УДК 67.05

АНАЛИЗ СПОСОБОВ И ПРИМЕНЯЕМОГО ЗУБОРЕЗНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЛЕС ВНУТРЕННЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ С ЭВОЛЬВЕНТНЫМ ПРОФИЛЕМ

Кирютин Алексей Сергеевич
Московский Государственный Технологический Университет «СТАНКИН»
аспирант кафедры «Инструментальная техника и технология формообразования»

Аннотация
Данная статья посвящена анализу существующих методов обработки зубчатых колес внутреннего зацепления. Выявлены их недостатки и преимущества. Особое внимание уделено наиболее перспективной технологии обработки зубчатых колес внутреннего зацепления по методу зуботочения.

Ключевые слова: внутреннее зацепление, зуботочение, зубчатое колесо, методы зубообработки


ANALYSIS OF METHODS AND CUTTING TOOL USAGE FOR INTERNAL INVOLUTE GEARS

Kiryutin Alexey Sergeevich
Moscow State Technological University "STANKIN"
postgraduate student of the Department of cutting tool equipment and technologies for forming

Abstract
This article is devoted to analysis of the existing methods of processing internal gears. Found advantages and disadvantages of these methods. Special attention paid to most up to date technology of cutting procession of internal involute gears by means of skiving process.

Библиографическая ссылка на статью:
Кирютин А.С. Анализ способов и применяемого зуборезного инструмента для обработки колес внутреннего зацепления с эвольвентным профилем // Современная техника и технологии. 2014. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/03/3332 (дата обращения: 26.05.2017).

Зубчатые передачи являются одними из важнейших элементов механизмов и машин. Передачи внутреннего зацепления с каждым годом находят все более широкое применение в силу того, что они по сравнению с передачами внешнего зацепления, имеют ряд преимуществ: наличие большой дуги зацепления, большого коэффициента перекрытия, меньшего скольжения профилей зубьев, что способствует уменьшению трения, повышению износостойкости, работоспособности и долговечности зубчатых передач. Отличительной особенностью таких передач является их компактность, что способствует уменьшению массогабаритных характеристик.

Основное применение зубчатые колеса внутреннего зацепления нашли в оборонной промышленности, судостроении, автотракторной промышленности и в промышленности по производству дорожных машин и оборудования.

В настоящее время известно множество способов нарезания зубчатых колес с внутренними зубьями.

Традиционным и наиболее распространенным методом является метод зубодолбления, который обеспечивает высокую точность и универсальность обработки зубчатых колес данного типа. Метод может быть использован практически на всех типах зубодолбежных станков. В качестве инструмента применяются дисковые, чашечные и хвостовые долбяки (рис. 1). Зубодолбление характеризуется наличием рабочих ходов инструмента, во время которых происходит формообразование профиля зуба, и наличием холостых ходов, что обусловливает низкую производительность данного метода и является существенным недостатком.

Рисунок 1 – Конструкции долбяков

Помимо этого для обработки зубчатых колес внутреннего зацепления в ряде случаев используется фрезерование дисковыми фрезами (рис. 2) по методу единичного деления. Обработка осуществляется на зубофрезерных станках, которые комплектуются специальной головкой, устанавливаемой вместо фрезерного суппорта. Инструмент – дисковая модульная фреза предназначена для нарезания определенного колеса. Производительность и точность (не лучше 10 степени точности по ГОСТ 1643-81) при использовании упомянутой технологии обработки колес даже ниже, чем при традиционном зубодолблении.

Рисунок 2 – Модульные дисковые фрезы

Известны также способы применения пальцевого инструмента. Однако эти методы нашли очень ограниченное применение, преимущественно для изготовления крупномодульных зубчатых колес.

Для нарезания зубчатых колес с внутренними зубьями применяют также червячные фрезы-улитки, работающих по методу копирования с непрерывным делением. Фреза устанавливается на шпинделе специальной головки. При этом один зуб фрезы является калибрующим. Как и в предыдущих случаях, производительность и точность метода недостаточно высокие.

Изготовление зубчатых колес с внутренним венцом возможно с применением цилиндрических протяжек. Метод протягивания является наиболее производительным и точным. К недостаткам метода следует отнести сложность и высокую стоимость инструмента, необходимость создания специальных станков, развивающих большие усилия, и ограничение диаметра обрабатываемых колес.

Как упоминалось ранее, основным недостатком всех вышеперечисленных методов обработки является низкая производительность, а в ряде случаем, исключая зубодолбление и протягивание, низкая точность обработки. Кроме этого все инструменты за исключением долбяков и дисковых фрез являются сложными и дорогими.

В шестидесятых годах во ВНИИИНСТРУМЕНТ был разработан новый способ нарезания зубчатых колес, получивший название – зуботочение [1]. Автор этого способа доктор технических наук, профессор Цвис Ю.В. Способ зуботочения – нарезание зубчатых колес по методу обкатки – состоит в том, что профиль зуба колеса образуется при станочном зацеплении инструмента – обкаточного резца и зубчатого колеса при их взаимосвязанных вращениях вокруг скрещивающихся в пространстве осей и при определенной подаче, осуществляемой вдоль оси колеса. При нарезании косозубых зубчатых колес движение подачи кинематически связанно с вращением инструмента.

Впервые зуботочение применялось при нарезании зубчатых колес внешнего зацепления и шлицевых валов с различными профилями зубьев. В начале 80-х гг. Волковым Н.Н. во ВНИИИНСТРУМЕНТ был спроектирован обкаточный резец (рис. 3) для нарезания зубчатых колес внутреннего зацепления [2].

 

Рисунок 3 – Обкаточный резец

Использование метода зубонарезания обеспечивает высокую точность обработки и высокую производительность (до 7 раз выше, по сравнению с традиционным зубодолблением). При этом, обкаточный резец прост в изготовлении, как и долбяк. Инструмент был внедрен в производство на ряде крупнейших машиностроительных предприятиях страны, таких как, Курганский машиностроительный завод, Муромский завод им. С. Орджоникидзе, УралАЗ (г. Миасс), Туймазинский завод автобетоновозов, Челябинский тракторный завод и. Метод зубонарезания, показав высокую экономическую эффективность, применяется на этих предприятиях и по сей день.

Важной проблемой, при использовании обкаточных резцов, была отсутствие станков, обеспечивающих быстрое вращение стола (заготовки). В связи с этим, Волковым Н.Н. были модернезированны зубофрезерные станки. В настоящее время, при наличии современных многокоординатных станков, использование инструмента может быть развито более широко.

Как и любой инструмент, упомянутый обкаточный резец имеет ряд недостатков.  К основным из них следует отнести замену теоретического фасонного профиля инструмента эвольвентным. С одной стороны, такая замена позволила выполнять финишную шлифовальную обработку данного инструмента по аналогии с изготовлением косозубых долбяков (в то время это был единственный возможный технологический вариант изготовления инструмента данного типа), а с другой стороны, такая замена предопределила возникновение дополнительных погрешностей профиля нарезаемых зубчатых колес.

В МГТУ «СТАНКИН» совместно с ВНИИИНСТРУМЕНТ в настоящее время ведутся работы в части совершенствования конструкций режущего инструмента (обкаточных резцов) для нарезания зубчатых колес с внутренними зубьями. Эти работы предполагают существенную модернизацию конструкции инструмента, разработку новых методов формообразования эвольвентных зубчатых колес внутреннего зацепления и ориентированы на современное оборудование с ЧПУ.


Библиографический список
  1. Цвис Ю.В. Профилирование режущего обкатного инструмента. М.: МАШГИЗ, 1961. – 156с.
  2. Волков Н.Н. Исследование и разработка инструмента для нарезания цилиндрических зубчатых колес с внутренними зубьями по методу зуботочения.: Дис. канд. тех. наук. – М., 1981. С. 8-10.
  3. Петухов Ю.Е. Формообразование численными методами. – М., “Янус-К”, 2004. -200с.
  4. Гречишников В.А., Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. Математическое моделирование в инструментальном производстве. Москва, 2003. -116с.
  5. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментоа для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Московский государственный технологический университет “Станкин”. Москва, 2004.
  6. Петухов Ю.Е., Колесов Н.В. Численные модели режущего инструмента для обработки сложных поверхностей. Вестник машиностроения. 2003. № 5. С. 61.
  7. Петухов Ю.Е. Профилирование режущих инструментов в среде T-Flex CAD 3D.  Вестник машиностроения. 2003. № 8. С. 67.
  8. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Способ формообразование фасонной винтовой поверхности стандартным инструментом прямого профиля. Вестник МГТУ Станкин. 2011. № 3. С. 102-106.
  9. Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. Система контроля сложных кромок режущх инструментов. ИТО: Инструмент-технология-оборудование. 2003. № 2. С. 42.
  10. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Компьютерная модель формообразования сложной поверхности. В сборнике: Автоматизация: проблемы, идеи, решения Материалы международной научно-технической конференции: в двух томах. 2010. С. 197-200.
  11. Колесов Н.В., Петухов Ю.Е., Баринов А.В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез. Вестник машиностроения. 1999. № 6. С. 57.
  12. Домнин П.В., Петухов Ю.Е. Решение обратной задачи профилирования на базе схемы численного метода заданных сечений. Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2011. № 11. С. 26-29.
  13. Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем. СТИН. 1995. № 6. С. 26.
  14. Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. Два типа компьютерных моделей режущего инструмента. СТИН. 2007. № 8. С. 23-26.
  15. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Точность профилирования при обработке винтовой фасонной поверхности. СТИН. 2011. № 7. С. 14-17.
  16. Петухов Ю.Е., Водовозов А.А. Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости. Вестник МГТУ Станкин. 2012. № 3. С. 28-32.
  17. Петухов Ю.Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента//СТИН. -2003. -№ 8. -26-30.


Все статьи автора «Кирютин Алексей Сергеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Один комментарий к “Анализ способов и применяемого зуборезного инструмента для обработки колес внутреннего зацепления с эвольвентным профилем”

  1. 03.01.2016 в 09:40

    Уважаемый Алексей Сергеевич!
    Соглашаясь с Вашей общей оценкой значимости внутреннего зацепления, предлагаю обратить внимание на современное использование компьютерных технологий проектирования зубчатых передач. Например на статью: Пахомов С.Н. Программное обеспечение – инструмент разрешения споров //САПР и графика. -2014.- №8. – С. 104-105.

    С уважением Сергей Николаевич Пахомов

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: