Нарезание червяка на токарном станке

Нарезание червяков и червячных колес

Червячные передачи имеют широкое применение в машиностроении благодаря своей компактности, бесшумной и плавной работе.

Сечение витков цилиндрического червяка с осевой плоскостью представляет собой прямолинейную рейку, а у глобоидного — круговую рейку.

Среди цилиндрических червяков наибольшее применение для неответственных передач получил винтовой червяк (с архимедовой спиралью), представляющий собой обычный винт с трапецеидальной резьбой (рис. 106, а). При простоте обработки червячная пара с таким червяком обладает низким к. п. д. и подвержена быстрому износу, поэтому ее применяют в неответственных, тихоходных и слабонагруженных передачах. Другой разновидностью цилиндрического червяка является эвольвентный червяк (рис. 106, б). Он представляет собой как бы цилиндрическое зубчатое колесо с винтовыми эвольвентными зубьями.

В сечении червяка плоскостями, перпендикулярными оси основного цилиндра, получаются эвольвенты. Такие червячные пары часто используют в ответственных передачах при больших нагрузках и скоростях.

Простой разновидностью цилиндрического червяка является червяк с прямолинейным профилем в нормальном сечении витка и с эвольвентной боковой стороной витка в сечении, поперечном оси (рис. 106, в). Такой червяк называется конволюнтным и является разновидностью эвольвентного червяка. Эти червяки более просты в обработке, чем эвольвентные, и обеспечивают достаточную точность зацепления червячной передачи, имеют высокий к. п. д. и износоустойчивость.

Глобоидные червяки обладают большой поверхностью соприкосновения витков с зубьями червячного колеса, что обеспечивает снижение давления, а следовательно, и износ поверхностей зубьев червячной пары. Из-за сложности изготовления их широко применяют только в передачах для больших мощностей.

Наиболее простым и дешевым способом изготовления витков червяка с архимедовой спиралью является нарезание резцом на токарно-винторезном станке. Резец устанавливается так, что его прямолинейная режущая кромка лежит в осевой плоскости червяка. При этом винтовая поверхность образуется вращением заготовки и движением режущей кромки, проходящей через ось червяка. Винтовая поверхность такого червяка называется архимедовой, так как в сечении червяка, перпендикулярном его оси, получается архимедова спираль (рис. 106, а).

На рис. 106, б показан способ нарезания витков эвольвентного червяка. В этом случае резец устанавливается так, что одна его прямолинейная режущая кромка располагается выще, а вторая — ниже осевой плоскости червяка на величину радиуса r основного цилиндра винтовой эвольвентной поверхности.

Образование винтовой поверхности происходит при вращении заготовки и движении режущей кромки резца касательно к образующему цилиндру диаметра 2r. Такая винтовая поверхность называется эвольвентной, так как в торцовой плоскости червяка получается эвольвента.

При нарезании витков конволютного червяка (рис. 106, в) резцы устанавливают так, что их режущие кромки находятся в плосдости, нормальной к винтовой поверхности.

Образование винтовой поверхности конволютного червяка происходит таким же образом, как и поверхности эвольвентного червяка — при движении прямолинейной режущей кромки резцов, когда она остается касательной к образующему цилиндру.

Описанный метод нарезания червяков резцами точный, но малопроизводительный. В серийном производстве витки червяков вы-полняют фрезерованием дисковыми или червячными фрезами, а также обкаткой долбяками.

Фрезерование дисковыми фрезами осуществляется на специальных резьбонарезных станках. Фреза имеет профиль впадины в нормальном сечении и устанавливается под углом наклона винтовой линии β (рис. 107). Фрезеруется сразу полная глубина винта. За один оборот изделия фреза перемещается на величину одного шага. Вследствие искажения профиля витков нарезание.дисковыми фрезами является предварительной обработкой профиля червяка.

Наряду с нарезанием червяков дисковой фрезой различные виды червяков обрабатываются червячной фрезой на обычных зубо-фрезерных станках. Станок настраивается как на нарезание ци-линдрического зубчатого колеса с винтовыми зубьями, число которых принимается равным числу заходов червяка.

Наиболее точным и высокопроизводительным способом обработки червяков является нарезание червяка долбяком (рис. 108). Долбяк 1, установленный относительно осевой плоскости нарезаемого червяка 2, имеет движение подачи вдоль оси червяка. Кроме того, долбяку и червяку сообщается вращательное движение обкатки за счет настройки кинематической цепи станка. В результате сочетания этих движений нарезаются все витки червяка.

Для нарезания червяков с углом подъема винтовой линии менее 5—6° долбяк делают с прямыми зубьями, при угле подъема более 5—6° — с косыми зубьями. Однако необходимость изготовления долбяков для каждого угла подъема витков нарезаемых червяков увеличивает затраты на подготовку производства, поэтому применение этого способа экономично только в крупносерийном или массовом производстве.

Наибольшее применение при нарезании глобоидных червяков получили многорезцовые головки, которые совершают вращательное движение в плоскости, проходящей через ось червяка (рис. 109).

Профилирующие резцы 1 и 4, режущие кромки которых имеют профиль основного сечения витка, обрабатывают виток по боковым его сторонам, резец 3 головки обтачивает червяк по наружному глобоиду.

Операция нарезания червяка резцовыми головками разделяется на два перехода. В первом переходе обработка производится с радиальной подачей стола до номинального межосевого размера. Первый переход предназначен для прорезки впадины на глубину профиля. Второй переход выполняется при постоянном межосевом расстоянии и предназначен для получения заданной толщины витка с шероховатостью поверхности не ниже 2,50 мкм (6-й класс). Боковые стороны витка обрабатываются поочередно, с круговой подачей резцов.

Перед чистовой обработкой необходимо углубить резец в нарезаемый червяк для снятия припуска под чистовое нарезание. Это осуществляется поворотом стола станка с резцовой головкой через цепь дифференциала. Обработка ведется со скоростью резания v ≤ 1 м/мин и подачей на резец s = 0,02—0,04 мм при обильном охлаждении смесью растительных и животных масел. Для чистовой обработки углубление на сторону витка составляет0,5—1 мм.

После нарезания витков червяк подвергают термообработке, цементируют, закаливают и отпускают до заданной твердости.

Шлифование витков производится на зуборезном станке специальной шлифовальной головкой, поворачивающей ось шлифовального круга на соответствующий угол подъема каждой точки витка. Отделку глобоидных червяков осуществляют притиркой или обкаткой закаленным полированным роликом на специальном станке. Шероховатость поверхности достигается 0,08 мкм (10-й класс)..

Обработка червячных колес осуществляется на зубофрезерных станках червячными фрезами тремя методами:

  • 1) методом радиальной подачи;
  • 2) методом тангенциальной подачи;
  • 3) комбинированным методом.

При методе радиальной подачи заготовка 1 (рис. 110, а), находясь все время в зацеплении с червячной фрезой 2, совершает радиальную подачу на фрезу до установленного размера, при этом фреза совершает только вращательное движение. На червячном колесе получается правильней профиль зубьев при полном зацеплении червячной фрезы с заготовкой.

Недостаток указанного способа заключается в том, что червячная фреза работает не всеми режущими кромками и изнашиваются только зубья средней части фрезы.

При методе тангенциальной подачи (рис. 110, б) заготовку чер-вячного колеса 1 устанавливают на размер межцентрового расстояния А и фрезу вводят с заготовкой осевым перемещением. Фреза 3 имеет коническую заборную часть и, работая всеми режущими кромками, изнашивается равномерно. В процессе резания фреза не только вращается, но и перемещается поступательно вдоль своей оси. При этом заготовка, кроме основного вращательного движения, связанного с зацеплением, имеет дополнительное вращательное движение, зависящее от осевого перемещения фрезы, иначе зубья червячной фрезы срезают зубья червячного колеса.

Комбинированный метод нарезания червячных колес представляет последовательное сочетание первых двух методов. Причем метод радиальной подачи применяют для предварительного нарезания зубьев, а метод тангенциальной подачи — для окончательной обработки.

При комбинированном методе применяют как червячные фрезы, так и профильные резцы. Применение профильных резцов для окончательной обработки червячного колеса обеспечивает наиболее высокую точность.

Обработка зубьев глобоидных, колес аналогична обработке обычных червячных колес и выполняется специальным инструментом. На рис. 111 показана схема нарезания глобоидного червячного колеса и конструкция фрезы. Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса выполняется в два перехода — нарезание на глубину профиля при радиальной подаче стола до номинального межосевого размера и чистовое нарезание при неизменном межосевом размере с круговой подачей.

Перед чистовым проходом резец углубляют в нарезаемое колесо для снятия припуска под чистовое нарезание. Это осуществляется поворотом стола станка с обрабатываемым колесом через цепь дифференциала. Фрезерование заканчивается при достижении заданной толщины зуба и шероховатости поверхности не ниже 20 мкм (5-й класс).

Отделку глобоидных червячных колес при массовом выпуске производят шевингованием глобоидным шевер-червяком (рис. 112); припуск на шевингование не превышает 0,05—0,1 мм. В индивидуальном производстве этот метод не оправдывает, так как такой шевер — дорогостоящий инструмент.

Наша компания принимает заказы на металлообработкуу, чтобы сделать заказ или получить информацию по интересующим вопросам, свяжитесь с менеджерами нашей компании по телефонам +7 967 780 43 30, +7 917 856 82 24, по электронной почте info@inmet16.ru или отправьте сообщение через форму обратной связи.

Нарезание червяка на токарном станке

Изготовление цилиндрических червячных передач зубчатых колёс

В цилиндрических червячных передачах наибольшим распространением пользуются следующие виды червяков (ГОСТ 18498 — 73): архимедовы ( ZA ), эвольвентные ( ZI ), конволютные с прямолинейными профилями витка ( ZN 1), конволютные с прямолинейными профилями впадин ( ZN 2), конволютные с прямолинейным нормальным профилем витка ( ZN 3) и образованные конусом ( ZK 1) и ( ZK 2).

В последние годы находят применение передачи с червяками, витки которых в нормальном сечении имеют профили в форме дуги окружности — цилиндрические червяки, образованные тором ( ZT 1).

Геометрия каждого из этих видов червяков связана со своими технологическими методами.

Нарезание витков цилиндрических червяков в зависимости от масштаба производства и твердости может производиться различными способами. В единичном и мелкосерийном производстве червяки, не подвергаемые термической обработке или термически обработанные до твердости Н R Сэ 38, нарезают профильными резцами, дисковыми или пальцевыми фрезами, а при серийном и массовом производстве — вихревым способом или пластическим деформированием. Для червяков, закален­ных до твердости Н R Сэ 51 и более, финишной операцией обработки рабочих поверхностей витков является шлифование.

Читайте также  Чистовая обработка деталей при токарной обработке

Главной технологической особенностью геометрии цилиндрических червячных передач, отличающей их от передач других видов, является то, что производящие поверхности (производящий червяк) инструмента при нарезании зубьев червячного колеса методом обката должны совпадать или определенным образом незначительно отличаться от рабочих поверхностей самого червяка. В качестве такого инструмента обычно применяются червячные фрезы, представляющие собой цилиндрический червяк, витки которого пересекаются винтовыми канавками для образования режущих граней, а боковые поверхности и поверхности вершин имеют затылки для образования задних углов резания. Режущие кромки фрезы должны при этом лежать на воображаемой поверхности червяка требуемого вида.

Сами же по себе червяки и червячные колеса до образования элементов зацепления являются телами вращения и при их изготовлении используются обычные методы обработки.

Обработка витков цилиндрических червяков

Нарезание цилиндрических червяков профильными резцами

на токарных станках

Архимедов червяк Z А имеет прямолинейный профиль витка в осевом сечении АА (рис. 3.4) и криволинейный профиль в нормальном сечении. Торцовое сечение витка — архимедова спираль. Эвольвентный червяк Z 1 имеет прямолинейный профиль витка в сечении плоскостью, касательной к основному цилиндру, и криволинейный профиль в нормальном сечении; торцовое сечение — эвольвента. Виток конволютного червяка ZN 1 имеет прямолинейный профиль в сечении ВВ, перпендикулярном витку, виток червяка ZN 2 — в сечении ББ,перпендикулярном впадине, а виток червяка ZN 3 — в сечениях ГГ, перпендикулярных линиям витка. Все конволютные червяки имеют в осевом сечении АА криволинейный профиль витка, а в торцовом сечении — удлиненную или укороченную эвольвенту.

Рис. 3.4. Сечения цилиндрических червяков: АА — осевое, ББ – сечение, нормальное впадине; ВВ — сечение, нормальное витку; ГГ сечение, нормальное линиям витка

Наиболее технологичны червяки Z А, обработка которых на токарном станке практически ничем не отличается от обработки винтов с трапецеидальной резьбой. Резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в осевой плоскости червяка. Установка двустороннего резца с прямолинейным профилем показана на рис. 3.5. Этот способ нарезания витка может быть рекомендован только для червяков с малым углом подъема линии витка вследствие различия условий резания по левой и правой сторонам. Для чистового нарезания червяков Z А с углом подъема линии витка до 10 ° рекомендуется раздельная обработка левой и правой сторон витка односторонними резцами.

Установка односторонних резцов показана на рис. 3.6. При нарезании витков червяка односторонним резцом возможна поочередная обработка обеих сторон впадины одним резцом путем разворота червяка.

Схема установки резца при нарезании червяков типа ZN 1 и ZN 2 показана на рис. 3.7, 3.8.

Конволютные червяки ( ZN 1 и ZN 2) начисто нарезаются одним или двумя резцами с прямолинейными режущими кромками, располагаемыми для червяка ZN 1 (рис. 3.7) в нормальном сечении витка и для червяка ZN 2 (рис. 3.8) в нормальном сечении впадины. Углы профиля витка a nT и в нормальном сечении впадины a nS согласно ГОСТ 19036 – 73 принимаются одинаковыми, равными 20 ° .

Установка резца для нарезания витка червяка ZN 3 с прямолинейным профилем в сечении, нормальном профилю, та же, что для нарезания витков червяка ZN 2.

При нарезании эвольвентного червяка ZI резцы, имеющие прямолинейный профиль, устанавливаются так, чтобы горизонтальная плоскость, проходящая через режущую кромку, была касательной к основному цилиндру. Установка резцов при нарезании эвольвентных червяков показана на
рис. 3.9, 3.10.

Нарезание цилиндрических червяков методом фрезерования

Фрезерование производится на резьбофрезерных, зубофрезерных или специальных станках для фрезерования червяков. В качестве инструмента применяются дисковые или пальцевые фрезы. Фрезерование является более производительной операцией, чем нарезание резцами.

Дисковые фрезы для предварительного нарезания червяков всех типов выполняются с трапецеидальным профилем. Для чистового фрезерования или под шлифование витков каждому типоразмеру червяка должна соответствовать специальная фреза с криволинейными режущими кромками.

Нарезание червяков дисковыми фрезами в основном применяют для чернового фрезерования витков червяка, червяков не точнее 9-й степени точности.

В случае использования дисковые фрезы с прямолинейными режущими кромками и расположением оси фрезы под углом g (рис. 3.11) оси червяка, начисто могут фрезероваться только червяки типа ZK 1, у которых образующие винтовых поверхностей не являются прямыми линиями.

Для облегчения производства червяков ZI и ZN допускается использовать фрезы, имеющие прямолинейный профиль при условии, что получаемая погрешность профиля червяка будет меньше допуска, оставляемого на чистовую обработку.

Методом фрезерования обрабатываются предварительно витки червяков с вогнутыми профилями типа ZT 1 (цилиндрические, образованные тором червяки, ось которых скрещивается с осью производящего тора под углом, равным делительному углу подъема витка червяка), ZT 2 (цилиндрические, образованные тором, ось которых скрещивается с осью производящего тора под углом, при котором одно из плоских сечений главной поверхности червяка является дугой окружности, совпадающей с образующей производящего тора). В качестве инструмента используется дисковая фреза с горообразной поверхностью.

Пальцевые фрезы используются для фрезерования витков крупных червяков, когда отсутствует возможность использования какого-либо другого инструмента.

Зуботочение обкаточными резцами (вихревое нарезание витков)

Этот метод заключается в нарезании червяков точением с непрерывной обкаткой. В качестве инструмента применяется прямозубое или косозубое эвольвентное режущее колесо (напоминающее зуборезный долбяк). Между вращением червяка и резца осуществляется принудительная кинематическая связь. Подача при резании происходит за счет осевого перемещения заготовки червяка (или суппорта с резцом) с синхронным дополнительным вращением резца (рис. 3.12). Нарезание червяков методом зуботочения может производиться на специальных станках (модель ЕЗ-10А) или зубофрезерных при наличии тангенциальной подачи суппорта. В зависимости от геометрии и заточки резца, а также от взаимного расположения червяка и резца могут обрабатываться червяки с различной геометрией (архимедовы, конволютные, эвольвентные).

Для червяков, подвергаемых термической обработке, нарезание является предварительной операцией, выполняемой с припуском под шлифование.

Накатывание витков червяка.

Накатывание — наиболее производительный и наименее материалоем-кий способ обработки. Накатывание производят на роликовых накатных станках (станах). Червяки с m 3 мм накатывают на двухроликовых станках в холодном состоянии, а при m ³ 3 мм – на трехроликовых станках, нагревая заготовку обычно с помощью ТВЧ. Принципиальная схема накатных станков показана на рис.3.13.

Рис. 3.13. Принципиальные схемы станков для накатывания червяков: а) — трехвалкового; б) — двухвалкового; 1 — заготовка;

Отклонения размеров (мм) винтовых поверхностей червяков, получаемых холодным накатыванием ( m = 1…2 мм), следующие:

По толщине зуба на делительном диаметре………………………….0,02 — 0,03

По радиальному биению витка червяка относительно оси центров…0,1 — 0,25

По колебаниям диаметра впадин……………………………………………..0,05

Если центровые отверстия обработать после накатывания, базируя заготовку на рабочие профили, то радиальное биение можно уменьшить до 0,04 — 0,08 мм. Таким образом, холодным накатыванием можно получить червяки, соответствую щие 8-й степени точности, а по отдельным параметрам — 7-й степени точности.

Отклонения размеров (мм) винтовых поверхностей червяков, получаемых горячим накатыванием, следующие:

По толщине зуба на делительном диаметре…………………………. 0,03 — 0,05

По радиальному биению витка червяка относительно оси центров.….0,3 — 0,8

По колебаниям диаметра вершин, не более…………………………………. 0,4

По колебаниям диаметра впадин при m 5 мм, не более……………………0,1

Шлифование боковых поверхностей витков червяка

Шлифование витков архимедовых, эвольвентных и конволютных червяков производится обычно дисковыми кругами с криволинейными образующими ре жущей части, получающимися правкой кругов специальным устройством. Ось круга при этом составляет с осью шлифуемого червяка угол g (рис. 14).

Для цилиндрических червяков ZA дисковым кругом с прямолинейной образующей части шлифованием можно выполнять только червяки 8-9-й степени точности ввиду значительных искажений профиля.

Особенностью геометрии эвольвентных червяков является возможность шлифования их витков кругами с прямолинейными образующими конических поверхностей, совпадающими с образующими винтовой поверхности эвольвентного червяка (рис. 3.15). При такой схеме шлифования ось круга параллельна оси червяка.

На рис. 3.16 представлена схема шлифования эвольвентного червяка образующей конуса чашечного круга. Каждая сторона витка шлифуется отдельно при своей установке круга. При схеме шлифования витков эвольвентного червяка торцевой плоскостью круга каждая сторона витка шлифуется отдельно. Торцевая плоскость круга при этой схеме шлифования должна лежать в плоскости, которая представляет собой боковую сторону зуба воображаемой рейки, входящей в зацепление с эвольвентным винтом.

На рис. 3.17 представлена схема шлифования архимедова червяка чашечным конусным кругом. Шлифование чашечным конусным кругом с прямолинейной образующей конуса позволяет обеспечивать точность профиля в пределах 8 — 9-й степени точности.

При шлифовании чашечным кругом с прямолинейной образующей конусной части круга профиль витка ближе к архимедовой спирали, чем при шлифовании дисковым кругом. Для получения точного профиля шлифуемого червяка правку шлифовального круга необходимо осуществлять по кривой.

Рис. 3.17. Установка чашеч-ного круга при шлифовании архимедовых червяков:

Крупномодульные архимедова и конволютные червяки ( m > 25) шлифуются пальцевыми профильными кругами, при этом обеспечивается 8-9-я степень точности (рис.3.18).

Величина припуска под шлифование боковых поверхностей витков приведена в табл. 3.1. Большие припуски по таблице назначают для менее жестких червяков, а также в тех случаях, когда возможны значительные де формации при механической или термической обработке: для червяков, имею щих проточки для выхода инструмента; для червяков, боковые поверхности витков которых получают методами пластического деформирования; для чер вяков с увеличенными расстояниями между подшипниками или подвергаемых многократной термической обработке и т. д.

Читайте также  Токарный станок jet bd 7vs

Величина припуска на шлифование боковых поверхностей витков цилиндрических червяков (на сторону), мм

Методы нарезания червяков

Винтовая поверхность цилиндрических червяков может быть нарезана с помощью следующих методов:

1. Профильными резцами на токарно-винторезных станках

Для нарезания архимедова червяка, резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в осевой плоскости червяка. При малом угле подъема винтовой линии используют двухсторонние резцы, при большом подъеме – раздельно обрабатывают левую и правую сторону витка односторонними резцами.

Рис. Нарезание архимедова червяка:

а – двухсторонним резцом, б – односторонними резцами

При нарезании эвольвентного червяка резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки располагались в плоскости, касательной к основному цилиндру.

Рис. Нарезание эвольвентного червяка:

а – правозаходного, б – левозаходного

При нарезании конволютного червяка резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в плоскости, нормальной направлению витка или впадины ( — угол подъема витков червяка).

Рис. Нарезание конволютного червяка:

а – двухсторонним резцом с прямолинейным профилем в сечении по впадине (ZN1),

б – односторонними резцами с прямолинейным профилем в сечении по витку (ZN2)

При нарезании нелинейных червяков используют резцы с криволинейными режущими кромками.

2. Дисковыми фрезами нарезают червяки в серийном и массовом производстве. Для нарезания архимедова, эвольвентного и нелинейного червяка фреза должна иметь криволинейный профиль, а для нарезания конволютного – прямолинейный.

Рис. Схемы нарезания цилиндрических червяков дисковыми фрезами

Фрезерование дисковыми фрезами применяется в основном для чернового нарезания. Используют фрезы с прямолинейным профилем. Червяки с m 10мм – нарезают за один рабочий ход, с m > 10мм – за два рабочих хода, при этом за первый рабочий ход прорезают до 0,8 полной глубины впадины.

3. Фрезерование пальцевыми фрезами используется для нарезания крупномодульных червяков в мелкосерийном и единичном производствах. Фрезу устанавливают таким образом, чтобы ее ось вращения по отношению к оси червяка находилась под углом 90 о .

4. Нарезание червяков червячными фрезами по методу обкатки производят на универсальных зубофрезерных и шлицефрезерных станках.

Метод высокопроизводителен, обеспечивает 8–9 степень точности, применяют в основном на предварительных операциях.

5. Нарезание червяков круглыми долбяками применяют в крупносерийном и массовом производстве. Выполняют на специальных или универсальных зубофрезерных станках, оснащенных протяжным суппортом.

При обработке червяк и долбяк вращаются, совершая движение обката, а долбяк перемещается вдоль оси червяка. Этим методом нарезают архимедовы и эвольвентные червяки. Для червяков с углом подъема витка менее 5–6 о используют прямозубые долбяки, при угле подъема более 6 о – косозубые.

Метод обеспечивает высокую точность и производительность.

6. Нарезание кольцевыми резцовыми головками на токарных станках (вихревое нарезание) применяют в условиях крупносерийного и массового производства. Для нарезания архимедовых и эвольвентных червяков применяют резцы с криволинейным профилем, для нарезания конволютных – с криволинейным.

Дата добавления: 2019-09-30 ; просмотров: 580 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Технологический маршрут изготовления червяков и червячных колес.

Нарезание червяков и червячных колес

Червячные передачи имеют широкое применение в машиностроении благодаря своей компактности, бесшумной и плавной работе.

Сечение витков цилиндрического червяка с осевой плоскостью представляет собой прямолинейную рейку, а у глобоидного — круговую рейку.

Среди цилиндрических червяков наибольшее применение для неответственных передач получил винтовой червяк (с архимедовой спиралью), представляющий собой обычный винт с трапецеидальной резьбой (рис. 106, а). При простоте обработки червячная пара с таким червяком обладает низким к. п. д. и подвержена быстрому износу, поэтому ее применяют в неответственных, тихоходных и слабонагруженных передачах. Другой разновидностью цилиндрического червяка является эвольвентный червяк (рис. 106, б). Он представляет собой как бы цилиндрическое зубчатое колесо с винтовыми эвольвентными зубьями.

В сечении червяка плоскостями, перпендикулярными оси основного цилиндра, получаются эвольвенты. Такие червячные пары часто используют в ответственных передачах при больших нагрузках и скоростях.

Простой разновидностью цилиндрического червяка является червяк с прямолинейным профилем в нормальном сечении витка и с эвольвентной боковой стороной витка в сечении, поперечном оси (рис. 106, в). Такой червяк называется конволюнтным и является разновидностью эвольвентного червяка. Эти червяки более просты в обработке, чем эвольвентные, и обеспечивают достаточную точность зацепления червячной передачи, имеют высокий к. п. д. и износоустойчивость.

Глобоидные червяки обладают большой поверхностью соприкосновения витков с зубьями червячного колеса, что обеспечивает снижение давления, а следовательно, и износ поверхностей зубьев червячной пары. Из-за сложности изготовления их широко применяют только в передачах для больших мощностей.

Наиболее простым и дешевым способом изготовления витков червяка с архимедовой спиралью является нарезание резцом на токарно-винторезном станке. Резец устанавливается так, что его прямолинейная режущая кромка лежит в осевой плоскости червяка. При этом винтовая поверхность образуется вращением заготовки и движением режущей кромки, проходящей через ось червяка. Винтовая поверхность такого червяка называется архимедовой, так как в сечении червяка, перпендикулярном его оси, получается архимедова спираль (рис. 106, а).

На рис. 106, б показан способ нарезания витков эвольвентного червяка. В этом случае резец устанавливается так, что одна его прямолинейная режущая кромка располагается выще, а вторая — ниже осевой плоскости червяка на величину радиуса r0 основного цилиндра винтовой эвольвентной поверхности.

Образование винтовой поверхности происходит при вращении заготовки и движении режущей кромки резца касательно к образующему цилиндру диаметра 2r0. Такая винтовая поверхность называется эвольвентной, так как в торцовой плоскости червяка получается эвольвента.

При нарезании витков конволютного червяка (рис. 106, в) резцы устанавливают так, что их режущие кромки находятся в плосдости, нормальной к винтовой поверхности.

Образование винтовой поверхности конволютного червяка происходит таким же образом, как и поверхности эвольвентного червяка — при движении прямолинейной режущей кромки резцов, когда она остается касательной к образующему цилиндру.

Описанный метод нарезания червяков резцами точный, но малопроизводительный. В серийном производстве витки червяков вы-полняют фрезерованием дисковыми или червячными фрезами, а также обкаткой долбяками.

Фрезерование дисковыми фрезами осуществляется на специальных резьбонарезных станках. Фреза имеет профиль впадины в нормальном сечении и устанавливается под углом наклона винтовой линии β (рис. 107). Фрезеруется сразу полная глубина винта. За один оборот изделия фреза перемещается на величину одного шага. Вследствие искажения профиля витков нарезание.дисковыми фрезами является предварительной обработкой профиля червяка.

Наряду с нарезанием червяков дисковой фрезой различные виды червяков обрабатываются червячной фрезой на обычных зубо-фрезерных станках. Станок настраивается как на нарезание ци-линдрического зубчатого колеса с винтовыми зубьями, число которых принимается равным числу заходов червяка.

Наиболее точным и высокопроизводительным способом обработки червяков является нарезание червяка долбяком (рис. 108). Долбяк 1, установленный относительно осевой плоскости нарезаемого червяка 2, имеет движение подачи вдоль оси червяка. Кроме того, долбяку и червяку сообщается вращательное движение обкатки за счет настройки кинематической цепи станка. В результате сочетания этих движений нарезаются все витки червяка.

Для нарезания червяков с углом подъема винтовой линии менее 5—6° долбяк делают с прямыми зубьями, при угле подъема более 5—6° — с косыми зубьями. Однако необходимость изготовления долбяков для каждого угла подъема витков нарезаемых червяков увеличивает затраты на подготовку производства, поэтому применение этого способа экономично только в крупносерийном или массовом производстве.

Наибольшее применение при нарезании глобоидных червяков получили многорезцовые головки, которые совершают вращательное движение в плоскости, проходящей через ось червяка (рис. 109).

Профилирующие резцы 1 и 4, режущие кромки которых имеют профиль основного сечения витка, обрабатывают виток по боковым его сторонам, резец 3 головки обтачивает червяк по наружному глобоиду.

Операция нарезания червяка резцовыми головками разделяется на два перехода. В первом переходе обработка производится с радиальной подачей стола до номинального межосевого размера. Первый переход предназначен для прорезки впадины на глубину профиля. Второй переход выполняется при постоянном межосевом расстоянии и предназначен для получения заданной толщины витка с шероховатостью поверхности не ниже 2,50 мкм (6-й класс). Боковые стороны витка обрабатываются поочередно, с круговой подачей резцов.

Перед чистовой обработкой необходимо углубить резец в нарезаемый червяк для снятия припуска под чистовое нарезание. Это осуществляется поворотом стола станка с резцовой головкой через цепь дифференциала. Обработка ведется со скоростью резания v ≤ 1 м/мин и подачей на резец s = 0,02—0,04 мм при обильном охлаждении смесью растительных и животных масел. Для чистовой обработки углубление на сторону витка составляет0,5—1 мм.

После нарезания витков червяк подвергают термообработке, цементируют, закаливают и отпускают до заданной твердости.

Шлифование витков производится на зуборезном станке специальной шлифовальной головкой, поворачивающей ось шлифовального круга на соответствующий угол подъема каждой точки витка. Отделку глобоидных червяков осуществляют притиркой или обкаткой закаленным полированным роликом на специальном станке. Шероховатость поверхности достигается 0,08 мкм (10-й класс)..

Обработка червячных колес осуществляется на зубофрезерных станках червячными фрезами тремя методами:

  • 1) методом радиальной подачи;
  • 2) методом тангенциальной подачи;
  • 3) комбинированным методом.

При методе радиальной подачи заготовка 1 (рис. 110, а), находясь все время в зацеплении с червячной фрезой 2, совершает радиальную подачу на фрезу до установленного размера, при этом фреза совершает только вращательное движение. На червячном колесе получается правильней профиль зубьев при полном зацеплении червячной фрезы с заготовкой.

Недостаток указанного способа заключается в том, что червячная фреза работает не всеми режущими кромками и изнашиваются только зубья средней части фрезы.

При методе тангенциальной подачи (рис. 110, б) заготовку чер-вячного колеса 1 устанавливают на размер межцентрового расстояния А и фрезу вводят с заготовкой осевым перемещением. Фреза 3 имеет коническую заборную часть и, работая всеми режущими кромками, изнашивается равномерно. В процессе резания фреза не только вращается, но и перемещается поступательно вдоль своей оси. При этом заготовка, кроме основного вращательного движения, связанного с зацеплением, имеет дополнительное вращательное движение, зависящее от осевого перемещения фрезы, иначе зубья червячной фрезы срезают зубья червячного колеса.

Читайте также  Квадратное отверстие на токарном станке

Комбинированный метод нарезания червячных колес представляет последовательное сочетание первых двух методов. Причем метод радиальной подачи применяют для предварительного нарезания зубьев, а метод тангенциальной подачи — для окончательной обработки.

При комбинированном методе применяют как червячные фрезы, так и профильные резцы. Применение профильных резцов для окончательной обработки червячного колеса обеспечивает наиболее высокую точность.

Обработка зубьев глобоидных, колес аналогична обработке обычных червячных колес и выполняется специальным инструментом. На рис. 111 показана схема нарезания глобоидного червячного колеса и конструкция фрезы. Нарезание зубьев червячного глобоидного колеса выполняется в два перехода — нарезание на глубину профиля при радиальной подаче стола до номинального межосевого размера и чистовое нарезание при неизменном межосевом размере с круговой подачей.

Перед чистовым проходом резец углубляют в нарезаемое колесо для снятия припуска под чистовое нарезание. Это осуществляется поворотом стола станка с обрабатываемым колесом через цепь дифференциала. Фрезерование заканчивается при достижении заданной толщины зуба и шероховатости поверхности не ниже 20 мкм (5-й класс).

Отделку глобоидных червячных колес при массовом выпуске производят шевингованием глобоидным шевер-червяком (рис. 112); припуск на шевингование не превышает 0,05—0,1 мм. В индивидуальном производстве этот метод не оправдывает, так как такой шевер — дорогостоящий инструмент.

Технологический процесс изготовления червяка

Читать далее: Технологичность конструкции детали

Технологический процесс изготовления червяка. Дипломный проект Головатюк Е.А. – Тольятти, ТГУ, 2007.

Методы обработки зубьев червячных пар

Элементами пары червячной передачи являются червяк и червячное колесо, оси которых перекрещиваются обычно под углом 90° (в некоторых механизмах тяжелых станков применяют передачи с осями, перекрещивающимися под углом 45°).

Червяки бывают цилиндрические (рис. 222, α) и глобоидные (рис. 222, б). Сечение витков цилиндрического червяка осевой плоскостью представляет собой рейку с прямолинейными или криволинейными боковыми сторонами. Осевое сечение глобоидного червяка имеет форму круговой прямобочной рейки.

Среди цилиндрических червяков наибольшее распространение для неответственных передач получил винтовой, или архимедов, червяк, представляющий собой как бы обычный винт с трапецеидальной резьбой. Винтовая поверхность этого червяка образуется вращением вокруг оси и одновременным перемещением вдоль оси (за каждый оборот) прямой, проходящей через ось червяка и наклоненной под некоторым углом к оси; при сечении плоскостью, проходящей через ось червяка, витки имеют трапецеидальный профиль (рис. 223, а). Червячная пара с таким червяком обладает низким КПД и быстро изнашивается, поэтому ее применяют в не ответственных, тихоходных и слабонагруженных передачах.

Другой разновидностью цилиндрического червяка является эвольвентный червяк (рис. 223, б). Он представляет собой как бы цилиндрическое зубчатое колесо с звольвентной винтовой поверхностью. В сечении червяка плоскостями, перпендикулярными оси основного цилиндра, получаются эвольвенты, от которых этот червяк и получил свое название. Червячные пары с эвольвентными червяками часто используют в ответственных передачах при больших нагрузках и скоростях, но изготовление таких передач требует применения специального оборудования и сложных методов обработки.

Наконец, третьей разновидностью цилиндрического червяка является червяк с прямолинейным профилем в нормальном сечении витка и с удлиненной эвольвентой боковой стороны витка в сечении, поперечном к оси (рис. 223, в). Такой червяк называют конволютным червяком. Он является разновидностью эвольвентного червяка. Эти червяки более просты в обработке, чем эвольвентные, и обеспечивают достаточную точность зацепления червячной передачи, имеют высокий КПД и износостойкость.

Глобоидные червяки обладают большой поверхностью соприкосновения витков червяка с зубьями червячного колеса, что обусловливает снижение давления, а, следовательно, и износа поверхности зубьев червячной пары. Винтовая нитка у этого червяка образуется при винтовом движении профиля не по цилиндрической поверхности, а по поверхности глобоида. Несмотря на сложность изготовления, их широко применяют при передаче больших мощностей.

Нарезание червяков

Простейшим видом обработки червяков является нарезание их на токарном станке резцом с прямолинейным профилем. Для получения правильного профиля витков профиль резца должен иметь контур впадины между зубьями червяка в определенном его сечении и совмещаться при нарезании с плоскостью этого сечения.

Чтобы получить архимедов червяк, профиль резца с прямолинейными кромками должен быть совмещен с плоскостью, проходящей через ось червяка (рис. 223, α). Однако с увеличением угла подъема витка нарезание червяка одним резцом становится затруднительным вследствие изменения размера угла, что приводит к выходу из строя режущего инструмента из-за выкрашивания режущей кромки. Поэтому архимедовы червяки при большом угле подъема витков заменяют эвольвентными или конволютными.

Эвольвентный червяк нарезают двумя резцами 1 и 2 (рис. 223, б), профили режущих кромок которых совмещаются с двумя плоскостями, расположенными касательно к поверхности основного цилиндра с двух сторон. По мере увеличения диаметра основного цилиндра установка резцов выше и ниже центра вызывает определенные трудности вследствие изменений углов резания, поэтому при нарезании эвольвентных червяков применяют профильные резцы, соответствующие контуру нормального сечения впадины червяка с установкой плоскости профиля нормально к ее оси.

Конволютный червяк нарезается резцом, установленным своим профилем в плоскости, параллельной оси червяка, выше или ниже ее на определенную высоту или наклонно к ней, с совмещением оси симметрии профиля резца с осью червяка. Конволютные червяки с прямолинейным рабочим профилем обрабатывают двумя резцами (рис. 223, в).

Глобоидный червяк нарезают резцом с прямолинейной режущей кромкой, при этом ось резца вращается синхронно с нарезаемым червяком для воспроизводства относительного движения профилей зубьев червяка и червячного колеса в зацеплении. Этот вид червяка обрабатывают на зубофрезерном станке.

Червяки нарезают также профильным резцом и фрезами на фрезерных и резьбофрезерных станках. Нарезание червяков дисковой фрезой — более производительный способ обработки, но при этом искажается профиль червяка в результате подрезки, возникающей из-за различия углов подъема витка у основания и вершины, особенно у многозаходных червяков. Поэтому этот способ обычно применяют для предварительной обработки профиля червяка. При нарезании дисковой фрезой (рис. 224) с режущими кромками прямолинейного профиля ось вращения фрезы А располагается под углом к оси червяка, равным углу подъема витков червяка.

Различные виды червяков можно нарезать червячной фрезой на обычных зубофрезерных станках. Так, при обработке червячной фрезой с прямолинейными режущими кромками зуба изготовляют эвольвентные червяки.

Для нарезания архимедовых и конволютных червяков применяют специальные червячные фрезы с криволинейным профилем режущих кромок. Этот способ обработки при высокой производительности требует наличия сложного инструмента; так как он приводит к искажению профиля поверхностей витков червяка, то его применяют для предварительной обработки.

Производительным методом обработки, обеспечивающим высокую точность, является нарезание червяка на специальных станках (типа «Корнелис») долбяком (рис. 225). Долбяку 1 сообщают движение подачи вдоль оси червяка 2. Кроме того, долбяку и червяку сообщается вращательное движение обкатки. В результате сочетания этих движений нарезаются все витки червяка. При этом методе обработки профиль поверхности червяка не искажается. Однако необходимость изготовления долбяков для каждого угла подъема витков нарезаемых червяков увеличивает затраты на подготовку производства, поэтому применение этого метода экономично только в крупносерийном или массовом производстве.

Червячные колеса нарезают на зубофрезерных станках червячными фрезами тремя методами:

  • радиальной подачи;
  • тангенциальной подачи;
  • комбинированным методом.

При методе радиальной подачи (рис. 226, α) заготовка 1, находясь все время в зацеплении с червячной фрезой 2, подается в направлении фрезы до установленного размера А, при этом фреза совершает только вращательное движение. На червячном колесе получается правильный профиль зубьев при полном зацеплении червячной фрезы с заготовкой. Недостаток указанного метода заключается в том, что червячная фреза работает не всеми режущими кромками и изнашиваются лезвия только средней части фрезы, постоянно находящиеся в контакте с заготовкой. Этим методом нарезают зубья червячного колеса на обычном зубофрезерном станке без дополнительного специального суппорта. Настройка цепи деления станка при этом аналогична настройке при нарезании цилиндрических зубчатых колес с прямым зубом. Дополнительную настройку радиального перемещения стола производят в зависимости от заданной радиальной подачи.

При методе тангенциальной подачи (рис. 226, б) заготовку червячного колеса 1 устанавливают на размер межцентрового расстояния А и фрезу 3 вводят в зацепление с заготовкой, перемещая ее в осевом направлении. Фреза 3 имеет коническую заборную часть и, работая всеми своими режущими кромками, изнашивается равномерно. В процессе резания фреза не только вращается, но и перемещается поступательно по оси. При этом заготовка 1 кроме основного вращательного движения, связанного с зацеплением, должна иметь дополнительное вращательное движение, скорость которого зависит от осевого перемещения фрезы 3, иначе зубья фрезы будут срезать зубья заготовки. Осевое перемещение фрезы 3 и дополнительное вращение заготовки 1 осуществляет специальный суппорт, который при нарезании червячных колес устанавливают на зубофрезерном станке.

Комбинированный метод нарезания червячных колес представляет собой последовательное сочетание методов радиальной и тангенциальной подач, причем первый применяют для предварительного нарезания зубьев, а второй — для окончательной обработки. Под окончательную обработку оставляют соответствующий припуск, который должен компенсировать погрешность предыдущей обработки. При комбинированном методе применяют как червячные фрезы, так и профильные резцы, причем применение последних для окончательной обработки червячного колеса обеспечивает высокую точность.