Какую форму имеют боковые задние поверхности у зуба дискового долбяка

Опубликовано: 26.04.2024

Как в современном производстве происходит изготовление зубчатых колес? Первый способ называется копированием и заключается в обработке заготовки с помощью фрез или резцов. Другой метод, обкатка, основан на взаимодействии какой-либо зубчатой пары, главной частью которой является долбяк. Инструмент металлорежущего предназначения, используется для оснащения долбежных станков. Благодаря особой форме по типу колеса применяется для нанесения зубьев (прямозубых/косозубых) на металлоизделиях. Долбяк изготавливают из стали с быстрорежущими свойствами: Р18 и Р6М5, несколько реже из Р9М4К8Ф – сталь повышенной прочности. Качественное сырье для производства напрямую влияет на срок службы долбяка и его износостойкие качества.

Принцип работы долбяка

Принцип функционирования заключается в совершении возвратно-поступательных движений. Заданная форма зуба достигается путем механического воздействия инструментом по металлической поверхности изделия. Классы инструмента:

• «АА» - целевое назначение: обработка колес со степенью точности не меньше 6;
• «А» - точность 7 степени;
• «Б» - 8-я степень обработки.

Долбяки работают по методу обкатки, каждый пройденный круг увеличивает количество снятого слоя. Зубья инструмента всегда с 3-мя режущими кромками – в верхней точке, по окружности и две боковые.

Классификация долбяков

Чашечный – принцип работы «в упор», основные элементы инструмента расположены во втулке или специально оборудованной выемке. Это самый высокоточный, а также простой в применении вид долбяка.
Дисковый (хвостовой) в сравнении с другими видами имеет гораздо меньший диаметр. Сфера применения – мелкомодульные зубчатые колеса. По форме напоминает колесо с зубцами различной шаговой длины.
Косозубые благодаря своим конструктивным особенностям применяются для шевронных и косозубых передач.
Комбинированные, где часть зубьев – черновая, специально для ориентира окончательного среза, а другая часть зубьев с окончательной толщиной, для чистовой работы. Данный инструмент, при всем своем удобстве, применяется только для колес с определенным количеством зубьев.

Назначение и область применения

Многоотраслевая сфера использования инструмента при выборе долбяка опирается на основные элементы инструмента: его размеры, геометрические параметры кромок, а также коэффициент смещения – это величина погрешности отклонения среза по отношению к исходному сечению. Долбяки используются в производстве:

• блочных колес;
• шпилевых отверстий;
• пазов;
• зубчатых реек;
• зубчатых колес;
• шевронных передач;
• канавок на плоских/фасонных поверхностях.

Главные параметры долбяков

• число зубьев и толщина;
• диаметр окружности выступов;
• диаметр делительной окружности;
• угол зацепления;
• модуль.

ГОСТы

Главный стандарт, по которому определяются характеристики – ГОСТ 9323-79. При этом для каждого класса режущего инструмента применяются отдельные нормы, регулируемые такими нормативными документами: ГОСТ 10059-80 и ГОСТ 6762-79. Размер металлорежущего инструмента определяется количеством зубцов и диаметром всей окружности.

Особенности процесса нарезания

Для успешного проведения обработки необходимо, чтобы твердость долбяка была больше твердости металлической заготовки. Режущий инструмент должен быть изготовлен в соответствии с ГОСТ. Также необходимо убедиться в исправности станка.

Зуборезные долбяки

Долбяками зуборезного типа нарезаются зубчатые колеса. Расположение зубьев может быть наружное и внутреннее, форма зубьев – прямая или винтом. Зуборезный тип долбяка предназначен для обработки колес циллиндрической формы, при этом любого типа. Деталь закрепляется на штосселе зубодолбежных станков, обработка происходит по методу обкаточного огибания - долбяк производит вращательные и возвратно-поступательные движения касательно своей оси.

Долбяки для косозубых и шевронных колес

Шевронные колеса нарезаются только двумя долбяками одновременно: правоходным и левоходным. В расчетах и резке учитываются только точные допуски из расчета на толщину зуба. Для косозубых колес используются долбяки с прямыми зубьями, с передними и задними углами.

Основные модели зубодолбежных станков

ВС-122-02(-03), ВС-123NC2 - вертикальные полуавтоматические станки, с подвижным столом, одна из последних разработок на промышленном рынке.
5А140П - универсальная и надежная модель с литой станиной, необходима для качественной работы шестеренок.
5М150П - станок полуавтомат, простой в управлении, с усовершенствованным контролером.

Зубодолбление долбяками

Представленный вид операции необходим для чистовой и черновой обработки зубчатых колес, венцов, реек, шевронных колес. В отличие от зубофрезерования зубодолбление обходится гораздо меньше по стоимости. Точность проведения работ будет зависеть от модели и функционала станка, характеристик режущего инструмента, профессионализма оператора.

Долбяк является своеобразным и сравнительно сложным по конструкции зуборезным инструментом.

Долбяк по своей форме напоминает обычное зубчатое колесо. Долбяк состоит из бесконечно большого числа элементарно тонких корригированных колес, так как одноименные точки режущих лезвий зубьев для различных сечений находятся ближе к центру долбяка. В свою очередь передние углы обеспечиваются за счет заточки его переднего торца по внутренней конической поверхности.

У долбяка есть задние и передние углы на вершинах и боковых сторонах профиля его зубьев. Эти углы следует рас сматривать в трех сечениях.

Второй задний угол в рассчитывается при проектировании инструмента.

Задний угол в нормальном сечении к боковому профилю зуба указывает фактический зазор между задней поверхностью в данной точке лезвия зуба и плоскостью резания.

Передние углы, так же как и задние, измеряются в трех вышеуказанных плоскостях. Установлено, что увеличение внешних передних и задних существенному увеличению отклонений эвольвентного профиля зубьев нарезаемого колеса, что можно видеть из формулы для определения угла зацепления или профиля рейки

Имеющиеся у долбяка задние углы обусловливают ряд своеобразных особенностей в форме его зуба.

1. Как уже указывалось выше, боковые стороны зубьев оформляются по эвольвенте. Чтобы по мере переточек форма лезвий зуба не изменялась, боковые стороны их сошлифовывают-ся не на конус, как у конических зубчатых колес, а выполняются как эвольвентные винтовые поверхности, которые образуются при винтовом движении прямой линии по направляющему цилиндру с диаметром основной окружности. Благодаря этому в любом сечении долбяка. перпендикулярном к его осп, получаются одинаковые (идентичные) эвольвенты; их форма определяется только диаметром основной окружности. На одной стороне зуба винтовая поверхность делается правой, а на другой левой, в результате чего на боковых сторонах зуба создаются задние углы.

2. С точки зрения геометрической теории зацепления эвольвентного зубчатого колеса долбяки можно представить как совокупность бесконечно большого количества элементарных колес с положительными, отрицательными и нулевыми смещениями исходного контура рейки, с бесконечно малой шириной обода. По мере перетачивания долбяка в работу при резании и в зацепление с нарезаемым колесом вступает одно из этих бесконечно тонких зубчатых колес.

В исходном сечении сдвиг рейки равен нулю и размеры и профиль зубьев определяются соответствующими параметрами нарезаемого колеса. Иначе говоря, размеры зубьев долбяка в исходном сечении являются чисто теоретическими, расчетными. Практически же все размеры измеряются в передней плоскости. Делительный расчетный диаметр долбяка D, остается неизменным для всех сечений. Поэтому в сечении конструктивные элементы долбяка будут иметь размеры, несколько отличные от размеров в исходном сечении.

На изменение этих размеров оказывает влияние величина смещения исходного сечения и задний угол.

Смещение первоначального контура рейки, измеряемое в радиальном направлении, в теории корригирования эвольвентных зацеплений обычно выражают через коэффициент смещения а в долях модуля.

Увеличение а дает следующие преимущества:

1) улучшение чистоты поверхности нарезанного зуба и точности профиля, благодаря чему достигается меньший шум и более плавное зацепление;

2) уменьшение опасности подрезания профиля с малым числом зубьев.

С другой стороны, максимальное увеличение расстояния а ограничивается:

1) уменьшением толщины зуба на вершине. Чем больше а, тем тоньше вершина зуба, а это, естественно, приводит к уменьшению стойкости долбяка;

2) чем больше а, тем больше участок с неэвольвентным профилем, получаемый у основания нарезаемого зуба. Этот участок называется переходной кривой. При значительных размерах переходной кривой ухудшается качество зацепления нарезанных колес.

Вследствие переточек долбяков по передней поверхности толщина его зуба со времененм уменьшается, соответственно изменяется и величина а, что приводит к опасности подрезания этим долбяком нарезаемого колеса с малым числом зубьев.

Этот коэффициент выбирается по таблицам или по специальным графикам, исходя из условий допустимого срезания кромок и отсутствия подрезания. В настоящее время, кроме обычных прямозубых дисковых или чашечных, втулочных и хвостовых долбяков, находят также широкое применение косозубые и специальные комбинированные долбяки.

Долбяки, используемые для получения колес с косым зубом, бывают двух типов. Они отличаются формой заточки передней поверхности, а также тем, что в одном долбяке принимается стандартный модуль в нормальном, а в другом — в торцовом сечениях. Следует также отметить, что дисковые долбяки используемые при получении шевронных колес могут работать только в комплекте из двух штук: один с правым, другой с левым наклоном зубьев.

Для облегчения работы долбяков, которые при получении зубчатых колес, врезаясь в тело заготовки, быстро затупляются и теряют точность, применяются комбинированные долбяки. Такие долбяки имеют зубья с уменьшенной толщиной, которыми производится черновое нарезание, и зубья с нормальной толщиной, осуществляющие чистовое нарезание. Кроме того, такой долбяк имеет установочный участок без зубьев, что допускает установку и снятие нарезаемой заготовки без отвода шпинделя станка и сокращает путь, необходимый для врезания долбяка. Таким долбяком в течение первого оборота заготовки производится черновое, а при втором обороте—чистовое долбление. Но несмотря на значительное повышение производительности, эти долбяки применяются для нарезания колес с только с определенным числом зубьев.

Изобретение относится к области металлообработки, чистовой обработке эвольвентных зубчатых колес. Долбяк имеет выполненные коническими передние и задние поверхности вершин зубьев и задние боковые поверхности зубьев. Для исключения погрешности профиля при назначении любых по величине оптимальных передних и задних углов боковые задние поверхности зубьев определены приведенными уравнениями. 2 ил.

Формула изобретения

Прямозубый долбяк, имеющий выполненные коническими передние и задние поверхности вершин зубьев и задние боковые поверхности зубьев, отличающийся тем, что задние боковые поверхности зубьев определены уравнениями:

- угол профиля исходной инструментальной поверхности на делительной окружности;

бn - задний боковой нормальный угол долбяка;

в - передний угол при вершине долбяка;

у - угол профиля исходной инструментальной поверхности;

у - угол развернутости профиля исходной инструментальной поверхности;

у - инволюта угла профиля исходной инструментальной поверхности;

r y - радиус-вектор текущей точки;

r - радиус делительной окружности исходной инструментальной поверхности;

r b - радиус основной окружности исходной инструментальной поверхности;

у - угол наклона нормали к профилю задней поверхности долбяка в расчетном сечении;

k - безразмерный коэффициент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, металлообработке и инструментальной промышленности и может быть использовано при проектировании и изготовлении зуборезных долбяков, предназначенных преимущественно для чистовой обработки эвольвентных зубчатых колес.

Известны зуборезные долбяки, боковые задние поверхности зубьев которых выполняются как эвольвентные винтовые с углом профиля на делительном диаметре в сечении, перпендикулярном оси долбяка, равном

Недостатком таких долбяков является наличие органической погрешности профиля, т.к. в сечении задних поверхностей передней конической поверхностью образуемая режущая кромка не будет располагаться на исходной инструментальной поверхности (поверхности цилиндрического зубчатого колеса). Погрешность возрастает с увеличением передних и задних углов долбяка, что не позволяет назначать оптимальные геометрические параметры.

Целью изобретения является исключение погрешности профиля инструмента при назначении любых по величине оптимальных передних и задних углов.

Поставленная цель достигается тем, что торцовый профиль 1 задней поверхности выполняется по эвольвенте, но не окружности, а некоторой кривой (эволюты 2), координаты которой

Боковая задняя поверхность образуется прямой 3, расположенной в плоскости 4, при качении последней по цилиндру 5 с основанием 6, выполненным по эволюте 2.

Формирование задней поверхности аналогично стандартным долбякам, но у последних плоскость перекатывается по круговому цилиндру.

При таком образовании задней поверхности сохраняются, как и у стандартных долбяков, постоянные боковые задние нормальные углы ( бп ). Последние связаны известными зависимостями с задней конической поверхностью вершин зубьев.

Получаемая задняя поверхность описывается параметрическими уравнениями:

Ее профиль в расчетном сечении (I-I) представляет собой огибающую семейства окружностей радиусов b y , расположенных на эвольвенте 7 исходной инструментальной поверхности:

В формулах обозначено:

- угол профиля исходной инструментальной поверхности на делительной окружности;

бn - задний боковой нормальный угол долбяка;

в - передний угол при вершине долбяка;

у - угол профиля исходной инструментальной поверхности;

у - угол развернутости профиля исходной инструментальной поверхности;

у - инволюта угла профиля исходной инструментальной поверхности;

r y - радиус-вектор текущей точки;

r - радиус делительной окружности исходной инструментальной поверхности;

r b - радиус основной окружности исходной инструментальной поверхности;

у - угол наклона нормали к профилю задней поверхности долбяка в расчетном сечении;

k - безразмерный коэффициент.

При пересечении задней поверхности с конусом передней поверхности получаем режущую кромку, проекция которой на торец долбяка представляет собой теоретическую эвольвенту исходного контура с углом профиля =20°.

Конструкция поясняется графическими материалами. На фиг.1 показано образование задней поверхности долбяка, на фиг.2 - профиль долбяка в осевом и расчетном сечениях.

На чертежах обозначено:

1 - профиль задней боковой поверхности в расчетном сечении;

6 - основание цилиндра, выполненное по эволюте 2;

7 - эвольвента исходной инструментальной поверхности.

1. Грубин А.Н., Лихциер М.Б., Полоцкий М.С. Зуборезный инструмент - М.: Машгиз, 1946. 320 с.

Резцы, dentes incisivi, по четыре на каждой челюсти, имеют коронку в форме режущих долот, которые разрезают пищу неподходящего размера. Коронка верхних резцов широкая, нижних вдвое уже. Корень одиночный, у нижних резцов с боков сдавлен. Верхушка корня отклонена несколько латерально.

Верхний медиальный резец самый большой из группы резцов. Губная поверхность его коронки выпукла в поперечном и в продольном направлениях. Она имеет 3 небольших продольных валика, из которых каждый заканчивается на жевательном крае зубчиком. По обе стороны от срединного валика находится по одному продольному углублению. Язычная поверхность коронки вогнута в продольном и поперечном направлениях.

В шеечном отделе она имеет бугорок, tuberculum dentale, От которого отходят валики, направляющиеся по дистальному и мезиальному краю язычной поверхности к жевательному краю зуба. Из 3 признаков зуба наиболее выражен признак кривизны коронки. Корень конической формы и длиннее коронки; боковые бороздки на нем выражены слабо. Он имеет 3 поверхности: губную и две аппроксимальные.

Верхний латеральный резец меньше медиального резца, от которого отличается следующими особенностями: на губной поверхности коронки нередко имеется срединная продольная бороздка, по обе стороны которой на режущем крае нестертых зубов находится по одному небольшому бугорчатому возвышению. На язычной поверхности боковые валики обычно лучше выражены, чем у медиальных резцов. Часто на этой поверхности находится углубление, расположенное окклюзиально (ниже) от зубного бугорка.
Мезиальная поверхность длиннее дистальнои и переходит в режущий край почти под прямым углом, тогда как дистальная образует при этом значительное закругление. Хорошо выражен признак угла коронки. Корень короче, чем у медиального резца, сдавлен в мезиодистальном направлении; в большинстве случаев он прямой, имеет боковые бороздки. Дистальная поверхность его более выпукла, чем мезиальная.

Медиальный и латеральный нижние резцы. Нижние резцы самые маленькие в обеих челюстях. При этом медиальный резец меньше своего дистального соседа. Оба зуба имеют характерные для всех резцов признаки. Коронка их имеет наиболее типичную форму долота. На передней поверхности она слегка выпукла в продольном направлении и уплощена в поперечном, на задней — вогнута в продольном и уплощена в поперечном направлении. Валики выражены слабо и иногда отсутствуют. Корень значительно уплощен.

У медиального резца отсутствуют признаки кривизны угла и корня. Для отличия правого медиального резца от левого имеет значение лучше выраженная латеральная продольная бороздка на корне.

У латерального резца коронка шире, чем у медиального, и корень более массивен. При этом у данного зуба достаточно отчетливо выражены признаки угла и корня и слабо — кривизны.

Клыки

Клыки, dentes canini, по два на каждой челюсти, имеют длинный одиночный корень, сдавленный с боков и имеющий боковые бороздки.
Коронка имеет два режущих края, сходящихся под углом; на ее язычной поверхности у шейки имеется бугорок. Она уплощена таким образом, что язычная и губная поверхности сходятся к режущему краю. Вестибулярная поверхность ее выпукла в поперечном и продольном направлениях. На ней имеется всегда, особенно у режущего края, хорошо выраженный продольный валик, делящий поверхность на меньший — мезиальный отрезок и на больший — дистальный.
На язычной поверхности отчетливо заметны боковые валики, сходящиеся по направлению к шейке у бугорка зуба. Режущий край коронки состоит из 2 половин: меньшей — мезиальной и большей — дистальной, сходящихся к верхушке края. Дистальная половина края спускается по направлению к соответствующей апроксимальной поверхности более круто, чем половина мезиальная. Для клыков характерны все признаки зубов (корня, угла и кривизны коронки).

Верхний клык. Коронка массивная. Ее контактные поверхности значительно расходятся по направлению к режущему краю. По язычной поверхности коронки проходит мощный средний валик, который, начинаясь у зубного бугорка, значительно утолщается и расширяется по направлению к режущему краю. Поверхности соприкосновения широки у своего основания, но относительно коротки.
Корень массивен и из корней всех зубов является самым длинным. Аппроксимальные поверхности его широки. Губной край по сравнению с язычным туп и широк.

Нижний клык меньше верхнего. У него слабее выражены продольные валики как на вестибулярной, так и на язычной поверхностях коронки. Вестибулярная поверхность коронки слегка выпукла, язычная слегка вогнута; контактные поверхности идут почти параллельно, причем мезиальная совершенно не конвергирует к шейке, тогда как дистальная несколько к ней наклонна.
Режущий край коронки короче, чем у верхнего клыка, и его мезиальный отрезок по длине мало разнится от дистального. Корень короче, чем у верхнего клыка, более уплощен, имеет лучше выраженные продольные бо-борозды. Может быть раздвоение корня у верхушки, переходящее иногда в двойной корень.

Зубы, сидящие впереди клыков, подверглись изменениям в одном направлении — у них стала плоской коронка и образовался режущий край — острие зуба, cuspis dentalis, сидящие сзади них изменились в другом направлении: они приобрели хорошо развитую коронку, служащую для размельчения и растирания пищи, а клыки оказались как бы на нейтральной зоне и сохранили исходную коническую форму и древнюю функцию зуба — колоть и разрывать пищу. Поэтому они сидят на границе между передними зубами (резцами) и задними (коренными).

Рис. 8.34. Основные параметры долбяка в различных сечениях

цилиндрической поверхности. Делительный твметр является постоянным в любом сечении, перпендикулярном к оси долбяка.

Нетрудно представить, что задние поверхности зубьев долбяка можно получить зуборезной гребенкой, исходный контур которой равен исходному контуру инструментальной рейки. Такая рейка кроме обкаточного относительного движения должна совершать движение резания вдоль зуба долбяка, т. е. в направлении под задним углом к наружному или делительному цилиндрам. В действительности долбяк будет представлять собой корригированное колесо с прямыми или косыми зубьями, снабженное соответствующими углами резания. Такое колесо образовано смещением исходного контура инструментальной рейки.

В каждом сечении, перпендикулярном к оси долбяка, будет своя величина смещения исходного контура рейки у = х tg ав = т.

На рис. 8.34 показаны различные сечения долбяка, перпендикулярные к его оси. Сечение 1-1, проходящее через вершинные режущие кромки нового долбяка, назовем начальным. В этом сечении смещение исходного контура рейки будет положительным и максимальным yi = +1и/ = tg в, где 1 - коэффициент смещения контура инструментальной рейки.

Сечение О-О называется исходным. В нем смещение исходного контура равно нулю, г. е. у = 0. Это сечение называется также и расчетным, так как в нем определяются основные параметры долбяка.

Сечение 2-2 назовем конечным, соответствующим окончательно сточенному долбяку. Сечение образовано отрицательным смещением исходного контура рейки. В нем

В любом сечении, перпендикулярном к оси долбяка, будем иметь эвольвентные кривые, образованные от одного и того же основного цилиндра (окружности) диаметром

dQ = со$ а,а = mZa cos Оа, (8.44)

где Дв - диаметр делительной окружности долбяка; - угол профиля инструментальной рейки; т - модуль зубьев долбяка; г - число зубьев долбяка.

Эти эвольвентные кривые будут смещены относительно друг друга не только в направлении к оси долбяка, но и по дуге делительной окружности (см. рис. 8.34). Величина этого смещения пропорциональна X. В направлении к оси долбяка г/ = л: tg ав, по делительной окружности А/2 = у tg а . Смещением исходного контура инструментальной рейки зубья долбяка образуются как бы в результате двух равномерных движений эвольвентной кривой: вдоль оси долбяка и вращением вокруг его оси. Вследствие этого боковые поверхности зубьев долбяка получаются эвольвентными винтовыми поверхностями, имеющими постоянными делительный диаметр и диаметр основной окружности.

Поворот эвольвентной кривой вокруг оси долбяка образует боковые задние углы у режущих кромок зубьев. Винтовые поверхности получаются разного направления. Для левой стороны зуба долбяка винтовая поверхность получается левозаходной, для правой стороны- правозаходной. Шаг, или ход, этих винтовых поверхностен постоянный и определяется из соотношения

Р = nde ctg ро = яДо ctg

где Ро. Р - угол наклона винтовой линии к оси долбяка соответственно на основном и делительном цилиндрах.

Угол Ро равен заднему углу на боковых режущих кромках при его измерении в сечении цилиндром, концентричном оси долбяка. Из уравнения (8.45)

tgPo = tgPcosa. (8.46)

Угол Р находят следующим образом. При перемещении эвольвентного контура вдоль оси долбяка на величину х он повернется по дуге делительной окружности отнтеительно этой же оси на

А/2 = х/ tg а = л; tg в tg а или А/2л: = tg в tg а. Если X будет равен шагу винтовой поверхности Р, то А/2 = nD. Тогда = \gajga. Но = tg р. Поэтому

tg р = tg ав tg а. (8.47)

В различных сечениях, перпендикулярных к оси долбяка, профиль зубьев будет описан одной и той же эвольвентной кривой, но различными ее участками. Известно, что одна и та же эвольвент-ная кривая в различных точках имеет различную кривизну. У нового долбяка на головке зуба добавляется отрезок эвольвенты с большим радиусом кривизны и с большим углом давления. Профиль долбяка

Проекция режущей кромки

Рис. 8.35. Отклонение проекции режущей кромки долбяка от эвольвенты

В сечении 2-2 (см. рис. 8.34) получит у ножки зуба новый отрезок этой же эвольвенты, который имеет меньший радиус кривизны и меньший угол давления. Поэтому при переточке долбяка профиль его зубьев будет изменяться.

Другая причина неустранимых погрешностей состоит в том, что проекция режущей кромки АВ на плоскость АС не будет эвольвентной кривой, хотя режущая кромка лежит на эвольвентной поверхности. Она будет такой, как показано на рис. 8.35. Наибольшее отклонение А/ получается на головке зуба долбяка с m = 5 мм, А/ = 0,0П мм.

Основные параметры прямозубых долбяков. Основными параметрами долбяков являются диаметры в различных сечениях, число зубьев, высота головки и ножки зубьев, их толщина в различных сечениях, смещение начального и конечного сечения относительно расчетного, толщина долбяка, диаметр отверстия под оправку и геометрия зубьев.

Основные параметры долбяков определяются в расчетном сечении 0-0 (см. рис. 8.34). По ГОСТ 9323-79 долбяки делают с номинальными делительными диаметрами Dq, равными 25, 38, 50, 75, 100, 125, 160, 200 мм. Фактические делительные диаметры отличаются от номинальных, что вытекает из условия Dq = ш, где т - модуль зубьев, мм; - число зубьев долбяка, которое является целым.

Читайте также: