ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

При обработке долбяками зубчатых колес наблюдается значительное отклонение образующей бокового профиля зубьев от теоретической эвольвенты, что ухудшает их эксплуатационные показатели. Для уменьшения этих отклонений необходима дополнительная отделочная операция (шевингование или шлифование). Причиной возникновения этих отклонений является погрешность профиля боковых режущих кромок зубьев долбяков. Обусловлена данная погрешность тем, что боковая поверхность зуба долбяка, представляющая собой эвольвентную винтовую поверхность, дает эвольвенту только в сечениях, перпендикулярных к оси долбяка. А так как передняя поверхность долбяков является конической, в связи с наличием переднего угла ( =5°), то она пересекает боковые поверхности зубьев под углом к его оси, отличным от 90°. Вследствие этого боковая режущая кромка, образующаяся как след пересечения конической передней поверхности и боковой эвольвентной винтовой поверхности, не является эвольвентой, а отклоняется от нее в некоторых пределах величин и (рис. 1), что при нарезании зубчатых колес приводит к подрезу ножки и срезу головки на боковых поверхностях зубьев обрабатываемого колеса. Для уменьшения погрешности боковые поверхности зубьев долбяков шлифуют с новым профильным углом

,

который образует новую технологическую эвольвенту от новой основной окружности .

Рис. 1. Погрешность профиля, нарезаемого долбяком колеса (а)

и режущей кромки долбяка (б):

1 - проекция режущей кромки на торцовую плоскость;

2 - теоретическая эвольвента

Образуемая таким образом погрешность профиля режущей кромки называется погрешностью профилирования. Величины ее на вершинах ( ) и во впадинах ( ) разные. Для исследования этих величин был разработан программный модуль.

Полученные значения и для стандартных долбяков при больших модулях достигают 15... 16 мкм, что значительно выше допуска на точность профиля нарезаемого зуба зубчатых колес 6-й степени точности по ГОСТ 1643-81.

Однако погрешность профилирования режущей кромки неединственная. Точность профиля зависит также от отклонений переднего и заднего углов , и , от точности шлифования профиля при изготовлении , а также от изменения длины профиля режущей кромки при стачивании долбяка .

Таким образом, суммарная погрешность режущей кромки долбяка будет:

.

В этой зависимости и являются систематическими, а , и - случайными погрешностями.

Рассчитанную суммарную величину погрешности профиля режущей кромки для долбяков с различными номинальными делительными диаметрами и модулями сравнили с величиной допуска на точность профиля цилиндрических зубчатых колес по ГОСТ 1643-81. Так как на точность профиля нарезаемого зуба влияют также погрешности станка, температурные и другие погрешности, то принято условие

.

Гарантированное получение заданной точности профиля обеспечивается при выполнении данного условия.

Результаты сравнения приведены на рис. 2, а. Штриховыми линиями показаны границы поля допуска (верхняя линия соответствует зубчатым колесам с номинальными диаметрамиЖ125...400мм, нижняя - доЖ125 мм).

Рис. 2. Исследование суммарной погрешности режущей кромки стандартных

долбяков (а) и долбяков с новой передней поверхностью (б) на ножке зуба:

1- верхняя граница для зубчатых колесЇ125…400 мм;

2- верхняя граница для зубчатых колес доЇ125 мм

Приведенные результаты показывают, что для всех трех классов точности долбяков - АА, А и В, рекомендуемых соответственно для нарезания зубчатых колес 6, 7 и 8-й степеней точности, гарантированное обеспечение точности профиля зуба обеспечивается только при малых модулях (до m=3...4мм). При больших модулях величина значительно выше допуска.

Из данных результатов вытекает необходимость совершенствования конструкции долбяков, которая позволила бы сократить суммарную погрешность профиля режущей кромки до минимальной величины путем уменьшения погрешности профилирования.

Такой вариант конструкции разработан на кафедре АТС. Он заключается в уменьшении погрешности режущей кромки путем изменения формы передней поверхности долбяка.

Разработанная методика профилирования режущей кромки дает возможность уменьшить погрешность профилирования до практически незначительных величин, что резко снижает суммарную величину погрешности .

Алгоритм решения задачи имеет следующую последовательность:

1) увеличивая профильный угол технологической эвольвенты, проходящей через общую точку А профилей (рис. 3), найти такую точку пересечения проекции режущей кромки и теоретической эвольвенты (близкую к точке С с точностью сближения до 0.0001мм), когда погрешность профиля на участке режущей кромки АК будет минимально возможной;

2) возросшую при этом погрешность (участок Вк-В-К на рис. 3) уменьшить путем замены прямолинейной образующей передней поверхности на участке ko-В'ко на дуговую, радиусом r;

3) положение точки К найти методом подбора, исходя из условия, что величина отклонения режущей кромки от теоретической эвольвенты на участке kb должна быть как можно меньшей.

Рис. 3. Схема профилирования новой передней поверхности долбяка:

1 - теоретическая эвольвента; 2 - новая технологическая эвольвента;

3 - дуговая образующая передней поверхности; 4 - режущая кромка

По данному алгоритму разработан программный модуль, что дает возможность произвести все необходимые расчеты и проверки новой конструкции долбяка.

В процессе исследования долбяка новой конструкции выявилось, что максимальное отклонение режущей кромки от теоретической эвольвенты находится:

на головке зуба - в точке по диаметру, проходящему через середину головки зуба, и составляет у долбяка с делительным диаметром =200 мм, m=12 мм 2,6 мкм, что почти в 4,5 раза меньше, чем у стандартного долбяка;

на ножке зуба - в точке по диаметру равному и составляет у долбяка с делительным диаметром =200 мм, m=12 мм 7 мкм, что более чем в 2 раза меньше чем у стандартного долбяка.

Графики суммарной погрешности долбяков новой конструкции представлены на рис. 2, б. Из графиков видно, что на ножке зуба не превышает допустимых значений.

Из проведенных исследований следует вывод, что такой вариант конструкции долбяка позволяет гарантированно обеспечить точность профиля зубьев при нарезании колес 6-й, 7-й степеней точности.