1.3 Методы обработки и инструмент для получения профильных моментопередющих соединений.

Существуют различные инструменты и методы обработки зубчатых колес с внутренними зубьями. Внутренние зубья нарезают зубодолбление, фрезерованием специально спрофилированными дисковыми и пальцевыми фрезами на зубофрезерных станках, оснащенных специальными головками, в которые устанавливается инструмент. Кроме того, применяют методы характерные только для этого вида колес, например обработку зуботочением на зубофрезерных станках обкаточными резцами, обработку червячными фрезами с укороченными профилирующими кромками, протягивание цилиндрическими протяжками, зубострогание специальными резцами. Все методы приведены в таблице 1 [34].

Одним из основных методов нарезания внутренних зубьев является долбление на универсальных станках и станках с ЧПУ. Обработка колес зубодолблением основана на воспроизведении процесса обката в беззазорном зацеплении двух зубчатых колес, одно из которых является инструментом, а другое – заготовкой (рисунок 1.6).

Зубья открытых и полуоткрытых венцов колес обычно нарезают дисковыми долбяками; при обработке зубьев закрытых венцов применяют чашечные и хвостовые долбяки. В современном производстве производительность процесса зубодолбления увеличивают за счет усложнения конструкции долбяка (рисунок 1.7), в том числе его сдваивания, что позволяет за один установ обрабатывать детали более сложной конфигурации, имеющие одновременно наружные и внутренние зубья.

Таблица 1. Методы обработки внутренних профилей

Метод обработки	Эскиз	Станки, инструмент
1	2	3
Долбление		Зубодолбежные универсальные станки, зуборезные долбяки всех типов
Фрезерование	а- дисковая фреза; б- пальцевая фреза;	Зубофрезерные станки с накладной головкой
Фрезерование		Зубофрезерные станки с накладной головкой, червячная фреза
Обработка обкаточным инструментом		Зубофрезерные станки, одновитковая фреза- улитка
Зуботочение		Станки для зуботочения, многозаходная обкаточная резцовая головка
Протягивание		Зубопротяжной станок, протяжка
Продолжение Таблица 1
1	2	3
Строгание		Зубострогальный станок, зуборезная гребенка для обработки внутренних зубьев
Шевингование		Зубошшевинговальный станок, шевер
Шлифование		Зубошлифовальный станок, тарельчатый шлифовальный круг, профильный шлифовальный круг

Рисунок 1.6- Схема нарезания внутренних профилей долбяками: а- прямозубое колесо, б- косозубое колесо. 1- возвратно-поступательное движение долбяка; 2 и 3 – согласованное движение обката; 4- радиальный отвод инструмента; 5 – радиальное врезание; 6 – доворот долбяка.

Рисунок 1.7- Усложненная конструкция долбяка.

Нарезание внутренних профилей дисковыми и пальцевыми фрезами реализуют на универсальных зубофрезерных станках, имеющих механизм единичного деления и сменную фрезерную головку, устанавливаемую на каретке фрезерного суппорта (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8- Фрезерные головки к универсальным зубофрезерным станкам для обработки внутренних зубьев модульными фрезами: а – дисковыми, б – пальцевыми: 1 – фреза; 2 – приспособление на столе; 3 – венец; 4- шпиндель; 5 - фрезерная головка; 6 – суппорт.

Для нарезания применяют специальные фрезы (дисковые и пальцевые) с выпуклым профилем, воспроизводящие внутренний профиль мой детали. Режимы резания применяют такие же, что и при обработке этими же инструментами колес с внешними зубьями, но подачу необходимо уменьшать на 20 – 40% в зависимости от жесткости фрезерной головки [34].

При изготовлении деталей большого диаметра прямые зубья обрабатываются червячными фрезами. Конструкция фрезы может быть цельной- фреза – улитка (рисунок 1.9) и сборной – фреза конструкции ЦНИИТМАШ (рисунок 1.10), устанавливаемы на шпинделе сменной фрезерной головки, предназначенной для работы с дисковыми фрезами; из – за малого угла подъема витка таких фрез поворот оси фрезы не производится [34]. С осевой плоскостью колеса совмещается последний калибрующий зуб фрезы, имеющий форму и размеры впадин обрабатываемого колеса.

Рисунок 1.9- Фреза – улитка:

1- калибрующий зуб; 2 - черновые зубья

Рисунок 1.10- Одновитковая фреза для нарезания колес с внутренними зубьями:

1- корпус; 2 – чистовой (профилирующий) резец; 3- черновой резец

При крупносерийном производстве открытых венцов диаметром 200-300 мм, особенно при отсутствии потребности в точном центрировании внутренних зубьев относительно других поверхностей деталей обработка может производиться протягиванием (рисунок 1.11) [6,34,90].

Протяжки - это многозубые высокопроизводительные инструменты, нашедшие широкое применение в крупносерийном и особенно в массовом производствах. Они относятся к инструментам с конструктивной подачей, так как при протягивании движение подачи отсутствует. Процесс протягивания осуществляется на специальных горизонтальных и вертикальных протяжных станках.

Недостатками данного способа является невозможность обработки мелкомодульных колес, колес малого диаметра.

Зубчатая протяжка имеет центрирующую заднюю часть, базирующую деталь в процессе обработки. Число и количество протяжек в комплекте определяется модулем и материалом колеса. При обработке косых внутренних зубьев применяют косозубые внутренние протяжки, а также используют направляющее винтовое приспособление.

Рисунок 1.11- Схема протягивания зубчатого колеса

Однако у протягивания есть ряд недостатков, к числу которых относятся:

• высокие трудоемкость и стоимость инструмента из-за сложности конструкций протяжек и высоких требований к точности их изготовления;

• протяжки - это специальные инструменты, предназначенные для изготовления деталей только одного типоразмера;

• высокие затраты на переточку, обусловленные сложностью конструкций этих инструментов.

Условия работы зубьев протяжек неблагоприятны для оснащения их твердыми сплавами, так как они снимают тонкие и широкие стружки и работают при низких скоростях резания. Это вызывает колебание силы протягивания и может привести к разрушению твердого сплава. Применение твердых сплавов значительно повышает стоимость протяжек и ограничивается сложностью их изготовления.

Экономическая эффективность применения протяжек достигается лишь в массовом и крупносерийном производствах.

Экономический эффект производства продукции, а конкретно профильного соединения, во многом зависит от целесообразного применения таких составляющих технологического процесса, как методы обработки, оборудование и инструмент. Выбор этих составляющих во многом опирается на тип производства, в котором работает организация. В условиях современной экономики масштаб производства большинства фирм и организаций мелкосерийный. Номенклатура изготовляемых деталей очень разнообразна. Вследствие этого необходимо выбрать инструмент, удовлетворяющий таким условиям, как низкая себестоимость и широкая универсальность.

Наиболее рациональным при таких требованиях является способ зубодолбления, так как он более универсален, один и тот же долбяк может использоваться для нарезания внутренних и внешних профильных соединений. Так же этот способ позволит реализовать принцип единства технологической системы, что сократит погрешность изготовления изделия. Единственный способ, который может составить конкуренцию зубодолблению – протягивание. Однако протяжка- очень дорогой инструмент по сравнению с долбяком и ее применение рационально только в условиях крупносерийного и массового производства. Кроме того, долбяки можно оснащать твердыми сплавами, что позволяет повысить их стойкость и увеличить режимы обработки [69,96]

При проектировании технологического процесса очень важным моментом является выбор оборудования, применяемого при зубодолблении. Станки должны удовлетворять таким требованиям, как: быстрая переналадка, высокая производительность и качество изготовляемых на них деталей и т.д.