Основные методы обработки зубьев червячных пар.

В машиностроении применяют цилиндрические и глобоидные зубчатые червячные передачи, следовательно, форма винтовой поверхности в осевом сечении может представлять собой рейку с прямолинейным (цилиндрическая передача) или криволинейным (глобоидная передача) расположением зубьев (рис. 7).

По форме винтовой поверхности червяки делятся на четыре вида: архимедов, эвольвентный, конвалютный и нелинейчатый, которые отличаются друг от друга формой винтовой поверхно­сти в различных сечениях червяка. Кроме того, различают червя­ки-валы и червяки-втулки (насадные).

Рисунок 7 - Червячные передачи: а — цилиндрическая; б — глобоидная.

Конволютный – с прямолинейным профилем в нормальном сечении витка и с удлинённой эвольвентной боковой стороны витка в сечении, поперечном оси.

Элементами пары червячной передачи являются червяк и червячное колесо, оси которых перекрещиваются обычно под углом 90⁰ (в некоторых механизмах тяжелых станков применяют передачи с осями, перекрещивающимися под углом 45°).

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. 8, а).

Рисунок 8 - Нарезание архимедова (а), эвольвентного (б), конволютного (в) червяка.

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 я 2 (рис. 8, 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 её 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. 8, 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. 9) с режущими кромками прямолинейного профиля ось вращения фрезы А располагается под углом к оси червяка, равным углу подъема витков червяка.

Рисунок 9 – Схема нарезания червяков дисковой фрезой.

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 конвалютных 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. 10). Долбяку 1 сообщают движение пода­чи вдоль оси червяка 2. Кроме того, долбяку и червяку сообщается вращательное движение обкатки.

Рисунок 10 - Схема нарезания червяков долбяком.

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 и комбинированным методом.

Рисунок 11 – Схема нарезания червяков червячными фрезами: а – радиальной подачей; б – тангенциальной.

При методе радиальной подача (рис. 11, а) 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. 11, 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.

Контрольные вопросы.

1. Назовите назначение и особенности конструкции конических колёс.

2. Перечислите методы нарезания прямозубых конических колёс.

3. Какими способами можно нарезать криволинейные зубья конических колёс?

4. Какие вы знаете червячные передачи? Какие существуют разновидности червяков?

5. Какими методами можно нарезать червяк?

6. Какими методами получают червячное колесо?