7.8 Образование зубьев конических колес по методу обкатки

Зубчатые конические колеса нарезают на зубострогальных станках резцами по методу обкатки. Рассмотрим зацепление конического колеса с плосковершинным производящим колесом. Это колесо имеет конические зубья, расположенные в плоскости торца. Профили зубьев имеют форму равнобокой трапеции, как у зубчатой рейки (рис.179, а). Если производящее колесо 1 ввести в зацепление с коническим колесом 2 (рис.179, б) и сообщить им вращательное движение вокруг осей, то получим зацепление, аналогичное зацеплению цилиндрического колеса с рейкой: зубья плосковершинного колеса с прямолинейным профилем будут обкатывать эвольвентные профили зубьев конического колеса.

Конические колеса нарезают по принципу зацепления конического колеса с производящим. На рис.180 изображена схема нарезания конического колеса на станке по методу обкатки. Вокруг оси ОО₂ поворачивается попеременно то в одну, то в другую сторону (качается) барабан 4, называемый люлькой, а вокруг оси ОО₁ также в обе стороны вращается нарезаемое коническое колесо 2.

Если на барабане закрепить производящее колесо 1 и ввести с ним в зацепление коническое колесо 2, то зубья их при зацеплении будут обкатываться. Но так как коническое колесо еще не имеет зубьев (это только заготовка), то и плоского колеса на люльке не имеется, оно подразумевается для объяснения зацепления; вместо него имеется люлька и резцы 5 с такими же профилями, как и зубья плоского колеса. Резцы устанавливаются вместе с ней вокруг ее оси так, как вращалось бы производящее колесо, и, одновременно, возвратно-поступательно перемещаются по торцу от ее наружного диаметра к центру и обратно. Таким образом, два резца как бы образуют профиль впадины двух зубьев производящего колеса. При поступательном движении они прорезают зубья конического колеса, а одновременное вращение их вокруг оси люльки выполняет обкатку зубьев. Таким образом, резцы с прямолинейным профилями формируют эвольвентные профили нарезаемых зубьев.

Для осуществления обкатки вращение люльки согласовывается с вращением заготовки и происходит так же, как происходило бы вращение производящего колеса в зацеплении с нарезаемым. Такая согласованность вращения достигается при помощи механизма станка со сменными колесами 3 (рис.180) , которые рассчитывают от числа зубьев в зависимости от числа зубьев нарезаемых колес.

Последовательное положение резцов относительно зубьев заготовки при обкатке изображено на рис.181. Заготовка вращается против часовой стрелки (если смотреть со стороны большого торца), а люлька соответственно вращению заготовки, как сопрягаемое колесо, вращается против часовой стрелки (сели смотреть на ее переднюю плоскость со стороны заготовки), и резцы перемещаются относительно оси заготовки снизу вверх, как указано стрелками, пока не выйдут из зацепления. Когда люлька начнет вращаться в другую сторону (по часовой стрелке), то и заготовка станет вращаться в другую сторону, и резцы будут перемещаться сверху вниз.

Для нарезания зубьев на всю высоту резцы должны врезаться в заготовку на глубину впадины, пока вершины их не станут двигаться по образующей внутреннего конуса нарезаемого колеса.

Возвратно-поступательное движение резцов, в результате которого осуществляется резание, - это главное движение; вращение люльки и заготовки- это движение обкатки. Кроме того, станок должен иметь еще два движения, обеспечивающие перемещение заготовки к резцам и отвод их назад, и периодический поворот заготовки для нарезания следующего зуба; такой поворот называется делением.

Правильное нарезание зубьев колеса определяется установкой заготовки относительно центра станка О. Центром станка называется точка, в которой пересекается три оси (рис.180): горизонтальная ось ОО₂ люльки; горизонтальная ось ОО₁ шпинделя бабки изделия и вертикальная ось О, вокруг которой поворачивается поворотный стол вместе с заготовкой. При перемещении вертикальной оси О вдоль станка центр станка перемещается вдоль горизонтальной оси. С центром станка должна совпадать вершина начального конуса заготовки и через него проходит плоскость, в которой движутся резцы.