1.3 Способы изготовления зубчатых колес

Существуют два метода нарезания эвольвентных зубчатых колес: метод копирования и метод обката.

Метод копирования

Например, при нарезании зубчатого колеса методом фрезерования модульной фрезой. Профиль инструмента (фрезы) точно соответствует профилю впадины колеса. Сюда же относятся способы штамповки, отливки зубчатых колес и некоторые другие способы.

Метод обката

Метод обката осуществляется тремя наиболее распространенными способами:

а) инструментальной рейкой на зубострогальных станках;

б) долбяком – шестерней на зубодолбежных станках;

в) червячной фрезой на зубофрезерных станках.

Здесь будет рассматриваться изготовление зубчатых колес с помощью инструментальной рейки методом обката.

1.4 Реечное зубчатое зацепление

Рассмотрим предварительно зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой. Предположим, что радиус начальной окружности (см. рисунок 1.) увеличивается и в пределе стремится к бесконечности) (𝑟𝑤_₂⟶∞), тогда и радиусы делительной и основной окружностей также стремятся к бесконечности, и, следовательно, эвольвента колеса 2 превратится в прямую линию, а само колесо 2 – в зубчатую рейку с прямолинейным профилем зуба (см. рисунок 3.)

Р исунок 2 – Получение эвольвенты

Рисунок 3 – Сопряжение получаемого зубчатого колеса и инструментальной рейки

При вращении колеса 1 с угловой скоростью 𝑤₁ рейка перемещается поступательно со скоростью V_p, которая определяется выражением:

V_p = w₁·𝑟₁.

При таком соотношении скоростей V_p и w₁ начальная окружность (rw₁) без скольжения перекатывается по прямой t-t рейки.

Итак, прямобочная рейка с углом наклона граней равным (см. рисунок 3) может правильно зацепляться с эвольвентным колесом. Это обстоятельство и навело на мысль использовать для нарезания эвольвентных профилей инструмент с прямолинейным профилем режущих кромок (инструментальную рейку).

1.5 Основные геометрические параметры инструментальной рейки

Прямая t-t, на которой ширина зуба рейки S_p равна ширине впадины S_p1, называется модульной прямой. Она проходит через середину высоты зуба. Любая прямая, параллельная модульной, называется делительной. Шаг рейки Р_р, в силу её геометрии, одинаков по любой делительной прямой. Модуль рейки определяется по формуле:

На модульной прямой: S_p = S_p1= 0,5 P_p = 0,5·m_p·π

Угол наклона прямолинейной части рейки α называется углом исходного контура (обычно 𝛼 = 20 град., см. рисунок 4).

Р исунок 4 – Инструментальная рейка.

Рисунок 5 – Пространственное изображение сопрягаемого зубчатого колеса и инструментальной рейки

Высота головки и ножки зуба инструментальной рейки одинаковы:

h_a = h_f = (h_a*+c*)·m_p

где h_a* - коэффициент высоты головки зуба, равен 1 - для неукороченного зуба и 0,8 - для укороченного;

с*- коэффициент радиального зазора, равен 0,25 - для неукороченного зуба и 0,2 - для укороченного;

Закругленная часть на головке зуба рейки, высота которой равна c=c*· m_p, служит для образования зазора между головкой и дном впадины введенных в зацепление зубчатых колес и в образовании эвольвентного профиля эта часть рейки не участвует, а сам зазор называется радиальным. Эта часть зуба у рабочей рейки отсутствует. Закругленная часть на ножке зуба рейки (c=c*· m_p) обеспечивает радиальный зазор между рейкой и нарезаемым зубчатым колесом (диаметр заготовки нарезаемого колеса равен диаметру его окружности головок).