндрические колеса 35/36 и шевер И.

Расчетные перемещения: n, об/мин (эл.дв.М1)→п_ш, об/мин шевера.

Уравнение цепи вращения шевера

откуда

где п_ш — частота вращения шевера, об/мин.

Шевер станка имеет 10 ступеней скорости в пределах 50 ... 400 об/мин (частоту вращения шевера изменяют сменой колес гитары скорости).

Цепь продольной подачи стола. От электродвигателя М2 привода стола (N=0,6 кВт, n=1320 об/мин) через упругую муфту приводится во вращение червячная передача 1/30, cменные колеса a1/b1, конические 15/45, 24/32, ходовой винт минутной подачи стола с шагом p = 6 мм.

Расчетные перемещения будут:

n об/мин, ( эл.дв.М2)→ Sм, мм/мин подачи стола.

Уравнение цепи

откуда минутная подача стола равна

На столе предусмотрено 13 минутных подач в диапазоне 18 ... 300 мм/мин.

Цепь радиальной подачи стола. Радиальная подача в вертикальном направлении осуществляется гидравлически после каждого рабочего хода стола. Вертикальное перемещение консоли стола происходит от гидроцилиндра Ц1, через реечную пару П1 с колесом z=18, цилиндрические колеса 80/40, кулачок K, реечную пару П2 с колесом z=21, муфту М, конические колеса 17/32 и вертикальный винт, с шагом р2 = 6 мм.

Величина радиальной подачи в мм/ход стола определяется по формуле

откуда S_p=0,02Н.

где 1,45 - величина перепада ступенек на торце кулачка К; Н - число интервалов между соседними упорами, которое принимают 1 ... 3.

Консоль имеет ручное перемещение для наладки при разомкнутой муфте М. Вращая за квадрат Т, через цилиндрические колеса 20/80 и конические колеса 17/32, приводится во вращение вертикальный винт консоли.

Установка зажимного приспособления. Радиальное биение установочной поверхности и торцовое биение опорной поверхности зажимного приспособления должны находиться в пределах 0,005 ... 0,01 мм. Если зубчатое колесо обрабатывается в центрах, то центры правой и левой бабок шевинговального станка должны иметь биение 0,005 мм. Осевой зазор в подшипниках центров не более 0,003 мм. Измерение биения центров можно производить, как по оправке 1, так и непосредственно по конусной поверхности центров.

Установка обрабатываемого колеса. Зубчатое колесо должно шевинговаться от тех же баз, которые применялись при зубофрезеровании или зубодолблении. Установочные базовые поверхности должны быть чистыми, параллельными между собой и перпендикулярными отверстию заготовки для колес типа дисков. При шевинговании колес-валов от центров необходимо проверить угол центров и отсутствие забоин, стружки и заусенцев на поверхности центровых фасок. Лучше всего зубчатые колеса шевинговать от собственных центров. Если это невозможно, то необходимо применять жесткие, точные оправки и точное отверстие в заготовке, чтобы обеспечить хорошую скользящую посадку на оправке.

Установка шевера.

С шевером следует обращаться аккуратно и избегать ударов о твердые предметы, чтобы не повредить зубья. Перед установкой шевера необходимо тщательно очистить шпиндель и проверить его биение. Радиальное биение посадочного диаметра и опорного торца шпинделя 3 станка с контрподдержкой 2 и без нее не должно превышать 0,005 мм. Шевер на шпиндель станка устанавливается со скользящей посадкой. Если при установке будет отмечена тугая посадка, то необходимо проверить шпонку или внешний диаметр на отсутствие забоин и заусенцев.

где п_ш - частота вращения шевера, об/мин; z_ш - число зубьев шевера.

Частота вращения обрабатываемого колеса определяется по формуле

где z - число зубьев обрабатываемого колеса.

Для параллельного шевингования величина продольной подачи на оборот колеса первоначально принимается S_м = 0,25 мм/об, тогда минутная подача стола S_M (мм/мин) определится по формуле

или

Для диагонального шевингования наиболее приемлемой первоначальной величиной продольной подачи на оборот колеса является подача, равная 1,0 мм. Эта подача представляет собой скорость, с которой точка скрещивания осей перемещается по поверхности зубьев колеса и шевера. Минутная подача стола S_M (мм/мин) при диагональном шевинговании определяется по формуле

где

Радиальная подача всегда применяется при параллельном и диагональном шевинговании. Обычно радиальную подачу Sp применяют в пределах 0,02 ... 0,06 мм на ход стола.

Приведенные выше рекомендации по режимам резания могут изменяться в зависимости от условий работы. Если к шероховатости поверхности и точности обработки не предъявляют высоких требований, то подачу можно увеличить. Когда шероховатость на профилях зубьев имеет большое значение, например для зубчатых колес авиационных, судовых двигателей и легковых автомобилей, продольная подача уменьшается по сравнению с приведенной выше.

Если диаметр обрабатываемого колеса значительно меньше диаметра шевера, рекомендуется окружную скорость шевера уменьшить, а продольную подачу стола увеличить. Когда шевер меньше обрабатываемого колеса, то окружную скорость шевера следует увеличить и продольную подачу стола уменьшить. Слишком большие и малые зубчатые колеса не следует шевинговать при чрезмерно высоких окружных скоростях.

Количество ходов стола зависит от величины снимаемого припуска и требуемого качества обработки и определяется как частное от деления величины припуска в радиальном направлении на величину радиальной по­дачи. Дополнительно даются 2 ... 4 калибрующих хода стола при отсутствии радиальной подачи для улучшения шероховатости поверхности и повышения точности. Практически суммарное количество ходов стола колеблется в пределах 6 ... 10 ходов. С увеличением модуля количество ходов увеличивается. Слишком большое количество ходов ухудшает условия резания и может уменьшить стойкость инструмента.

Припуск на шевингование.

Оптимальная работа станка и наибольшая эффективность достигается, когда на шевингование остается минимальный припуск, достаточный для улучшения шероховатости поверхности и устранения погрешностей, образованных на предшествующей операции — зубофрезеровании или зубодолблении. Оставление чрезмерного припуска на шевингование снижает точность, период стойкости шевера и увеличивает время шевингования. Важно также, чтобы точность эвольвентного профиля и направления линии зуба после зубофрезерования или зубодолбления косозубого колеса как можно ближе соответствовала точности шевингованного колеса. Снятие однородного и небольшого припуска на операции шевингования способствует равномерному износу шевера. Когда шевер должен исправлять слишком большую погрешность эвольвентного профиля, чрезмерный износ концентрируется в одном месте шевера, образуя впадину, которая в свою очередь оставляет выпуклость на профилях зубьев шевингуемого колеса. Рекомендуемый припуск под шевингование на сторону зуба вычисляется в зависимости от модуля по формуле

∆h=0,01+0,05m_n.

Когда зубофрезерование производится на повышенных подачах, припуск под шевингование несколько увеличивается, выбор его величины рекомендуется производить по графику, приведенному на рис.165. Величина припуска в радиальном направлении Н (мм) при измерении в плотном зацеплении с измерительным колесом определяется по формуле

где ∆h — припуск по толщине зуба, мм; α — угол профиля зуба.

Получение бочкообразной формы зуба.

Специальным методом шевингования является обработка бочкообразных зубьев, при которой необходимо обеспечить уменьшение толщины зубьев колеса от середины их к торцам зубчатого венца. Для этого в процессе продольной подачи ось изделия наклоняется к оси шевера (рис.166). Величина зависит от условий работы передачи и обычно составляет 0,0075 ... 0,015 мм на одну сторону на 25 мм длины зуба. Когда величина очень велика, то уменьшается эффективная ширина зубчатого венца, это особенно заметно у косозубых колес, плавность работы которых зависит от торцового перекрытия. Для получения бочкообразного зуба стол, на котором установлено обрабатываемое колесо, во время своего возвратно-поступательного движения совершает качание, благодаря чему шевер у торцов зубьев опускается глубже, чем в середине венца, уменьшая толщину зуба от середины к торцам (рис.166). Величина и расположение выпуклости зуба регулируются установкой копира стола.

Бочкообразная форма зубьев качанием стола обеспечивается при параллельном и диагональном шевинговании с углом диагонали до 60°. При больших углах диагонали (60 ... 90°) бочкообразный зуб может быть получен облегчающим шевером, зубья которого в среднем сечении имеют вогнутость.

Червячные фрезы под шевингование.

Обработку зубьев колеса под шевингование обычно производят модифицированными червячными фрезами 3 или долбяками (рис.167). Утолщения («усики») 2 на головке зуба инструмента служат для подрезки профиля в ножке зуба обрабатываемого колеса 1 с тем, чтобы вершина зуба шевера свободно повертывалась во впадине.

Чтобы не снизить прочность зубьев, величина подрезки зуба колеса червячной фрезой с «усиком» должна быть на 0,015 ... 0,025 мм больше, чем припуск 6 под шевингование, снимаемый с каждой стороны зуба. Для зубчатых колес с малым числом зубьев возможно применение обычной червячной фрезы без «усика», которая обеспечит требуемое поднутрение ниже основной окружности. Обычно поднутрение будет производиться слишком высоко у колес с малым числом зубьев и уменьшать величину эвольвентного профиля, а следовательно, степень перекрытия. Применение того же инструмента на колесах с большим числом зубьев будет обеспечивать поднутрение слишком низко, тогда это поднутрение не будет эффективным. Следует иметь в виду, что стойкость червячных фрез без «усика» выше, чем с «усиком», а стоимость их изготовления меньше.

В ножке зуба червячной фрезы делается фланкированный участок 4 для снятия небольших фасок 5 на головке зуба обрабатываемого колеса. Это препятствует образованию заусенцев в процессе шевингования и забоин на вершине зуба при транспортировке. Величина фасок должна быть минимальной (0,3 ... 0,6 мм). Чтобы не сократить продолжительность зацепления у сопряженных колес, теоретический внешний диаметр заготовки следует увеличить на величину снимаемой фаски. По этой причине фаски на вершине зубьев прямозубых цилиндрических колес с укороченной высотой делать не следует.

Шевингование зубчатых колес с внутренним зацеплением.

Перечисленные выше методы шевингования применяют при обработке зубчатых колес внешнего зацепления. Для колес внутреннего зацепления можно использовать только два метода - параллельное и врезное шевингование.

Колеса с внутренним зацеплением можно шевинговать на специальных станках или на шевинговальных станках для колес с внешним зацеплением, у которых вместо обычной головки под шевер устанавливают специальную головку. Изменяют конструкцию зажимного приспособления и бабку для закрепления зубчатого колеса с внутренним зацеплением.

При внутреннем шевинговании в результате скрещивания осей шевера и колеса зубья шевера глубже зацепляются на концах зуба колеса, чем в середине. По этой причине при шевинговании колес с внутренним за­цеплением задается очень малый угол скрещивания (около 3°), шевер делается небольшой ширины или зубья шевера должны иметь небольшую бочкообразность, чтобы избежать интерференции с зубьями обрабатываемого колеса.

У колес с шириной зубчатого венца более 20 мм бочкообразная форма зубьев чаще всего достигается качанием бабки изделия, таким же, как качание стола при шевинговании колес с внешним зацеплением. Когда коле­са с внутренним зацеплением имеют ширину венца менее 20 мм или когда ступица ограничивает возвратно-поступательное движение и угол скрещивания осей, то используют врезное шевингование.

Пути повышения качества

Чтобы получить оптимальные результаты при шевинговании, необходимо выполнить ряд условий. Для уменьшения радиального биения посадочное отверстие должно иметь достаточный диаметр, длину и скользящую посадку заготовки на оправке. Шевингование надо производить от тех же баз, которые использовались при зубофрезеровании. Опорный торец должен располагаться как можно ближе к зубчатому венцу. Для уменьшения погрешности направления зуба целесообразно применять двухпроходное зубофрезерование.

Продолжительность зацепления (коэффициент перекрытия) шевера с обрабатываемым колесом должна быть не менее 1,6. Угол линии зуба колеса должен быть более 10°, модуль не менее 1,5 мм. Ширина зубчатого венца колеса свыше 20 мм. Число зубьев должно быть большим, по возможности не менее 17. Угол скрещивания осей желательно иметь более 8°.

Фаски на головке зубьев колеса должны быть как можно меньше, чтобы не сократить активную часть профиля. Если возможно, следует увеличить высоту головки на величину среза. У прямозубых колес с укороченной высотой зуба фаску на головке делать не следует. При шевинговании прямозубых зубчатых колес с небольшим числом зубьев целесообразно применять максимально возможный диаметр шевера.

В крупносерийном и массовом производстве, а также при проектировании тяжело нагруженных и бесшумных зубчатых колес для каждого колеса необходимо проектировать свой шевер и свою червячную фрезу. Число зубьев шевера не должно быть кратным числу зубьев обрабатываемого колеса. Опыт показывает, что большинство шеверов после изготовления или заточки и поэлементного контроля не обеспечивают требуемого качества, поэтому необходим дополнительный контроль шеверов по точности обрабатываемого колеса.