Зубообрабатывающие станки для обработки цилиндрических и конических колес.

В отличие от большинства других деталей машин и механизмов зубчатые колеса характеризуются сложностью геометрической формы и наличием ряда взаимосвязанных размерных параметров, которые должны быть выполнены с высокой степенью точности. Процесс зубонарезания является весьма сложным, трудоемким и ответственным технологическим процессом.

Зубья на заготовках зубчатых колес можно получить либо путем снятия стружки (процесс резания), либо без снятия стружки, путем пластического деформирования заготовок (накатывание). Нарезание зубчатых колес осуществляют двумя методами: копирования и обкатки (огибания).

При нарезании зубчатых колес по методу копирования в единичном производстве применяют универсально-фрезерные станки. В условиях крупносерийного и массового производства метод копирования применяют для предварительной обработки зубьев на специальных станках, работающих по полуавтоматическому циклу (например, ЕЗ-40). Обработку зубчатых колес по методу обкатки осуществляют на зубообрабатывающих станках.

Зубообрабатывающие станки по принципу действия и роду применяемого инструмента делятся на: зубодолбежные, зубофрезерные, зубострогальные, зуборезные (работающие резцовой головкой), зубопротяжные, зубозакрутляющие, зубошлифовальные, шевинговальные, зубохонинговальные и зубопритирочные

При нарезании зубчатых колес на зубодолбежных станках в качестве режущих инструментов применяются долбяки, специальные резцовые головки и зуборезные гребенки. Наибольшее распространение получили станки, работающие долбяками. Они бывают вертикального и горизонтального исполнения. На зубодолбежных станках, работающих долбяком, можно нарезать цилиндрические зубчатые колеса с прямыми и винтовыми зубьями, как наружного, так и внутреннего зацепления. Нарезание зубчатых колес долбяками осуществляется по методу обкатки.

Зубофрезерные станки имеют наибольшее распространение в промышленности среди зубообрабатывающего оборудования, ввиду их высокой производительности и точности обработки. Процесс зубофрезерования уступает по производительности лишь процессам протягивания и долбления многорезцовыми головками. По расположению оси обрабатываемой детали зубофрезерные станки подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные станки применяются для обработки шлицевых валов деталей типа «вал-шестерня» и т. п. (например, модели 5350, 5А370, 5375 и др.). Вертикальные станки получили большее распространение, чем горизонтальные, и изготовляются в двух пополнениях: с радиальным перемещением стола (например, 5310, 5К320, 5К322 и др.) и с радиальным перемещением фрезерного суппорта (например, 5312, 5327, 5342 и др.). Зубофрезерные станки работают по полуавтоматическому или и автоматическому циклу.

Метод зуботочения основан на обкатке профильным многозубым инструментом - резцовой головкой - поверхности зуба колеса при непрерывном их вращении на скрещивающихся осях. Этот метод дает повышение производительности в 1,5 – 2 раза по сравнению с зубофрезерованием. Повышение производительности при зуботочении достигается увеличением длины стружки, приходящейся на единицу длины режущей кромки. Для каждого нарезаемого зубчатого колеса необходимо иметь индивидуальную резцовую головку. Поэтому метод зуботочения является эффективным в условиях крупносерийного и массового производства зубчатых колес под последующее шевингование.

Зубострогальные станки применяются для нарезания конических колес с прямыми зубьями. Производство конических зубчатых колес значительно сложнее, чем производство цилиндрических колес. Зубья конических колес расположены не параллельно друг к другу; следовательно, как сами зубья, так и впадины между ними имеют непараллельные стороны, поэтому глубина и ширина впадин между зубьями постепенно уменьшается от большего основания конического колеса к меньшему. Все это вызывает трудности в обработке конических колес и усложняет конструкцию станков для их обработки. Прямозубые конические колеса можно нарезать фасонными инструментами по методу копирования: фрезерование дисковыми или пальцевыми модульными фрезами (черновое нарезание); круговое протягивание при помощи дисковой протяжки (черновое и чистовое нарезание); строгание по шаблону при помощи одного или двух резцов.

Способ строгания по шаблону применяется в настоящее время для нарезания крупных зубчатых колес с прямыми зубьями, так как только в этом случае сказываются преимущества этого способа перед способом обкатки.

Основным, наиболее точным и производительным методом нарезания прямозубых конических колес является метод обкатки. На большинстве станков, работающих по этому методу, в качестве режущих инструментов применяют два зубострогальных резца, режущие кромки которых своими движениями воспроизводят (имитируют) профиль зуба производящего колеса. По этому способу работают станки 523, 526, 5А26, 5А250, 5282 и др. Прямозубые конические колеса можно нарезать по методу обкатки и двумя спаренными дисковыми фрезами с прямолинейными режущими кромками. По этому методу работают зубофрезерные станки 5П23 и 5230.

В принципе обработки зубьев конических колес на станках, работающих по методу обкатки, заложено понятие производящего (воображаемого) колеса. В действительности на станке такого колеса нет, а имеется планшайба, на которой расположены режущие инструменты (резцы, фрезы, зуборезная головка), режущие кромки которых воспроизводят профиль зуба производящего колеса