Нарезание зубьев конических зубчатых колес. Как пользоваться делительной головкой Расчет нарезания шестерни с простым числом зубьев

Если размер этой дуги взять столько раз, сколько имеется зубьев у колеса, т. е. z раз, то также получим длину начальной окружности; следовательно,

Π d = t z
отсюда
d = (t / Π) z

Отношение шага t зацепления к числу Π называется модулем зацепления, который обозначают буквой m , т. е.

t / Π = m

Модуль выражается в миллиметрах. Подставив это обозначение в формулу для d , получим.

d = mz
откуда
m = d / z

Следовательно, модуль можно назвать длиной, приходящейся по диаметру начальной окружности на один зуб колеса. Диаметр выступов равен диаметру начальной окружности плюс две высоты головки зуба (фиг. 517, б) т.е.

D e = d + 2h"

Высоту h" головки зуба принимают равной модулю, т. е. h" = m .
Выразим через модуль правую часть формулы:

D e = mz + 2m = m (z + 2)
следовательно
m = D e: (z +2)

Из фиг. 517,б видно также, что диаметр окружности впадин равен диаметру начальной окружности минус две высоты ножки зуба, т. е.

D i = d - 2h"

Высоту h" ножки зуба для цилиндрических зубчатых колес принимают равной 1,25 модуля: h" = 1,25m . Выразив через модуль правую часть формулы для D i получим

D i = mz - 2 × 1,25m = mz - 2,5m
или
Di = m (z - 2,5m)

Вся высота зуба h = h" + h" т.е

h = 1m + 1,25m = 2,25m

Следовательно, высота головки зуба относится к высоте ножки зуба как 1: 1,25 или как 4: 5 .

Толщину зуба s для необработанных литых зубьев принимают приблизительно равной 1,53m , а для обработанных на станках зубьев (например, фрезерованных) - равной приблизительно половине шага t зацепления, т. е. 1,57m . Зная, что шаг t зацепления равен толщине s зуба плюс ширина sв впадины (t = s + s в ) (Величину шага t определяем по формуле t/ Π = m или t = Πm ), заключаем, что ширина впадины для колес с литыми необработанными зубьями.

s в = 3,14m - 1,53m = 1,61m
A для колес с обработанными зубьями.
s в = 3,14m - 1,57m = 1,57m

Конструктивное оформление остальной части колеса зависит от усилий, которые испытывает колесо во время работы, от формы деталей, соприкасающихся с данным колесом, и др. Подробные расчеты размеров всех элементов зубчатого колеса даются в курсе «Детали машин». Для выполнения графического изображения зубчатых колес можно принять следующие приблизительные соотношения между их элементами:

Толщина ободаe = t/2
Диаметр отверстия для вала D в ≈ 1 / в D e
Диаметр ступицы D cm = 2D в
Длина зуба (т. е. толщина зубчатого венца колеса) b = (2 ÷ 3) t
Толщина диска К = 1/3b
Длина ступицы L = 1,5D в: 2,5D в

Размеры t 1 и b шпоночного паза берутся из таблицы №26 . После определения числовых величин модуля зацепления и диаметра отверстия для вала необходимо полученные размеры согласовать с ГОСТ 9563-60 (см таблицу №42) на модули и на нормальные линейные размеры по ГОСТ 6636-60 (таблица №43).

Для нарезания зубьев конических зубчатых колес-7-8-й степеней точности (ГОСТ 1.758-72) требуются специальные зуборезные станки, при отсутствии их конические зубчатые колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на универсально-фрезерном станке при помощи делительной головки дисковыми модульными фрезами; конечно, точность. обработки при этом способе ниже (9-10-я степени).

Заготовку 1 конического зубчатого колеса устанавливают на оправке в шпиндель делительной головки 2 (рис. 9, а), который поворачивают в вертикальной плоскости до тех пор, пока образующая впадина между двумя зубьями не займет горизонтального положения. Нарезаются зубья обычно за три хода и только при малых модулях за два хода. При первом ходе фрезеруется впадина между зубьями шириной 2 (рис. 9, б); форма фрезы соответствует форме впадины на ее узком конце; второй проход производят модульной

Рис. 9. Зубофрезерование конического зубчатого колеса:

в -установка заготовки на оправке; б - схема фрезерования впадины между

вубьями; в - одновременно трех заготовок; г - одной заготовки двумя дисковыми

фрезами; д - трех заготовок специальной дисковой фрезой

фрезой, профиль которой соответствует наружному профилю зуба, поворачивая при этом стол с делительной головкой на угол :

где b 1 - ширина впадины между зубьями на ее широком конце в мм; - ширина впадины между зубьями на ее узком конце в мм; - длина впадины в мм.

При таком положении фрезеруются все левые бока зубьев (площадка 1 - рис. 9, б). За третий ход фрезеруются все правые бока зубьев (площадка 2), для чего делительную головку поворачивают на тот же угол, но в противоположном направлении.

Указанный способ нарезания зубьев малопроизводителен, а точность обработки соответствует примерно 10-й степени.

Для нарезания прямых зубьев точных конических зубчатых колес в серийном и массовом производстве применяют более производительные станки - зубострогальные, на которых обработка зубьев производится методом обкатки. При обработке зубьев с модулем свыше 2,5 их предварительно прорезают профильными дисковыми фрезами методом деления; таким образом, сложные зубострогальные станки не загружаются предварительной грубой обработкой, и, следовательно, они лучше используются для точной обработки.

На рис. 9, в показано предварительное фрезерование зубьев трех конических зубчатых колес одновременно на специальном или специализированном станке, применяемом в крупносерийном и массовом производстве. Станок снабжен устройством для автоматического деления и одновременного поворота всех обрабатываемых заготовок.

В крупносерийном и массовом производстве для предварительного нарезания зубьев небольших конических зубчатых колес меняют зуборезные станки для одновременного фрезерования трех заготовок с автоматическим делением, остановом, подводом и отводом. На рис. 9, д изображена схема расположения шпинделей 3-х шпиндельного высокопроизводительного станка для одновременного фрезерования зубьев на трех заготовках, расположенных вокруг специальной дисковой фрезы.

Станочник поочередно устанавливает заготовки на оправках рабочих головок, подводит головку до упора и включает самоход. Все остальные движения производятся автоматически: рабочая подача, отход нарезаемого колеса и поворот его на один зуб, следующий подвод, выключение, когда остальные две головки продолжают работать.

Окончательное чистовое нарезание зубьев примерно 8-й степениточности производится строганием на зубострогальных станках (Рис. 10).

. Станки эти работают методом обкатки: два строгальных резца (1 и 2) совершают прямолинейные возвратно-поступательные движения вдоль зубьев обрабатываемой заготовки; при обратномходе резцы немного отводятся от обрабатываемой поверхночти для уменьшения бесполезного изнашивания режущей кромки. Взаимное обкатывание заготовки и резцов обеспечивает получение профиля эвольвенты. Время нарезания зуба в зависимости отматериала, модуля, припуска на черновую обработку и других фактором колебтся от 3,5 до 30 сек..

Общие правила настройки станка для нарезания резьбы . Для нарезания резьбы на токарном станке необходимо, чтобы в то время, когда нарезаемая деталь делает полный оборот, резец перемещался на величину шага (хода) одноходовой и хода многоходовой нарезаемой резьбы.

После нескольких проходов резца, углубляемого перед каждым проходом в металл детали, на поверхности последней получаются винтовая канавка и винтовой выступ, образующие резьбу.

Указанное выше согласование скоростей перемещения резца и вращения детали достигаются на современных станках соответствующей установкой рукояток коробки подач, а на старых станках путем соединения шпинделя и ходового винта набором сменных шестерен. Встречаются станки, у которых коробка подач не обеспечивает возможности нарезания некоторых резьб. На таких станках при нарезании резьб, кроме коробки подач, используются и сменные шестерни.

Настройка для нарезания резьбы станка со сменными шестернями . К таким станкам прилагается пятковый или четный набор сменных шестерен.

Пятковый набор состоит из шестерен с числом зубьев, кратным 5, а именно: 20; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 110; 120.

В четный набор входят шестерни с числом зубьев, кратным 2, а именно: 20; 20; 24; 28; 32; 36; 40; 44; 48; 52; 56; 60; 64; 68; 72; 76; 80.

К каждому из этих наборов прилагается шестерня, имеющая 127 зубьев, так как число 127 входит в передаточное отношение сменных шестерен, если шаг нарезаемой резьбы выражен в миллиметрах, а шаг ходового винта станка в дюймах, или наоборот.

Определение передаточного отношения сменных шестерен при нарезании резьбы на станках, не имеющих коробки подач, производится по следующему правилу.

Передаточное отношение сменных шестерен, устанавливаемых на станок при нарезании резьбы, равно шагу резьбы нарезаемого винта, деленному на шаг резьбы ходового винта станка, на котором нарезается резьба.

Правило это выражается формулой

где i - передаточное отношение сменных шестерен;

S н - шаг нарезаемой резьбы;

S x - шаг ходового винта станка.

Формула справедлива лишь для случая, когда передаточное отношение шестерен, соединяющих шпиндель с первой сменной шестерней, равно единице.

Шаги резьб нарезаемой и ходового винта, подставляемые в формулу {13), должны быть выражены в одинаковых мерах.

Если один из них выражен в миллиметрах, а другой в дюймах, необходимо шаг резьбы, выраженный в дюймах, перевести в миллиметровый, умножив его на 25,4.

Если шаг одной или обеих резьб (нарезаемой и ходового винта) выражен числом витков на 1", то для определения величины этого шага в дюймах следует разделить 1" на число витков данной резьбы, приходящихся на 1".

Рис. 174. Установка одной пары сменных колес

После того как передаточное отношение сменных шестерен, необходимых для нарезания данной резьбы, определено, необходимо выбрать числа зубьев шестерен, руководствуясь следующим правилом.

Для определения чисел зубьев шестерен, необходимых для нарезания данной резьбы, следует числитель и знаменатель дроби, выражающей передаточное отношение этих шестерен, умножить на одно и то же число. Это число надо брать таким, чтобы числитель и знаменатель дроби, получившейся в результате только что указанного умножения, были равны числам зубьев сменных шестерен, имеющихся при станке.

В случаях, когда после умножения числителя и знаменателя дроби, выражающей передаточное отношение, на любое число получаются шестерни, которых нет в наборе, приходится на станок устанавливать две пары шестерен (рис. 175). Для определения передаточного отношения каждой пары шестерен разлагают дробь, выражающую требуемое передаточное отношение, на две дроби.

Рис. 175. Установка двух пар сменных колес

При неудачном выборе сменных шестерен может случиться (рис. 175), что вторую ведущую шестерню Z 3 будет невозможно установить на станке, так как этому будет мешать палец 1 трензеля. Может случиться и так, что установке первой ведомой шестерни Z 1 будет мешать конец ходового винта 2.

Необходимо, чтобы сумма зубьев первой пары шестерен была больше числа зубьев ведущей шестерни второй пары, увеличенного на 15, а сумма зубьев второй пары шестерен была больше числа зубьев ведомой шестерни первой пары, также увеличенного на 15.

Если выбранные шестерни этому правилу не удовлетворяют, необходимо заменить их другими. Иногда оказывается достаточным поменять местами ведущие или ведомые шестерни.

Чтобы проверить правильность подсчетов, сделанных при выборе сменных шестерен, следует шаг ходового винта станка умножить на дробь, числителем которой является произведение чисел зубьев ведущих шестерен, а знаменателем - произведение чисел ведомых. В результате умножения должен получиться шаг нарезаемой резьбы.

Некоторые особые приемы подбора сменных шестерен для нарезания резьбы на станке, не имеющем коробки подач . При нарезании дюймовой резьбы на станке с миллиметровым ходовым винтом или наоборот иногда необходима шестерня со 127 зубьями. Если эта шестерня отсутствует, требуемая резьба может быть нарезана путем замены точного значения 1 дюйма, выраженного в миллиметрах, его приближенным значением. Подобно этому можно поступать и при нарезании червяков. В том и другом случаях в результате таких замен можно обойтись без специальных шестерен. Получающиеся при этом ошибки в шаге резцов и червяков обычно не имеют практического значения.

Для специалистов фрезерного дела не секрет как пользоваться делительной головкой, но многие люди даже не знают, что это такое. Она является горизонтальным станочным приспособлением, которое используется на координатно-расточных и фрезерных станках. Основной ее целью является периодический поворот заготовки, во время которого и происходит деление на равные части. Эта операция актуальна при нарезании зубьев, фрезеровки, вырезании канавок и так далее. С ее помощью можно изготавливать зубчатые. Данное изделие зачастую используется в инструментальных и механических цехах, где помогает существенно расширить рабочий диапазон станка. Закрепления заготовки происходит непосредственно в патроне, а если она оказывается слишком длинной, то в люнете с упором на заднюю бабку.

Виды выполняемых работ

Устройство УДГ позволяет обеспечивать:

• Точную фрезеровку звездочек, даже если количество зубьев и отдельных секций будет составлять несколько десятков;
• Также с ее помощью изготавливаются болты, гайки и другие детали с гранями;
• Фрезеровка многогранников;
• Проточка впадин, находящихся между зубьями колес;
• Проточка канавок на режущих и сверлильных инструментах (для чего применяется непрерывное вращение, чтобы получить спиралевидную проточку);
• Обработка торцов многогранных изделий.

Способы выполнения работ

Работа делительной головки может производиться несколькими способами, в зависимости от конкретной ситуации и того, какая операция производится с какой конкретной заготовкой. Здесь стоит выделить основные, которые чаще всего применяются:

• Непосредственный. Данный способ осуществляется путем поворота делительного диска, который управляет передвижением заготовки. Промежуточный механизм при этом не участвует. Этот метод актуален при использовании таких типов делительных инструментов, как оптический и упрощенный. Универсальные делительные головки применяются только с лобовым диском.
• Простой. При данном способе отсчет ведется от неподвижного делительного диска. Деление создается при помощи управляющей рукоятки, которая через червячную передачу связывается со шпинделем на устройстве. При этом способе применяются те универсальные головки, на которых установлен делительный боковой диск.
• Комбинированный. Сущность данного способа проявляется в том, что поворот самой головки является своеобразной суммой поворота ее рукоятки, которая вращается относительно делительного диска, расположенного неподвижно, и диска, который поворачивается с рукояткой. Этот диск передвигается относительно штифта, что находится на заднем фиксаторе делительной головки.
• Дифференциальный. При данном способе поворот шпинделя проявляется как сумма двух поворотов. Первый относится к рукоятке, вращающейся относительно делительного диска. Второй – поворот уже самого диска, что проводится принудительно от шпинделя через всю систему зубчатых колес. Для данного способа используют универсальные делительные головки, которые имеют комплект сменных зубчатых колес.
• Непрерывный. Данный способ актуален во время фрезерования спиральных и винтовых канавок. Он производится на оптических головках, у которых идет кинематическая связь шпинделя и винта подачи на фрезерный станок, и универсальных.

Нужен пластинчатый теплообменник ? Обращайтесь в компанию Молтехснаб. Только оригинальное оборудование для пищевой промышленности.

Устройство и принцип работы делительной головки

Чтобы разобраться, как работает делительная головка, нужно знать, из чего она состоит. В основу ее входит корпус №4, который закрепляется на столе станка. Также у нее имеется шпиндель №11, который ставится на подшипниках №13, №10 и головке №3. Червяк №12 приводит в движение червячное колесо №8. Он связан с маховиком №1. Рукоятка №2 служит для закрепления шпинделя, а следовательно и червячного колеса. Она связана с прижимной шайбой №9. Червячное колесо и червяк могут выполнять только поворот шпинделя, а погрешность их работы ни как не влияет на общую точность.

В эксцентрической втулке посажен один из концов валика, что позволяет опускать вниз их вместе. Если расцепить колесо шпинделя и червяка, то можно произвести поворот головки шпинделя. Внутри корпуса располагается стеклянный диск №7, который жестко закрепляется на шпинделе №11. Диск расчерчен шкалой на 360 градусов. Окуляр №5 располагается сверху головки. Чтобы повернуть шпиндель на нужно количество градусов и минут, используется маховик.

Порядок выполнения работ

Когда операция выполняется непосредственным способом, то сначала отключается из зацепа червячная передача, для чего достаточно только повернуть рукоять управления до соответствующего упора. После этого следует освободить фиксатор, останавливающий лимб. Поворот шпинделя осуществляется от патрона или от детали, которая подвергается обработке, что позволяет поставить устройство под нужным углом. Угол поворота определяется при помощи нониуса, что расположен на лимбе. Завершается операция закреплением шпинделя при помощи зажима.

Когда операция выполняется простым способом, то здесь сначала нужно зафиксировать делительный диск в одном положении. Основные операции производятся при помощи рукоятки фиксатора. Поворот рассчитывается согласно отверстиям, сделанным на делительном диске. Для фиксации конструкции имеется специальный стержень.

Когда операция выполняется дифференциальным способом, то первым делом нужно проверить плавность поворота шестерней, что установлены на самой головке. После этого следует произвести отключение стопора диска. Порядок настраивания здесь полностью совпадает с порядком настраивания при простом способе. Основные рабочие операции выполняются только при горизонтальном положении шпинделя.

Таблица делений для делительной головки

Количество частей деления	Количество оборотов ручки	Количество отсчитываемых отверстий	Общее количество отверстий
2	20
3	13	11	33
4	13	9	39
5	13	13	39
6	19
7	8
8	6	22	33
9	6	20	30
10	6	26	39
11	5	35	49
12	5	15	21
13	5
14	4	24	54
15	4
16	3	10	30
17	3	3	39
18	2	42	49
19	2	18	21
20	2	22	33
21	2	20	30
22	2	28	39

Расчет делительной головки

Деление на УДГ осуществляется не только по таблицам, но и по специальному расчету, который можно сделать самостоятельно. Это сделать не так уж и сложно, так как при расчете используется всего несколько данных. Здесь требуется умножить диаметр заготовки на особый коэффициент. Он рассчитывается путем деления 360 градусов на количество частей деления. Потом из этого угла нужно взять синус, который и будет коэффициентом, что требуется умножить на диаметр для получения расчета.

УДГ.Нарезание зубьев шестерни:Видео

Основная группа (рис. 3)

Для данной группы составляем следующие уравнения:

Z 4 + Z 5 = Z 6 + Z 7 ; (1)

Z 8 + Z 9 = Z 6 + Z 7 ; (2)

Для решения этой неопределенной системы уравнений и для получения наименьших размеров колес задаемся числом зубьев наименьшего колеса группы Z 4 = Z min = 18  22 .

Принимаем Z 4 =21.

Из уравнения (3) получаем: Z 5 = 2,52 · Z 4 = 2,52·21 = 52,9  53

Из уравнений (1) и (4) получаем:

21+53 = Z 6 +2· Z 6 и Z 6 = 74/3 = 24,67  25

Из уравнения (4) имеем: Z 7 =2· Z 6 =2·24,67 = 49,33  49

Однако определенные значения Z 6 и Z 7 вызовут большое отклонение в передаточном отношении i 3 (25/49= 0,51 вместо требуемого 0,50). Поэтому сумму зубьев этих колес примем равной Z 6 + Z 7 = 75 . Тогда

Z 6 = 75/3 = 25 и Z 7 = 2· Z 6 =2·25 = 50 .

Сумму зубьев колес Z 8 и Z 9 принимаем также равной 75. Из уравнений (2) и (5) получаем

Z 8 +1,58· Z 8 = 75 и Z 8 =75/2,58=29,1  29 .

Из уравнения (5) получаем Z 9 =1,58· Z 8 =1,58·29,1=45,9  46 .

Проверка: Z 4 + Z 5 = Z 6 + Z 7 = Z 8 + Z 9

21+53=74 25+50=29+46=75.

Передачу Z 4 - Z 5 корригируем с положительными коэффициентами коррекции, что особенно целесообразно для колеса Z 4 = 21.

Числа зубьев других переборных групп рассчитываем аналогично. Группы можно именовать в кинематическом порядке (основная, 1-ая переборная и т. д.) или в конструктивном порядке (1-ая, 2-ая, 3-я и т. д.).

Для получения достаточно точных требуемых передаточных отношений передач можно использовать подбор величины или корригирование передач.

Для получения точных общих передаточных отношений привода целесообразно так округлять полученные значения чисел зубьев колес, чтобы в одной группе передач фактические передаточные отношения были равны или больше требуемых, во второй группе – равны или меньше требуемых и т. д.

7. Определение фактических чисел оборотов шпинделя

Выбирая включенные передачи по графику чисел оборотов, получаем следующие фактические числа оборотов шпинделя:

8. Определение отклонения фактических чисел оборотов от стандартных

[ Δn ] = ± 10 (φ -1)% = 10(1,26-1)% = ± 2.6% .

Отклонения равны:

Все отклонения фактических чисел оборотов меньше допустимых отклонений.

В дальнейших расчетах будем принимать во внимание только стандартные заданные числа оборотов шпинделя.

9. Составление кинематической схемы привода

При составлении кинематической схемы необходимо учитывать следующее:

1) число валов должно соответствовать графику чисел оборотов;

2) расположение валов должно соответствовать конструкции станка, в частности конструктивной форме корпуса привода, валы могут располагаться горизонтально или вертикально в соответствии с расположением шпинделя в станке;

3) передвижные зубчатые колеса собирают в блоки различной конструкции. Блоки обычно состоят из двух или трех колес. Вместо блока из четырех колес применяют для уменьшения осевых габаритов группы два двойных блока. Меньшие осевые размеры имеют группы колес, подвижные блоки которых имеют узкое исполнение, то есть блоки, составленные из рядом расположенных колес;

4) расположение групп колес должно быть таким, чтобы общая длина валов и длина участков валов, передающих крутящий момент, в особенности тяжело нагруженных (у шпинделя) была возможно малой;

5) в металлорежущих станках обычно наиболее нагруженные передачи группы (с малым ведущим колесом) располагают у подшипника вала. Для обеспечения распределения передаваемой нагрузки по всей длине зубьев колес, валы долины быть достаточно жесткими, а зубчатые венцы иметь ширину не более, чем это требуется по расчету на прочность.

На рис. 4 приведен 1-й вариант кинематической схемы привода. Этот вариант характеризуется тем, что все блоки колес являются ведущими, их размеры и вес поэтому относительно небольшие. Группы колес не имеют общих связанных колес. Но конструкция валов III и IV при выполнении привода по этой схеме будет сложной, так как на этих валах будут располагаться подвижные блоки колес и неподвижно закрепленные колеса, что требует применения разных посадок. Блоки колес по этому варианту имею узкое исполнение, что уменьшает осевые габариты групп и величины перемещений блоков.

Рис. 4. Кинематическая схема (вариант 1)

На рис. 5 приведен 2-ой вариант кинематической схемы. Этот вариант характеризуется тем, что на валу III расположены только неподвижные колеса, а на валу IV расположены только подвижные блоки колес. Учитывая, что колеса 9 и 14 имеют одно и то же число зубьев и могут иметь один модуль, они объединены в одно связанное колесо. Таким образом число колес в приводе уменьшается на одно колесо. Конструкции валов III и IV проще конструкций этих же валов при использовании 1-го варианта схемы. Однако конструкция блока колес 4-6-8 стала более сложной, а блок колес 11-13-15 будет иметь больший вес, чем вес блошка колес 10-12-14 (см. 1-й вариант). Несмотря на применение связанного колеса осевые размеры групп передач, расположенных между валами III и IV, несколько увеличились. Из-за применения одного и того же модуля в группах могут возрасти и диаметральные размеры основной группы.

Рис. 5. Кинематическая схема (вариант 2)

Практически варианты конструктивно равноценны. Оба варианта используются в различных металлорежущих станках.

Для дальнейшего рассмотрения остановимся на 1-ом варианте, как более простом.