долбяк для обработки предварительно нарезанных зубчатых колес
Классы МПК: | B23F21/10 зуборезные долбяки, имеющие форму цилиндрического зубчатого колеса или части его |
Автор(ы): | Степанов Юрий Сергеевич (RU), Киричек Андрей Викторович (RU), Тарапанов Александр Сергеевич (RU), Овсяникова Ирина Васильевна (RU), Афанасьев Борис Иванович (RU), Самойлов Николай Николаевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-06-29 публикация патента:
27.02.2012 |
Долбяк выполнен в виде цилиндрического зубчатого колеса со ступицей, имеющий на боковом рабочем торце зубьев режущие кромки, созданные передними и задними поверхностями по всему контуру. Для расширения технологических возможностей зубья долбяка со стороны рабочего торца выполнены полыми с передним углом 10-15°, а с противоположного торца - глухими с толщиной стенок не менее 3 4 мм. При этом ступица выполнена в виде втулки толщиной не менее 3 4 мм и соединена с зубчатым венцом только со стороны нерабочего торца перемычкой толщиной не менее 3 4 мм. 7 ил.
Формула изобретения
Долбяк для чистовой обработки предварительно нарезанных зубчатых колес, выполненный в виде цилиндрического зубчатого колеса со ступицей, имеющий на боковом рабочем торце зубьев режущие кромки, созданные передними и задними поверхностями по всему контуру, отличающийся тем, что зубья долбяка со стороны рабочего торца выполнены полыми с передним углом 10°-15°, а с противоположного торца - глухими с толщиной стенок не менее 3 4 мм, при этом ступица выполнена в виде втулки толщиной не менее 3 4 мм и соединена с зубчатым венцом только со стороны нерабочего торца перемычкой толщиной не менее 3 4 мм.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству зубчатых колес и зубообрабатывающего инструмента.
Известны зуборезные чистовые долбяки для обработки предварительно нарезанных зубчатых колес, изготовляемые по ГОСТ 9323-79, пяти типов и трех классов точности. Долбяки класса точности АА предназначены для нарезания колес 6-ой степени точности, класса точности А - для колес 7-ой степени точности и класса точности В - для колес 8-ой степени точности. Тип 1 - дисковые прямозубые долбяки классов точности А; АА и В. Тип 2 - дисковые косозубые долбяки классов точности А и В. Долбяки обоих типов предназначены для обработки цилиндрических колес внешнего зацепления. Тип 3 - чашечные прямозубые долбяки классов точности А; АА и В номинальными делительными диаметрами 50, 80, 100, 125 мм предназначены для нарезания закрытых зубчатых венцов.
Недостатком известной конструкции долбяков является то, что она выполнена массивной и монолитной и не позволяет использовать корпус после всех переточек зубьев, а это приводит к большим отходам дорогостоящего инструментального материала и увеличивает затраты на инструмент, при этом невысокая производительность применительно к существующим моделям зубодолбежных станков, невысокая шероховатость обрабатываемой поверхности заготовок зубчатых колес и низкая стойкость инструмента.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей, повышение производительности и качества зубообработки, снижение материалоемкости инструмента путем использования разделенной схемы резания, предусматривающей черновой и чистовой долбяки, а также использования конструкции чистового долбяка с полыми зубьями и облегченным корпусом, что дает увеличения стойкости инструмента и снижение параметра шероховатости обработанной поверхности, упрощение заточки по передней поверхности, проводимой с целью увеличения переднего угла, позволяющего снизить усилия резания и повысить стойкость инструмента [1].
Поставленная задача решается с помощью предлагаемого долбяка для чистовой обработки предварительно нарезанных зубчатых колес, который выполнен в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющей на боковом рабочем торце зубьев режущие кромки, созданные передними и задними поверхностями по всему контуру, при этом зубья долбяка со стороны рабочего торца выполнены полыми с передним углом 10 15°, а с противоположного торца - глухими с толщиной стенок не менее 3 4 мм, при этом ступица выполнена в виде втулки толщиной не менее 3 4 мм и соединена с зубчатым венцом только со стороны нерабочего торца перемычкой толщиной не менее 3 4 мм.
Особенности конструкции предлагаемого долбяка поясняются чертежами.
На фиг.1 показана конструкция известного чистового зуборезного стандартного долбяка, выполненного по ГОСТ 9323-79, прямозубого, типа 1; на фиг.2 - конструкция предлагаемого чистового долбяка, продольный разрез по А-А на фиг.3; на фиг.3 - конструкция предлагаемого долбяка, вид Б, снизу, на фиг.2; на фиг.4 - конструкция заготовки предлагаемого долбяка, полученная штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах, продольный разрез по Е-Е на фиг.5; на фиг.5 - конструкция заготовки предлагаемого долбяка, полученная штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах, вид Д, снизу, на фиг.4; на фиг.6 - элемент Г на фиг.3; на фиг.7 - продольный разрез по Ж-Ж на фиг.6.
Предлагаемый долбяк предназначен для чистовой обработки предварительно нарезанных зубчатых колес. Он может работать самостоятельно, а также в комплекте, т.е. с применением двух долбяков, закрепленных на одной оси, при этом комплект долбяков работает по разделенной дифференцированной схеме резания, где нижний долбяк выполняет черновую работу, верхний - чистовую, окончательную.
Предлагаемый чистовой долбяк выполнен в виде цилиндрического зубчатого колеса, имеющего на боковом рабочем торце зубьев режущие кромки, созданные передними и задними поверхностями по всему контуру, аналогично традиционно применяемым стандартным долбякам, изготовляемым по ГОСТ 9323-79 (см. фиг.1) [3].
При этом зубья предлагаемого долбяка со стороны рабочего торца выполнены полыми с передним углом 10 15°, а с противоположного торца - глухими с толщиной стенок не менее =3 4 мм (см. фиг.2, 3).
Предлагаемый долбяк как инструмент получается из цилиндрического зубчатого колеса путем создания передних и задних углов по всему контуру режущих кромок. В результате его задние поверхности получаются похожими на коническое колесо с равновысоким зубом. Однако в отличие от конического колеса, у которого образующая начального конуса расположена на конической поверхности, у предлагаемого долбяка образующая начального (делительного) цилиндра лежит на цилиндрической поверхности. Делительный диаметр dO является постоянным в любом сечении, перпендикулярном к оси долбяка.
Нетрудно представить, что задние поверхности зубьев предлагаемого долбяка можно получить зуборезной гребенкой, исходный контур которой равен исходному контуру инструментальной рейки [1].
Полые зубья с толщиной стенок З мм предлагаемого долбяка можно получить штамповкой в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах при изготовлении заготовки долбяка (см. фиг.4, 5).
Толщина стенок полого зуба заготовки долбяка определяется по формуле:
З=( +t) мм,
где З - толщина стенок полого зуба заготовки предлагаемого долбяка, мм;
- толщина стенок зуба готового долбяка, принимается не менее =3 4 мм;
t - припуск на обработку заготовки - штамповки долбяка, по ГОСТ 7505-74 принимается от 0,5 1,1 до 2,4 5,8 мм.
Ступица предлагаемого долбяка выполнена в виде втулки толщиной не менее =3 4 мм и соединена с зубчатым венцом только со стороны нерабочего торца перемычкой толщиной не менее =3 4 мм.
Заготовку предлагаемой конструкции долбяка получают штамповкой в закрытых штампах. Этот способ позволяет получать более точные штампованные заготовки, сократить расход металла ввиду отсутствия заусенцев, и применяют для сталей и сплавов с пониженной пластичностью.
Припуски и допуски принимаются по ГОСТ 7505-74. Припуски t на сторону для штампованных заготовок массой до 40 кг с размерами до 800 мм, получаемых в закрытых штампах на кривошипных горячештамповочных прессах - от t=0,5 1,1 до t=2,4 5,8 мм.
Поле допусков соответственно от 0,7 3,4 до 1,6 11 мм.
Поверхность разъема при штамповании согласно рекомендациям [2] принимаем - рабочий торец долбяка (см. фиг.4), обеспечивающий свободное удаление заготовки из штампа и контроль сдвига верхней части штампа относительно нижней после обрезки.
Радиусы закруглений регламентированы ГОСТ 7505-74 в пределах 1 8 мм. Принимаем наружные радиусы в полости штампа - R 1=1 мм, внутренние - R2=3 мм. Внешние уклоны - 1=3 5°, внутренние уклоны - 2=5 7°.
Предлагаемые долбяки работают на зубодолбежных станках, например, моделей 5А12, 514, 516 и других по методу обкатывания. Процесс обработки производится непрерывно до полного нарезания всех зубьев колеса. Основные движения резания - прямолинейное или винтовое возвратно-поступательное вдоль зуба колеса. При обратном движении долбяк отходит от заготовки, чтобы устранить трение режущих кромок об обработанную поверхность зуба заготовки. Кроме того, инструмент и заготовка совершают кинематически согласованное вращение вокруг своих осей, осуществляя круговую подачу в обкаточном движении делительных окружностей нарезаемого колеса и долбяка. Зубодолбежные станки имеют также движение радиальной подачи врезания долбяка в заготовку [1].
Основными параметрами предлагаемого долбяка 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 предлагаемых долбяков определяются в исходном сечении аналогично стандартным (см. ГОСТ 9323-79).
Зуборезные долбяки являются наиболее точными инструментами. К предлагаемому долбяку, предназначенному для чистовой обработки высокоточных зубчатых колес 6 8 степени точности, предъявляются высокие требования к точности базовых поверхностей: допуск на отверстие 0,005 мм, допуск на отклонение от перпендикулярности опорного торца к оси отверстия 0,003 0,005 мм.
Базовые поверхности доводятся до параметра шероховатости поверхности Ra=0,16 мкм, а передняя и задняя поверхности зубьев Rz=1,6 мкм. В таблицах ГОСТ 9323-79 даны нормы точности на различные элементы в зависимости от точности предлагаемого долбяка и модуля.
Предлагаемый долбяк имеет задний угол =6°, как все стандартные долбяки, а передний угол, отличный от стандартного - =10 15° (передний угол стандартного долбяка =5°). В стандартных долбяках эти углы не являются оптимальными и по условиям резания их целесообразно увеличить. В предлагаемой конструкции долбяка появилась возможность увеличить передний угол до значений =10 15°, не изменяя положения самих режущих кромок путем подточки передней поверхности зубьев долбяка (см. фиг.7). Так как в предлагаемом долбяке режущие зубья полые с толщиной стенки =3 4 мм, то подточку передней поверхности зубьев долбяка шириной 3 4 мм выполнить не сложно и менее трудоемко, чем в стандартных долбяках.
Исследования, проведенные с предлагаемым долбяком, показали, что увеличение переднего угла до 15° повышает стойкость быстрорежущего предлагаемого долбяка в 2,5 3 раза.
Применение комплектных долбяков, работающих по разделенной дифференцированной схеме резания, где нижний долбяк стандартный выполняет черновую работу, а верхний предлагаемый долбяк ведет чистовую, окончательную обработку, является эффективным направлением интенсификации процесса зубодолбления зубчатых колес.
Предлагаемый долбяк расширяет технологические возможности, повышает производительность и качество зубообработки, снижает материалоемкость инструмента путем использования разделенной схемы резания, предусматривающей черновой и чистовой долбяки, а также использования конструкции чистового долбяка с полыми зубьями, имеющими увеличенный передний угол, и облегченным корпусом, что дает увеличения стойкости инструмента и снижение параметра шероховатости обработанной поверхности, упрощает заточку по передней поверхности, проводимой с целью увеличения переднего угла, позволяющего снизить усилия резания и повысить стойкость инструмента.
Источники информации
1. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для втузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». - М.: Машиностроение, 1984. С.188-202.
2. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. С.139-149.
3. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. С.197-200, рис. к табл.109.
Класс B23F21/10 зуборезные долбяки, имеющие форму цилиндрического зубчатого колеса или части его
регулируемый комплектный долбяк - патент 2268116 (20.01.2006) | |
сборный зуборезный долбяк - патент 2266800 (27.12.2005) | |
комплектный долбяк с дифференцированием срезаемого слоя - патент 2258584 (20.08.2005) | |
прямозубый долбяк - патент 2254966 (27.06.2005) | |
долбяк для нарезания зубчатых колес цевочного зацепления - патент 2185265 (20.07.2002) | |
зуборезный долбяк - патент 2063311 (10.07.1996) |